鄭青岳

(浙江省玉環(huán)市教育局教研室，浙江 玉環(huán) 317600)

理解是科學(xué)教學(xué)極為重要的目標(biāo),我們知道學(xué)生沒學(xué)好科學(xué)課程雖然有多方面的原因,但其中一個最大的原因是他們對所學(xué)知識并沒有理解．許多教師都十分重視理解這一目標(biāo),在教學(xué)中會經(jīng)常問學(xué)生:“你們理解了嗎?”其實(shí),當(dāng)我們在問學(xué)生“理解了嗎”這一問題的時候,我們更應(yīng)當(dāng)問自己:“我們在教理解嗎?”因?yàn)樵谡n堂觀察中,我們常可發(fā)現(xiàn)理解目標(biāo)缺失和教理解方法失效等現(xiàn)象．以下以筆者所親歷的幾個案例來說明．

1 關(guān)于量筒的讀數(shù)

有一次在一所學(xué)校聽課,教學(xué)的內(nèi)容是“體積的測量”,其中涉及到量筒的使用．教學(xué)中,教師向?qū)W生指出:量筒裝一般液體時,液面中間會下凹,所以讀數(shù)時視線要與量筒壁垂直,并對著凹形的底部．然后取一量筒,裝些水,放在桌面上叫一個學(xué)生上來讀數(shù)．學(xué)生半蹲著平視液面時,讀數(shù)是40 mL;站立以大角度俯視時,讀數(shù)是41 mL;深蹲仰視時,讀數(shù)是39 mL．教師總結(jié)說,俯視時讀數(shù)最大,仰視時讀數(shù)最小,即俯大仰?。疄榱藥椭鷮W(xué)生記住,根據(jù)諧音,給出“虎大羊小”4個字．

俯視為什么讀數(shù)偏大?仰視為什么讀數(shù)偏小?這并不是教師所關(guān)心的,教師關(guān)心的只是讓學(xué)生記住“俯大仰小”．理解意味著不但要知其然,而且要知其所以然．只要求學(xué)生記住何時讀數(shù)偏大何時讀數(shù)偏小的結(jié)論,并不要求學(xué)生認(rèn)識造成讀數(shù)不同的原因,這顯然與理解目標(biāo)相悖．

實(shí)際上,看似十分簡單的量筒讀數(shù)問題,許多教師都沒有深刻的理解,甚至存在錯誤的理解．

(1) 量筒究竟應(yīng)該如何讀數(shù).

量筒裝一般液體時,液面中間是會下凹,但從側(cè)面平視液面時,我們并不能看到液面中間下凹的現(xiàn)象,我們看到的液面并不是一條線,而是有厚度的一層(如圖1)．這一層正是由于液體與玻璃的浸潤現(xiàn)象,在量筒內(nèi),液體沿量筒壁往上爬一小段而形成的．

既然眼睛看不到液面中間下凹的現(xiàn)象,眼睛對著凹形的底部讀數(shù)的操作要求是不恰當(dāng)?shù)模_讀數(shù)方法是:應(yīng)當(dāng)使量筒壁上的刻度正對自己,視線要與量筒壁垂直,與液面相齊,并以液面層的下沿讀數(shù)．

圖1 裝有液體的量筒

圖2 量筒的正確讀數(shù)方法

圖3 不同視線方向讀數(shù)的錯誤解釋

(2) 視線方向不同讀數(shù)不同的原因.

