鄒萬全 王碧鴻

摘 要：本文介紹了“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式提出的背景，構(gòu)建了“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式，并解讀了“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式的內(nèi)涵，在闡述“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式運用原則及特點的基礎(chǔ)上，以“壓力和壓強”課題為例進行教學(xué)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式；構(gòu)建；原則；教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）7-0028-6

1 “演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式提出的背景

物理實驗是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，是提高教學(xué)質(zhì)量的有效手段。物理實驗?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣、訓(xùn)練學(xué)生思維和培養(yǎng)學(xué)生能力。傳統(tǒng)的中學(xué)物理實驗主要分為以下4類：教師演示實驗、探究式實驗、學(xué)生分組實驗、課外小實驗。在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，教師最常用的是演示實驗和分組實驗。演示實驗通常是“教師做，學(xué)生看”，該類實驗主要培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、思維能力等，但幾乎不能培養(yǎng)學(xué)生的動手實驗?zāi)芰?，所以存在一些弊端；而學(xué)生分組實驗往往是驗證性實驗，通常是在教師講授完新課內(nèi)容之后，在實驗室里完成實驗，常規(guī)的操作模式是在教師提出實驗方案并進行啟發(fā)誘導(dǎo)的基礎(chǔ)上，由實驗小組共同協(xié)作完成實驗，該類實驗?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的合作交流能力、動手實驗?zāi)芰Φ龋虒W(xué)容量和效率較低，所以也存在一些弊端。在這種情況下，物理前輩們提出了“邊教邊實驗”“邊學(xué)邊實驗”或“ 邊教邊學(xué)邊實驗”的教學(xué)模式，但這些教學(xué)模式由于內(nèi)涵模糊，所以很難準確操作。在此基礎(chǔ)上，筆者提出了一種內(nèi)涵更清晰、操作性更強的教學(xué)模式——“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式，該模式把教師演示實驗和學(xué)生分組實驗有機結(jié)合起來，其功效在于能取長補短、優(yōu)勢互補。

2 “演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式的構(gòu)建及內(nèi)涵表述

2.1 “演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式

“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式如圖1所示：

2.2 “演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式的內(nèi)涵表述

（1） 演示

“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式中的“演示”，指教師“演示—分析”“分析—演示”或“邊演示邊分析”。那么，在實際教學(xué)中應(yīng)采用何種教學(xué)方式呢？這要根據(jù)具體情況進行具體分析。

①對現(xiàn)象明顯、易得結(jié)論的實驗，建議采用“分析—演示”實驗的方法。

②對實驗現(xiàn)象出乎學(xué)生意料，學(xué)生一時半會無法解釋的實驗，建議采用“演示—分析”的方法。

③對復(fù)雜的實驗，建議采用“邊演示邊分析”的辦法。

（2）導(dǎo)構(gòu)

“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式中的“導(dǎo)構(gòu)”，指教師在教學(xué)過程中，在基于演示實驗的基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)設(shè)問題情景，讓學(xué)生主動打開思維大門，在學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與老師之間，通過兩維雙向互動交流，共同解決問題以獲取物理知識。

（3）體驗

“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式中的“體驗”，指學(xué)生在基于教師演示實驗獲取物理知識的基礎(chǔ)上，在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，及時進行課內(nèi)學(xué)生“體驗性實驗”（也叫隨堂實驗），讓他們經(jīng)歷類似于科學(xué)家的探索過程，體驗類似于科學(xué)家的探究樂趣，形成實事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。不僅能讓學(xué)生及時而深入地理解物理知識，活化升華物理知識，而且還能訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維方法，如控制變量法、對比法、類比法、分析法、綜合法、歸納法、演繹法等，培養(yǎng)學(xué)生終生學(xué)習所需的能力，如收集處理信息的能力、自主學(xué)習的能力、實驗動手的能力、合作交流的能力、自主建構(gòu)知識的能力、用數(shù)學(xué)知識表達物理問題的能力、用物理知識去分析解決問題的能力、語言表達的能力、創(chuàng)新的能力等。

3 “演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式的運用原則及特點

3.1 “演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式的運用原則

對于一些使用測量儀器對精度要求不高、對實驗器材要求不高或具有較強趣味性的實驗等，筆者建議采用“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式，教學(xué)效果比較好。其操作程序如下：

