湖北省咸寧市赤壁市官塘中學(xué) 郭 輝

一、“原型與經(jīng)驗(yàn)”的要義

物理教學(xué)中的原型使用比較廣泛，泛指一切具有教學(xué)啟發(fā)意義的實(shí)際案例、實(shí)物，核心特點(diǎn)是貼近生活，同時(shí)具有較好的啟發(fā)性。原型教學(xué)，即通過情境創(chuàng)設(shè)、實(shí)驗(yàn)、直觀體驗(yàn)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理學(xué)中抽象概念、原理的具象還原，以幫助學(xué)生達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。

原型源自經(jīng)驗(yàn)，又是對(duì)經(jīng)驗(yàn)的一種良好優(yōu)化，兩者之間相輔相成，原型的設(shè)置需要符合經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)的利用是原型設(shè)計(jì)的前提。在物理教學(xué)中，能夠有效利用“原型與經(jīng)驗(yàn)”，對(duì)提升學(xué)生的探索能力、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣至關(guān)重要。

二、基于“原型與經(jīng)驗(yàn)”的物理教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）器具原型——以“照相機(jī)”為原型的物理教學(xué)設(shè)計(jì)

在“透鏡的成像”教學(xué)中，我以“照相機(jī)”這一生活中的常用工具為原型，探究“透鏡成像”的原理與方法，讓學(xué)生最終通過相關(guān)的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)自己制作、應(yīng)用透鏡，學(xué)會(huì)利用透鏡解決生活中的問題。具體的設(shè)計(jì)流程如下：

（1）照相機(jī)問題引入：照相機(jī)為什么能照全景與非全景的像？原型活動(dòng)：真實(shí)的生活器件，親自探究摸索，便于學(xué)習(xí)。

（2）探究（1）照相機(jī)前面、后面的鏡頭分別是什么透鏡？經(jīng)驗(yàn)追溯：前面是凸透鏡，后邊是凹透鏡，調(diào)節(jié)距離可調(diào)節(jié)成像；

（3）探究2：照相機(jī)的具體構(gòu)造是什么？有哪些基本部件？思辨：基于經(jīng)驗(yàn)，由學(xué)生自主討論核心部件組成以及作用。

（4）應(yīng)用拓展：由學(xué)生自主設(shè)計(jì)、制作相機(jī)并驗(yàn)證。解決實(shí)際問題，實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)利用與遷移。

分析：在“透鏡的成像”教學(xué)中，通常的教學(xué)方法是以教師的多媒體課件演示和板書光線成像原理圖為主要模式，這種模式使本來生動(dòng)有趣的課堂變成了“填鴨式”教學(xué)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并不濃厚。而基于相機(jī)原型的探索，將有效解決這一問題。具體課程步驟如下：

1.引出問題“相機(jī)為什么能夠照相？”，由學(xué)生對(duì)相機(jī)的前后透鏡進(jìn)行描述。

2.讓學(xué)生根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)試著探索相機(jī)為什么能夠照出全景和非全景的像？為什么照片中的像比實(shí)際的像要?。空障鄼C(jī)的具體構(gòu)造是什么？

3.根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生以小組為單位，探究光線強(qiáng)弱與成像曝光度之間的關(guān)系。

4.結(jié)合多媒體課件，讓學(xué)生討論像是如何落到膠片上的？

5.學(xué)生自主制作相機(jī)：使用兩個(gè)長(zhǎng)方形紙筒，讓兩個(gè)紙筒正好能完成一個(gè)對(duì)另一個(gè)的套入。在較大的紙筒上固定一個(gè)凸透鏡，小的紙筒上固定一個(gè)半透明塑料薄膜當(dāng)作平面，屏幕一邊朝里，套入大的紙筒里面，制作成相機(jī)模型。

6.讓學(xué)生觀察縮小的倒立圖像，并畫出光線圖。

反思：本次的教學(xué)實(shí)踐，取得了比較良好的效果，學(xué)生能夠大致理解透鏡的原理并且畫出相關(guān)圖像。之所以會(huì)取得比以往更好的效果，主要原因是本文所選取的生活模型相機(jī)，大多數(shù)的學(xué)生都使用過。而且，簡(jiǎn)單的傻瓜式相機(jī)制作簡(jiǎn)單，不需要準(zhǔn)備復(fù)雜的原材料，學(xué)生便可以自己完成，根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，畫出相關(guān)的圖像。在本次課堂設(shè)計(jì)中，教師不用進(jìn)行過多的復(fù)雜解釋，學(xué)生以小組為單位，在教師的循循善誘中互相學(xué)習(xí)，知道其中所蘊(yùn)含的原理，完成本節(jié)課的學(xué)習(xí)。

（二）原理原型——以“曹沖稱象”為原型的物理教學(xué)設(shè)計(jì)

在探究“水的浮力”這一問題的時(shí)候，我結(jié)合傳說中的歷史故事“曹沖稱象”，以小船這一生活模型出發(fā)，讓學(xué)生探究曹沖稱象是否真實(shí)，如何更為簡(jiǎn)單地計(jì)算大象的重量。其過程如下：