許多書中都用圖3來解釋眼睛從不同方向看液面導(dǎo)致量筒讀數(shù)不同的原因,實(shí)際上是錯誤的．因?yàn)橐好嬷虚g沒有任何標(biāo)記,視線根本無法對準(zhǔn)哪一個點(diǎn);再者,如果視線是對著液面中間讀數(shù),那么大角度俯視或仰視將會引起嚴(yán)重的偏差,而不是僅有1～2 mL的偏差．

圖4 不同視線方向讀數(shù)的正確解釋

事實(shí)上,如圖4所示,對量筒讀數(shù)時,視線所對的是量筒內(nèi)壁液面向上爬引起的“表面層”的下沿處,由于量筒的壁有厚度,而刻度是標(biāo)在量筒的外壁,所以,從不同方向看“表面層”的下沿處,所對的刻度并不相同．為了促進(jìn)學(xué)生理解,可讓學(xué)生從不同的位置向量筒內(nèi)壁液面下沿處作視線,使視線所對量筒外壁的位置不同．

遺憾的是,絕大多數(shù)教師都未能真正理解造成讀數(shù)偏差的真正原因,因此也就無法在教學(xué)中使學(xué)生獲得真切的理解．

2 這個電動機(jī)的換向器在哪里?

在一次課題為“電動機(jī)”的觀摩課上,教師利用直流電動機(jī)的模型(如圖5),進(jìn)行直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理等內(nèi)容的教學(xué)．尤其是,直流電動機(jī)的換向器是一個教學(xué)的難點(diǎn),教師重點(diǎn)講了換向器的結(jié)構(gòu)與功能,讓學(xué)生認(rèn)識換向器是怎樣通過改變線圈中的電流方向,以達(dá)到使電動機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動的目的．教學(xué)的最后階段,教師利用留下的6、7 min時間,讓學(xué)生做一個裝配簡易電動機(jī)的活動．學(xué)生兩人一組,利用如圖6所示的裝置,用砂紙擦掉線圈一根引出端外的絕緣漆,擦掉線圈另一根引出端外的半圈絕緣漆;將線圈放在支架上,在線圈的下方放一塊磁鐵,線圈通電后,便能持續(xù)地轉(zhuǎn)動起來．

圖5 直流電動機(jī)模型

圖6 簡易電動機(jī)

下課時,筆者走近一組學(xué)生,問他們:“你們裝配的電動機(jī)轉(zhuǎn)了嗎直流電動機(jī)模型”學(xué)生回答說:“轉(zhuǎn)了．”我再問:“你們這個電動機(jī)的換向器在哪里?”學(xué)生則一臉茫然．

教師在課堂上是如此強(qiáng)調(diào)換向器的重要性和必要性,但學(xué)生玩的這個電動機(jī)卻根本沒有換向器．學(xué)生對筆者突然提出的問題感到茫然完全是在情理之中的,但問題是,教師安排學(xué)生做這個活動的目的是什么?只有一個“玩”，而根本沒有理解的目標(biāo)．如果有理解的目標(biāo),教師一定會引導(dǎo)學(xué)生分析這個電動機(jī)為什么能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動．要知道,只是玩而不求理解的學(xué)習(xí)是一種淺層的學(xué)習(xí),深度的學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)要在玩的基礎(chǔ)上獲得理解．

當(dāng)我們的教學(xué)從聚焦灌輸(只是向?qū)W生講述)的一個極端走出的時候,有的教師很容易走向聚焦活動的另一個極端．

3 一道得分率僅有0.28的試題

在一次較大范圍內(nèi)使用的中考模擬測試卷中,筆者命制如下一道試題.

如圖7所示,閉合導(dǎo)線框abcd的一部分處于磁場中,磁場方向垂直于紙面向內(nèi)．當(dāng)導(dǎo)線框向左運(yùn)動時,導(dǎo)線框內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流．這個回路中,哪一部分屬于電源?

圖7 尋找電源

(A) 導(dǎo)線框處于磁場內(nèi)部這部分.

(B) 只有導(dǎo)線ab.

(C) 整個導(dǎo)線框都是電源.

(D) 回路中沒有電源.

統(tǒng)計(jì)結(jié)果得知,這道題的得分率出奇的低,僅有0.28．要知道,作為一道4選1的選擇題,其猜對的概率也有0.25.