第一步：考慮基于教材內(nèi)容的、源于學(xué)生生活的事例，讓學(xué)生在所學(xué)知識與生活經(jīng)驗之間產(chǎn)生認知沖突，接著教師演示實驗，解析基于教材內(nèi)容的演示實驗所生成的問題。

第二步：在基于教師演示實驗的基礎(chǔ)上，在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，師生共同構(gòu)建物理知識。

第三步：在基于演示實驗思維模式的基礎(chǔ)上，在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，讓學(xué)生主動進行課內(nèi)“體驗性實驗”。這不僅能讓學(xué)生進一步理解物理知識，升華活化物理知識，而且還能讓學(xué)生感受到物理知識的有用、有趣，物理世界的神奇、奧妙。

3.2 “演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式的特點

“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”作為一種教學(xué)模式，有區(qū)別于其他教學(xué)模式的特點。

（1） 教學(xué)活動的思維密度高，容量低

思維密度高是指整個教學(xué)過程氣氛活躍，學(xué)生能在較長時間內(nèi)保持注意力，并且能充分開展思維活動。容量是指課堂中涉及到的概念、規(guī)律、技能和方法的多少?！把菔尽獙?dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)的“教師講、學(xué)生聽，教師寫、學(xué)生抄”的教學(xué)方式，因而能使課堂變得生動有趣。俗話說，“知之者，不如好之者；好之者，不如樂之者”，而“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”的教學(xué)模式就能很好地激發(fā)學(xué)生的樂知之心。

“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式能將“演示”“導(dǎo)構(gòu)”“體驗”三者有機結(jié)合起來，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。在傳統(tǒng)的演示實驗中，教師能為學(xué)生提供感性材料，卻無法代替學(xué)生動手、動口、動眼和動腦等活動。在傳統(tǒng)的學(xué)生分組實驗中，由于該類實驗多數(shù)屬于驗證性實驗，而且通常安排在新課教學(xué)或單元教學(xué)之后，往往與教學(xué)內(nèi)容結(jié)合不緊密。而“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式不僅能有效彌補演示實驗和學(xué)生分組實驗各自存在的缺陷，而且還能幫助學(xué)生實現(xiàn)“邊視聽—邊學(xué)習—邊體驗”的學(xué)習愿望。

（2）教學(xué)活動效率高，負擔輕

在“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式中，使用的教具和學(xué)具雖然很普通、簡單和廉價，但也能解決基于教材內(nèi)容生成的問題，且學(xué)生學(xué)習起來輕松愉快，學(xué)習效率事半功倍。

（3）教學(xué)活動側(cè)重學(xué)生體驗

“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式以“體驗性實驗”為主，演示實驗為輔。研究表明：實驗教學(xué)在提高學(xué)生學(xué)習成績，鍛煉學(xué)生實驗?zāi)芰退季S能力等方面作用顯著。陳志龍等曾針對不同教法對學(xué)生成績的影響進行過實驗測試，實驗結(jié)果如表1所示。 其中，“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式中的實驗主要是指教師的“演示實驗”和學(xué)生的“體驗性實驗”兩個部分。在課堂教學(xué)中，教師做演示實驗的主要作用是讓物理教學(xué)內(nèi)容更加形象直觀，讓學(xué)生更容易理解物理知識，同時也為后面開展的課內(nèi)學(xué)生“體驗性實驗”進行了很好的鋪墊；而學(xué)生做課內(nèi)“體驗性實驗”有利于學(xué)生進一步理解物理知識，升華、活化物理知識。

4 “演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計策略——以“壓力與壓強”為例

[導(dǎo)入新課]

[師]請同學(xué)們觀看圖2、圖3，然后認真思考老師提出的問題。

在圖2中，用同一把刀切同一個蘿卜，請同學(xué)們思考兩個常識性問題——當用力較小時，刀口陷入蘿卜的深度如何？當用力較大時，刀口陷入蘿卜的深度又如何？

在圖3中，男孩和女孩體重相當，一起在雪地里行走，奇怪的是女孩陷得深，男孩陷得淺，為什么？

要能正確回答以上問題，就必須認真學(xué)習“壓力與壓強”的知識。今天，請同學(xué)們和我一起共同學(xué)習新課題——“壓力與壓強”（教科版）。

[探究新知]

