姜玉梅 周悅羚 劉小蘭 張錫娟

（揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225002）

認(rèn)知同化學(xué)習(xí)理論是由美國教育學(xué)家奧蘇貝爾提出的一種學(xué)習(xí)理論.在認(rèn)知同化學(xué)習(xí)理論中，著重要求學(xué)習(xí)者在已有知識和新學(xué)知識之間建立起一種非任意的，實質(zhì)性的聯(lián)系，即有意義學(xué)習(xí).［1］在利用有意義學(xué)習(xí)進(jìn)行教學(xué)的研究中，盛群力、何曄認(rèn)為，有意義學(xué)習(xí)的教學(xué)應(yīng)當(dāng)要以理解為先，［2］只有先理解才可繼續(xù)學(xué)習(xí)；丁向陽、宋善炎在運(yùn)用意義學(xué)習(xí)時，著重選擇了生活化、社會化的教學(xué)內(nèi)容；［3］王文智、盛群力主張多媒體講解教學(xué)，促進(jìn)主動學(xué)習(xí).［4］與上述文獻(xiàn)不同，筆者認(rèn)為，教學(xué)中應(yīng)該更加注重各個零散概念間的內(nèi)在聯(lián)系，教師可以依據(jù)這些內(nèi)在聯(lián)系，將各個概念串連起來，形成漸進(jìn)性的教學(xué)過程，層層遞進(jìn)，讓學(xué)生一步步掌握課堂內(nèi)容，最終引導(dǎo)學(xué)生完成認(rèn)知同化，掌握新知識.另外，從學(xué)情的角度來看，對于初三年級的學(xué)生而言，他們具有自我效能感，喜歡動手實驗，能夠分析、解決一些簡單的問題.對于物理問題，他們也能發(fā)表一些自己的獨(dú)立見解.因此，在綜合考慮學(xué)生實際情況，及有意義學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，筆者對“液體的壓強(qiáng)”一節(jié)進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計.下面將詳細(xì)闡述本教學(xué)設(shè)計的各個環(huán)節(jié).

1 依托認(rèn)知基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生過渡——訓(xùn)練學(xué)生的同化能力

由于有意義學(xué)習(xí)理論中，奧蘇貝爾強(qiáng)調(diào)，“影響學(xué)習(xí)的最重要的因素是學(xué)生已知的內(nèi)容.弄清了這一點(diǎn)后，進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)”.［5］所以，對“液體的壓強(qiáng)”的教學(xué)設(shè)計首先要從學(xué)生的已有知識出發(fā)，在此基礎(chǔ)上，注重教學(xué)內(nèi)容安排的漸進(jìn)性，使所學(xué)知識點(diǎn)間具有聯(lián)系.

在學(xué)習(xí)液體的壓強(qiáng)之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了固體壓強(qiáng)，了解了壓力、壓強(qiáng)等概念，知道了壓強(qiáng)公式及其單位，學(xué)生也已經(jīng)掌握了力的概念及二力平衡等力學(xué)知識.這些都為液體壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ).因此，教師可以從固體壓強(qiáng)的知識出發(fā)，利用一個小的演示“表演”，在桌上放置一個空瓶子，讓學(xué)生回顧固體壓強(qiáng)和固體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因.隨后，教師繼續(xù)“表演”，向瓶中倒水，進(jìn)而提出新問題：（1）液體是否也存在壓強(qiáng)？（2）如果存在，那么液體的壓強(qiáng)又是由什么原因產(chǎn)生的？這樣，教師通過一個簡單的“表演”，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)舊知識，同時引出新問題，激發(fā)學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)興趣，自然而然地將學(xué)生的注意力引導(dǎo)到液體壓強(qiáng)的問題上.最終，由學(xué)生自制儀器，在廢棄的可樂瓶中灌滿水，在底部和側(cè)壁上開孔，進(jìn)行演示、觀察，學(xué)生可以清楚地明白，液體對容器底部和側(cè)壁都是有壓強(qiáng)作用的，且液體的壓強(qiáng)是由液體的重力及其流動性產(chǎn)生的.

以這樣一個依托于原有的認(rèn)知基礎(chǔ)而創(chuàng)設(shè)的探究任務(wù)作為新課引入，完成了讓學(xué)生認(rèn)識到液體壓強(qiáng)的存在，理解液體壓強(qiáng)產(chǎn)生原因的教學(xué)目標(biāo).既鍛煉了學(xué)生的知識同化能力，同時又為之后解決液體內(nèi)部壓強(qiáng)其他問題做好了鋪墊.這樣的教學(xué)引入將使學(xué)生的認(rèn)知自然地從固體壓強(qiáng)過渡到液體壓強(qiáng)，在新、舊知識之間建立起一個非人為的、有意義的聯(lián)系，從而實現(xiàn)真正意義上的認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化，讓學(xué)生通過有意義學(xué)習(xí)進(jìn)一步構(gòu)建、完善知識結(jié)構(gòu).