為什么會想到命制這樣一道題?因?yàn)楣P者曾聽過一節(jié)初中“電磁感應(yīng)”的課,課堂上,學(xué)生分組做電磁感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)(如圖8),他們將一個靈敏電流表接在方形線圈的兩個引線上,將線圈的一邊在蹄形磁鐵之間做切割磁感線運(yùn)動,電流表顯示出此時回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流．當(dāng)時,筆者問一組學(xué)生:這個回路中,電源在哪里?學(xué)生回答說:沒有電源．

學(xué)生作出錯誤的回答并不奇怪,因?yàn)樗麄冊谝酝膶?shí)驗(yàn)中,電源要么是電池,要么是學(xué)生電源,于是頭腦中就產(chǎn)生了關(guān)于電源的前概念,即電源就是電池,或?qū)W生電源．雖然在學(xué)習(xí)簡單電路構(gòu)成的知識時,知道所謂電源是將其他能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,而在圖8裝置中,有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能．但是,由于他們的前概念依然潛伏在大腦之中,當(dāng)教師沒有讓學(xué)生思考什么叫做電源,沒有特別引導(dǎo)學(xué)生分析電路中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化時,學(xué)生的前概念處于上風(fēng),于是認(rèn)為沒有電源．問題是:我們讓學(xué)生進(jìn)行這個活動，根本沒有理解回路中切割磁感線這部分屬于電源這一目標(biāo)．如果有這樣的目標(biāo),我們就會引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析:導(dǎo)線cd在磁場外運(yùn)動,顯然不是電源;導(dǎo)線ad和導(dǎo)線bc沿著導(dǎo)線的方向運(yùn)動,不切割磁感線,也不是電源;只有導(dǎo)線ab在做切割磁感線運(yùn)動,是一個電源．如果僅有導(dǎo)線ab,當(dāng)它切割磁感線運(yùn)動時,兩端也會產(chǎn)生電壓,這正如一節(jié)干電池沒有接入電路時,其兩個極之間也存在電壓一樣．

圖8 電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)

4 “電磁繼電器”的教學(xué)

有一次在一所學(xué)校聽課,該校學(xué)生學(xué)習(xí)的平均水平在區(qū)域內(nèi)屬于中偏下,教學(xué)的內(nèi)容是“電磁繼電器”．

教學(xué)時,教師先向?qū)W生講述:電磁繼電器是利用電磁鐵來控制工作電路的一種自動開關(guān)．使用電磁繼電器可以用低電壓和弱電流電路的通斷,來控制高電壓和強(qiáng)電流電路的通斷．然后結(jié)合課本中的一個電路(如圖9)向?qū)W生講述:在電磁鐵控制的電路中,實(shí)際存在著兩個電路,一是控制電路,一是工作電路,而控制電路是一個含有電磁鐵的電路,并詳細(xì)講解控制電路是怎樣控制工作電路的．

顯然,教師的教學(xué)是有讓學(xué)生理解電磁繼電器電路的工作原理這一目標(biāo)的,但問題是,教師采用的講授方式,其實(shí)是把自己對電路原理的理解講給學(xué)生聽.這種方法究竟能否有效地使學(xué)生對電磁繼電器電路的工作原理建構(gòu)理解呢?

要知道,對知識的意義的理解是學(xué)習(xí)者利用自己的知識經(jīng)驗(yàn)、思維方式和信念而建構(gòu)起來的,理解是不可傳遞的．雖然通過講述的方式也能使一些學(xué)生對知識獲得理解,但這些學(xué)生并非只是像錄音機(jī)一樣把教師的話語錄入大腦中,而是在聆聽的過程中不斷將自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與認(rèn)識對象相互作用．大量事實(shí)表明,用講授的方式教理解,通常只是對頂極的學(xué)生有用,而對于一般的學(xué)生,尤其是思維不太積極、學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生,是難以收到效果的．

圖9 電磁繼電器原理

再者,判斷學(xué)生知識是否理解是需要證據(jù)的,只是說給學(xué)生聽,教師怎么知道學(xué)生在哪些方面還存在著問題,他們是否真正理解所學(xué)的知識呢?