一、壓力

[師]如圖4茶杯垂直壓在桌面上，如圖5木塊垂直壓在斜面上，如圖6手垂直壓在墻面上。

首先，在圖4中，茶杯垂直壓在桌面上，茶杯對桌面是否有作用力？方向如何？作用點如何？

[生]有作用力，該力方向是垂直指向桌面，作用點在桌面上。

[師]其次，在圖5中，木塊垂直壓在斜面上，木塊對斜面是否有作用力？方向如何？作用點如何？

[生]有作用力，該力方向是垂直指向斜面，作用點在斜面上。

[師]再次，在圖6中，手垂直壓在墻面上，手對墻面是否有作用力？方向如何？作用點如何？

[生]有作用力，該力方向是垂直指向墻面，作用點在墻面上。

[師]請同學(xué)們思考，圖4、圖5、圖6有何共同點呢？

[生] 都垂直壓在物體表面上，都有作用力，作用點都在受壓物體表面上。

[師]對，物理學(xué)上，把垂直壓在物體表面上的力叫壓力。（板書）

壓力的方向垂直于受壓物體的接觸面，壓力的作用點在受壓物體的表面上。（板書）

請同學(xué)們思考圖4、圖5、圖6，壓力都由物體的重力產(chǎn)生嗎？壓力大小一定等于物體的重力大小嗎？

[生]在圖4中，壓力由物體的重力產(chǎn)生，且壓力大小等于物體的重力大小。

在圖5中，壓力由物體的重力產(chǎn)生，但壓力大小小于物體的重力大小。

在圖6中，壓力與物體的重力無關(guān)。

[師]對，由此可見，壓力不一定都由物體的重力產(chǎn)生，且壓力大小不一定都等于物體的重力大小。只有當物體垂直壓在水平面上時，對水平面的壓力大小才等于物體的重力大小。

請同學(xué)們利用課桌上的實驗器材（方形鋁塊、方形木塊、圖釘），按要求做3個“體驗性實驗”。

首先，把左手水平伸開，掌心向上，把方形鋁塊置于手掌中，有何感受？

[生]方形鋁塊對手掌有壓力作用。

[師]其次，把左手伸開，掌心斜向上，掌面與水平面之間成一定夾角，把方形鋁塊置于手掌中，且不下滑，有何感受？

[生]方形鋁塊對手掌有壓力作用。

[師]請問同學(xué)們，兩次感受一樣嗎？有何不同？

[生]兩次感受不一樣，第一次實驗，感受到方形鋁塊對手掌施予的壓力明顯大一些。第二次實驗，感受到方形鋁塊對手掌施予的壓力明顯小一些。

[師]最后，把方形木塊放在水平桌面上，用左手壓住，使其不動，右手大拇指將圖釘垂直壓入方形木塊的一個側(cè)面，有何感受？

[生] 右手大拇指有壓迫感。

[師]為什么？

[生]因為右手大拇指對圖釘施予一個垂直于側(cè)面的壓力，同時，圖釘也對右手大拇指施予一個與此壓力等大反向的壓力。

[師]請同學(xué)們回憶一下，力的作用效果是怎樣的？

[生]一是使物體形狀發(fā)生改變；二是使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變。

[師]壓力的作用效果又如何呢？影響壓力的作用效果的因素有哪些呢？這就是我們接下來要共同學(xué)習的一個重要知識點——“壓強”。

二、壓強

[師]請同學(xué)們和我一起利用“科學(xué)探究”法，結(jié)合控制變量法、類比法、歸納法等構(gòu)建“壓強”的概念。

【提出問題】

壓力作用的效果與哪些因素有關(guān)？

【猜想假設(shè)】

請同學(xué)們回頭再觀察圖2——用刀切蘿卜。當用力較小時，刀口陷入蘿卜的深度淺一些；當用力較大時，刀口陷入蘿卜的深度深一些，請猜想壓力的作用效果與什么因素有關(guān)？