2 猜想可能因素，設(shè)計實驗表格——訓(xùn)練學(xué)生的探究能力

在學(xué)生有了液體對容器底部和側(cè)壁有壓強(qiáng)的認(rèn)識之后，教師進(jìn)一步提問：液體內(nèi)部是否存在壓強(qiáng)？讓學(xué)生通過日常生活經(jīng)驗，例如潛水時，人在水中，受到水的擠壓，而且潛水越深，擠壓越嚴(yán)重等事例，感受到液體內(nèi)部也有壓強(qiáng)存在.

在有此認(rèn)識的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的規(guī)律.教師利用自制實驗教具——一個兩端蒙上橡皮膜的塑料管，讓學(xué)生觀察橡皮膜在水中的凹陷程度.學(xué)生將明確液體內(nèi)部各個方向都存在壓強(qiáng)的結(jié)論.隨之，教師要求學(xué)生依據(jù)該實驗，對可能影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素進(jìn)行猜想，提出假設(shè)，并根據(jù)猜想因素設(shè)計出實驗表格.同樣地，教師依舊以問題做引導(dǎo)：（1）液體內(nèi)不同方向均有壓強(qiáng)存在，那么這些不同方向可以大致分為幾種情況？（2）除了方向，還有什么需要限制的因素嗎？經(jīng)過一系列的問題、討論后，教師引導(dǎo)學(xué)生得到幾個因素，并設(shè)計出能夠驗證這些猜想因素是否成立的實驗表格，如表1所示.表1中Δh為U型管兩側(cè)的高度差.

表1 因素猜想表

隨后，通過壓強(qiáng)計實驗，完成實驗表格，進(jìn)行驗證（實驗時，橡皮膜在水中深度為3cm）.驗證時，由教師引導(dǎo)學(xué)生，采用控制變量法，對表格中的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行橫向分析和縱向分析.對比在同一液體的同一深度處，不同方向上的液體壓強(qiáng)值的情況，以及不同液體的同一深度處，不同方向上的液體壓強(qiáng)值的情況.經(jīng)過分析論證，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生得出影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的定性規(guī)律.

在此過程中，液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的定性規(guī)律的得出，是根據(jù)前面的一系列知識基礎(chǔ)，層層推進(jìn)、聯(lián)系、探究得到的，是經(jīng)過意義建構(gòu)而得的.而這一猜想、實驗的過程，實際上是讓學(xué)生經(jīng)歷了一次科學(xué)探究的過程，即 “問題——觀察——假設(shè)——驗證——結(jié)論”的過程，從而使學(xué)生的科學(xué)探究能力得到了鍛煉，同時，也讓學(xué)生具體了解了一種常用的科學(xué)研究方法，即“控制變量法”.這對其今后的科學(xué)探究提供了一定的借鑒經(jīng)驗，構(gòu)成了學(xué)生進(jìn)一步科學(xué)探究的基礎(chǔ).

3 實驗創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生思考——訓(xùn)練學(xué)生的分析能力

完成了對液體內(nèi)部壓強(qiáng)的定性規(guī)律的探究后，教師通過演示實驗（實驗裝置如圖1所示），讓學(xué)生分別觀察在空氣中和在液體中的緊貼兩端開口玻璃管下端的薄片，在其被放手后出現(xiàn)的不同情況.引導(dǎo)學(xué)生思考在液體中玻璃管下端的薄片為什么不掉落？然后在液體中的玻璃管中慢慢地注入液體，讓學(xué)生觀察玻璃管下端的薄片在何時掉落.引導(dǎo)學(xué)生分析當(dāng)管內(nèi)外液面齊平，玻璃管下端的薄片剛好掉落時薄片的受力情況.

圖1 實驗裝置及受力分析示意圖

在分析圖1（b）中的薄片受力情況時，教師可以讓學(xué)生回憶、聯(lián)系之前學(xué)過的質(zhì)量、重力、壓強(qiáng)、力和二力平衡等知識.首先，根據(jù)重力的知識，學(xué)生可以較為容易地發(fā)現(xiàn)管內(nèi)液體受到重力G作用，管內(nèi)液體處于平衡狀態(tài)，薄片對它有個向上的支持力，這個力等于重力.當(dāng)然薄片受到管內(nèi)液體向下的壓力，大小等于薄片對管內(nèi)液體向上的支持力的大小也就是管內(nèi)液體的重力的大小.由于薄片也是處于平衡狀態(tài)，則必定受到一個向上方向力的作用，且大小等于管內(nèi)液體的重力的大小.學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)薄片還受到一個管外液體作用在其上向上的壓力F，且壓力F等于重力G，即F＝G.