有效的教理解應(yīng)當(dāng)讓學(xué)習(xí)者卷入學(xué)習(xí)過程之中,讓學(xué)生參與更多的建構(gòu)理解的活動,并能及時對學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況作出準(zhǔn)確的判斷．對此,我們可以將教學(xué)過程作如下改進(jìn).

師:大家桌上都有一張任務(wù)單,單上印有如圖10所示的符號,即1個燈泡、1個電動機(jī)、1個單刀雙擲開關(guān)、1個電源．請大家畫線代替連接導(dǎo)線,將各個電路元件連接起來,使開關(guān)打到a時,電動機(jī)轉(zhuǎn)動而燈泡不發(fā)光,打到b時電動機(jī)不動而燈泡發(fā)光．

學(xué)生連接電路(如圖11)時,教師在學(xué)生中巡視,查看哪些學(xué)生連接電路有困難,出現(xiàn)了什么錯誤,然后幫助學(xué)生糾正錯誤．

師:(學(xué)生完成電路連接后)這個電動機(jī)的功率很大，工作時通過的電流很大,如果用手去扳動開關(guān),當(dāng)開關(guān)閉合或打開瞬間,開關(guān)處會出現(xiàn)電弧,容易發(fā)生電弧觸電的危險(xiǎn)．怎樣做才能讓開關(guān)能自動打到a,而不用手去扳動呢?我們能否用什么裝置將開關(guān)的閘刀吸下來?

圖10 工作電路連接前

圖11 工作電路連接后

生:可以用電磁鐵將開關(guān)的閘刀吸下來．

師:這樣需要將開關(guān)的閘刀做得長一點(diǎn),對它的材料有什么要求?

生:應(yīng)當(dāng)用鐵磁性材料制作,不能用銅、鋁等金屬．

師:請將圖中開關(guān)的閘刀補(bǔ)長些,按圖12的方式畫出電磁鐵、電源和開關(guān)S1．畫好之后,請將它們連接成電路,使開關(guān)S1合下時,單刀雙擲開關(guān)打到a,電動機(jī)轉(zhuǎn)動．

圖12 控制電路連接前

學(xué)生完成作圖任務(wù)(如圖13),教師繼續(xù)巡視,發(fā)現(xiàn)并糾正學(xué)生的錯誤．

圖13 控制電路連接后

師:在圖13中的電路中,當(dāng)將開關(guān)S1閉合,單刀雙擲開關(guān)的閘刀即能打到a,電動機(jī)即可轉(zhuǎn)動．但有一個問題,當(dāng)開關(guān)S1打開時,單刀雙擲開關(guān)的閘刀并不會自動打到b,應(yīng)當(dāng)如何解決這一問題?請大家通過討論,提出解決問題的方法．

引導(dǎo)學(xué)生在單刀雙擲開關(guān)閘刀的左端加個彈簧(如圖14),即可解決這一問題．

圖14 電磁繼電器電路的完善

師:大家分析一下,這個電路可以分為幾個電路,它們各有什么不同,分別起什么作用?

生:可以分為兩個電路(如圖15兩個虛線框),左邊框內(nèi)的電路電流較小,作用是控制右邊框內(nèi)的電路;右邊框內(nèi)是電流較大,它能使電動機(jī)工作．

圖15 電磁繼電器電路的分解

師:左邊框內(nèi)的電路稱為控制電路,右邊框內(nèi)的電路稱為工作電路．其中電磁鐵、銜鐵、彈簧等構(gòu)成了一個電磁繼電器,它是利用電磁鐵控制電路的自動開關(guān)．使用電磁繼電器,可以利用低電壓、弱電流控制高電壓、大電流電路的通斷．