[生]壓力的作用效果可能與壓力大小有關(guān)。

[師]請同學(xué)們回頭再觀察圖3——兩小孩在雪地里行走：男孩和女孩體重相當，一起在雪地里行走，對雪地產(chǎn)生的壓力也相當。對于女孩，因為雪地受力面積小，所以女孩陷得深；而對于男孩，因為雪地受力面積大，所以男孩陷得淺。猜想壓力的作用效果與什么因素有關(guān)？

[生]壓力的作用效果可能與受力面積大小有關(guān)。

[師]請同學(xué)們結(jié)合身邊的事例進一步思考，壓力的作用效果除了與壓力大小、受力面積有關(guān)之外，還與什么因素有關(guān)呢？

[生]壓力的作用效果可能還與接觸面的材料有關(guān)。

[師]大量實驗事實證明，影響壓力的作用效果的因素只有兩個：一是壓力大小，二是受力面積大小。接下來，用實驗探究壓力的作用效果與壓力大小和受力面積大小有何關(guān)系。

【設(shè)計實驗】

首先，介紹實驗器材——海綿、礦泉水瓶。

其次，提出問題——本實驗要用到哪些實驗方法呢？

[生]控制變量法、轉(zhuǎn)化法、比較法、歸納法等。

[師]提出問題——如何比較壓力的作用效果呢？

[生]主要是通過受壓物體在壓力的作用下產(chǎn)生的形變大小來比較壓力的作用效果。

【進行實驗與收集證據(jù)】

第一步：礦泉水瓶底部朝下豎直置于海綿上，如圖8的甲圖所示。

第二步：礦泉水瓶底部朝下豎直置于海綿上，在瓶蓋上再施予一個豎直向下的適當?shù)膲毫?，如圖8的乙圖所示。

第三步：礦泉水瓶頂部朝下豎直置于海綿上，如圖8的丙圖所示。

【分析與論證】

[師]首先，對比甲圖和乙圖，可以得出什么結(jié)論呢？

[生]壓力的作用效果與壓力的大小有關(guān)。即在受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。

[師]其次，對比甲圖和丙圖，可以得出什么結(jié)論呢？

[生]壓力的作用效果與受力面積大小有關(guān)。即在壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。

[師]歸納總結(jié)：壓力的作用效果與壓力大小正相關(guān)，與受力面積大小反相關(guān)。由于物理學(xué)上把“壓力的作用效果”叫做“壓強”，因此，我們還可以這樣說——壓強與壓力大小正相關(guān)，與受力面積大小反相關(guān)。

[師]如何定義壓強呢？

請大家回憶一下在運動學(xué)中，如何定義“速度”？

[生]單位時間內(nèi)所通過的路程叫做“速度”。

[師]速度公式是怎樣的，單位是什么？

[生]速度公式是v=，單位是m/s。

[師]提示：在這里，時間對應(yīng)“受力面積”，位移對應(yīng)“壓力”，速度對應(yīng)“壓強”。請同學(xué)們利用類比方法來定義“壓強”？

[生]單位面積上所受到的壓力叫做“壓強”。（板書）

[師]再利用類比的方法，壓強公式是怎樣的，單位是什么？

[生]壓強公式p=，單位是N/m2。（板書）

[師]物理學(xué)上規(guī)定：1 Pa=1 N/m2。（板書）

[師]為了讓同學(xué)們進一步理解“壓強”概念，接下來，請同學(xué)們利用放在桌面上的只有一端削尖的鉛筆按照要求做課內(nèi)學(xué)生“體驗性實驗”，如圖9所示。

[師]當體驗對象為左手大拇指時，第一次右手食指用較小的力，第二次右手食指用較大的力，左手大拇指有何不同感受？

[生]第一次左手大拇指有輕微疼痛感，第二次左手大拇指有明顯疼痛感。

[師]這說明了什么？

[生]在受力面積相同時，壓力小，壓強小；壓力大，壓強大。

[師]當體驗對象為“左手大拇指和右手食指”時，左手大拇指與右手食指同時用適當?shù)牧?，左手大拇指與右手食指有何不同感受？

[生]左手大拇指明顯疼痛，而右手食指有壓迫感，但幾乎感覺不到疼痛。

[師]說明了什么？

[生]在壓力相同時，受力面積小，壓強大；受力面積大，壓強小。

[師]顯然，通過課內(nèi)學(xué)生“體驗性實驗”得出的結(jié)論與通過演示實驗得出的結(jié)論完全一致。

[鞏固應(yīng)用]