其次，教師再引導(dǎo)學(xué)生分別對這兩個力進(jìn)行分析.顯然學(xué)生較容易得到重力G的表達(dá)式G＝mg，結(jié)合質(zhì)量m、密度ρ、體積V三者之間的關(guān)系可以推導(dǎo)出G＝ρShg.從而，學(xué)生能夠自行導(dǎo)出F＝ρShg.

由此，學(xué)生能夠依據(jù)前一節(jié)“壓強(qiáng)”所學(xué)的壓強(qiáng)公式得到液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式為

在這個由演示實驗創(chuàng)設(shè)的問題情境中，學(xué)生雖然不知道液體壓強(qiáng)的定量公式應(yīng)該是怎樣的形式，但在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生借助于之前學(xué)習(xí)過的質(zhì)量m、重力G、壓強(qiáng)p等知識分析課堂中的特定情境，抓住薄片二力平衡的瞬間狀態(tài)，構(gòu)建起有意義的聯(lián)系，經(jīng)由層層推導(dǎo)，最終得到液體壓強(qiáng)的定量公式.在分析、推導(dǎo)的過程中，體會液體壓強(qiáng)的含義，達(dá)到掌握液體壓強(qiáng)公式的教學(xué)目標(biāo)，其分析能力也得到了一定的鍛煉.

4 注重鞏固練習(xí)，適當(dāng)延伸拓展——訓(xùn)練學(xué)生的應(yīng)用能力

由前面對液體壓強(qiáng)的同化、探究、分析，學(xué)生已經(jīng)基本掌握了其中包含的規(guī)律及定量公式.所以，在鞏固拓展環(huán)節(jié)，教師通過計算液體壓強(qiáng)的習(xí)題幫助學(xué)生進(jìn)一步理解、掌握本節(jié)課的重點(diǎn).讓學(xué)生能夠?qū)簭?qiáng)的知識運(yùn)用到實際的解題中去，鍛煉學(xué)生的解題能力.同時，教師通過布置與連通器原理有關(guān)的思考題及課后動手實驗活動，促使學(xué)生應(yīng)用本節(jié)課所學(xué)知識進(jìn)行分析、思考，并為下一節(jié)課的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備.

對于習(xí)題、課后思考題及動手活動，學(xué)生需要應(yīng)用本節(jié)所學(xué)知識加以解決，給了學(xué)生應(yīng)用新知識的平臺.這樣的做法，能夠幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，提高其應(yīng)用知識的能力.

綜上所述，本節(jié)課以問題為線索，以活動為框架，讓學(xué)生在參與活動、思考、分析、假設(shè)、驗證等一系列的科學(xué)探究過程中進(jìn)行意義構(gòu)建.從壓強(qiáng)這一上位概念中分化得到液體壓強(qiáng)的概念，再由對液體內(nèi)部壓強(qiáng)的實驗與理論探究中，獲得液體壓強(qiáng)的規(guī)律及表達(dá)式.這符合了意義講授教學(xué)中倡導(dǎo)的逐漸分化、整合協(xié)調(diào)的原則.［6］因此，本教學(xué)設(shè)計通過創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生探究、交流，讓學(xué)生積極聯(lián)系新舊知識，在意義學(xué)習(xí)中構(gòu)建知識，鍛煉能力.

1 陳琦，劉儒德.當(dāng)代教育心理學(xué)（第2版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2007：165－172.

2 盛群力，何曄.意義學(xué)習(xí)，理解為先——UbD模式對課堂教學(xué)改革提出的新建議［J］.課程教學(xué)研究，2013（8）：22－31.

3 丁向陽，宋善炎.高中物理教學(xué)創(chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷——現(xiàn)狀調(diào)查、分析及策略［D］.湖南師范大學(xué)物理系，2010.

4 王文智，盛群力.意義學(xué)習(xí)與教學(xué)方式的聯(lián)系——當(dāng)代國際教學(xué)設(shè)計專家梅耶研究透視［J］.浙江外國語學(xué)院學(xué)報，2012（2）：91－97.

5 施良方.學(xué)習(xí)論［M］.北京：人民教育出版社，2003：220－239.

6 樊立輝.奧蘇貝爾有意義學(xué)習(xí)理論在教學(xué)實踐中的應(yīng)用研究［J］.西安社會科學(xué)，2012，31（2）：153－155.