課堂練習題：

（1）關(guān)于壓力，下列說法中正確的是（ ）

A.壓力的方向總是豎直向下

B.壓力的大小總是等于物體的重力大小

C.壓力的方向總是垂直于受壓物體的接觸面

D.壓力的方向有時垂直于受壓物體的接觸面，有時不垂直于受壓物體的接觸面

（2）如圖10所示，請作出斜面上的物體對斜面的壓力和其自身重力的示意圖。

（3）如圖11所示，小明同學(xué)利用A、B兩物體、砝碼、泡沫等器材進行“壓力的作用效果與什么因素有關(guān)”的探究實驗。

①實驗中小明是通過觀察___________來比較壓力的作用效果的。

②比較甲、乙兩圖所示實驗，能夠得到的結(jié)論是____________________。

③比較甲、丙兩圖所示實驗，能夠得到的結(jié)論是____________________。

④小華同學(xué)實驗時，將物體B沿豎直方向切成大小不同的兩塊，如圖11中的丁圖所示。他發(fā)現(xiàn)，它們對泡沫的壓力作用效果相同。因此，他得出的結(jié)論是：壓力作用效果與受力面積無關(guān)。你認為他在探究過程中存在的問題是________。

（4）一個成年人體重為60 kg，一只腳的面積為200 cm2，該成年人在一個結(jié)冰的河面上行走時，突然發(fā)現(xiàn)腳下的冰即將破裂。冰面能承受的最大壓強為2×104 Pa。求：

①該成年人雙腳站立時，對冰面的壓強。

②該成年人發(fā)現(xiàn)冰即將破裂，趕緊奔跑，冰面會破裂嗎？通過計算解釋為什么？（注：人奔跑時，單腳接觸冰面）

操作思路：學(xué)生獨立做題→學(xué)生交流討論→學(xué)生上臺講解→師生評價糾錯→教師引導(dǎo)學(xué)生精講。

[歸納小結(jié)]

一、壓力

（1）定義：垂直作用在物體表面上的力叫壓力。

（2）方向：垂直于受壓物體接觸面。

（3）作用點：在受壓物體表面上。

二、壓強

（1）定義：單位面積上所受到的壓力叫做“壓強”。

（2）公式：p=。

（3）單位是N/m2，通常用Pa表示。

操作思路：教師引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)或請優(yōu)秀學(xué)生上臺引導(dǎo)其余學(xué)生小結(jié)。

[布置作業(yè)]

（1）如圖12所示，小聰在探究“壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”的實驗中，對實驗器材做了一些改進，在有機透明盒里放入一塊海綿和磚塊進行實驗。

①實驗時，通過觀察__________來比較磚塊對海綿的壓力作用效果。

②要探究壓力的作用效果與受力面積大小的關(guān)系，可以選用第______兩次實驗（填序號）。

③要探究壓力的作用效果與壓力大小的關(guān)系，可以選用第______兩次實驗（填序號）。

（2）如圖13所示，方形物體重G=10 N，作用在方形物體上的力F=40 N，且F與墻壁垂直，方形物體與墻壁的接觸面積為100 cm2。求墻壁受到的壓強大??？

5 結(jié)束語

本文介紹了“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式提出的背景，構(gòu)建了“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式，解讀了“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式的內(nèi)涵，闡述了其運用原則和特點，并以“壓力和壓強”為例進行了比較合理可行的教學(xué)設(shè)計。實踐證明：“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”作為一種新型的教學(xué)模式，以其良好的教學(xué)效果得到了中學(xué)物理教師的普遍認可。但“演示—導(dǎo)構(gòu)—體驗”教學(xué)模式不是固化了的教學(xué)模式，而是具有一定彈性的教學(xué)模式，因此，它一定具有較大的發(fā)展空間。所以，殷切希望廣大物理教學(xué)工作者結(jié)合實際的教學(xué)活動，有意識地探討并發(fā)展該教學(xué)模式，使其產(chǎn)生更好的教學(xué)效果。

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（欄目編輯 鄧 磊）