1.以小組為單位，通過教師的指導(dǎo)，還原“曹沖稱象”的過程。首先，在水槽中放入紙船，觀察船的吃水深度，做上記號(hào)；其次，向船中放置石子，觀察隨著石子的增加，船的下沉情況；最后，觀察小船沉沒的時(shí)候石子的重量。

2.為學(xué)生設(shè)置生活化的問題：紙船在放入水槽中的時(shí)候，處于一種什么樣的狀態(tài)？受到了哪幾個(gè)方面的力？隨著不斷地加入石子，船的力發(fā)生了哪方面的變化？船的浮力和重力之間存在什么樣的關(guān)系？根據(jù)剛才的實(shí)驗(yàn)畫出曲線，并試著自己寫出一個(gè)公式。曹沖稱象如果只放入大象，不放入石子，如何稱量大象的重量？

課程設(shè)計(jì)分析：本節(jié)課學(xué)習(xí)的目的是讓學(xué)生充分掌握影響浮力的因素；浮力與重力之間的關(guān)系；漂浮與懸浮、沉沒三者的狀態(tài)與力的關(guān)系；上浮、下沉兩種動(dòng)態(tài)現(xiàn)象；不平衡時(shí)候的受力情況等。在該原型的設(shè)計(jì)中，學(xué)生通過日常原型，更能夠深度學(xué)習(xí)物理學(xué)當(dāng)中的二力平衡關(guān)系、浮力的影響因素等。所有的問題都源自經(jīng)驗(yàn)，包括課堂的引入，也是采用“曹沖稱象”這一學(xué)生都熟悉的歷史故事，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生做好深度學(xué)習(xí)。

3.問題原型——以“實(shí)際問題”為原型的物理教學(xué)設(shè)計(jì)。在“杠桿原理”的教學(xué)中，為促進(jìn)學(xué)生更為有效地深度學(xué)習(xí)，我基于生活中的杠桿經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用，以問題為原型，進(jìn)行了相關(guān)的設(shè)計(jì)。

問題一：假設(shè)你家里要運(yùn)一塊100kg 的石頭，采用的是杠桿運(yùn)輸方式。假設(shè)使用10 米的杠桿，用20N以內(nèi)的力氣，應(yīng)該將杠桿平衡點(diǎn)放在哪個(gè)位置合適？請(qǐng)自己試著畫出。

此問題當(dāng)中，學(xué)生根據(jù)生活中的經(jīng)驗(yàn)，很容易想到越向里滑動(dòng)，則使用的力氣越小。

問題二：根據(jù)動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂這一公式，計(jì)算出該范圍。

學(xué)生根據(jù)公式，很快便能夠得出：20N× 位 置=1000N×（10- 位 置），然后計(jì)算出位置的范圍。

問題三：剛才得到的結(jié)果是否準(zhǔn)確？請(qǐng)同學(xué)們通過微型實(shí)驗(yàn)，將數(shù)值縮小100 倍后，利用現(xiàn)有的材料看看能否撬動(dòng)物品使其移動(dòng)？

設(shè)計(jì)分析：本次設(shè)計(jì)從生活中的實(shí)際應(yīng)用，以問題模型的方式導(dǎo)入，首先讓學(xué)生根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算相關(guān)的范圍，隨后讓學(xué)生以問題為依據(jù)，根據(jù)公式代入計(jì)算，最后讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，完成對(duì)問題的驗(yàn)證。這個(gè)課堂所耗費(fèi)時(shí)間較短，但是卻相較于蘇教版課本，更能準(zhǔn)確地掌握相關(guān)的知識(shí)，并靈活運(yùn)用。

三、基于“原型與經(jīng)驗(yàn)”的物理課堂設(shè)計(jì)方法

（一）以實(shí)踐為主導(dǎo)

實(shí)踐性學(xué)習(xí)是物理學(xué)習(xí)中最為有效、最為直觀的方式，只有讓學(xué)生參與實(shí)踐探索，才能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索能力、創(chuàng)新能力和交流與合作能力。在以實(shí)踐為主導(dǎo)的課程設(shè)計(jì)中，所涉及的實(shí)踐內(nèi)容應(yīng)該接近于生活，將實(shí)踐材料簡(jiǎn)約化，從而讓學(xué)生基于經(jīng)驗(yàn)，感受更為深刻。

（二）以自省為核心

教學(xué)的目的，不僅僅是讓學(xué)生學(xué)會(huì)東西，更為重要的是讓學(xué)生能夠通過學(xué)習(xí)完成自省。物理學(xué)涵蓋的內(nèi)容較為雜亂，不過，整體上看，主要有聲、電、光、熱、磁、力幾個(gè)板塊。在這些板塊的學(xué)習(xí)中，課本上有大量的探究活動(dòng)，通過合理設(shè)計(jì)這些探究活動(dòng)，讓學(xué)生不斷自我反省，認(rèn)識(shí)到自己的不足和缺點(diǎn)，激發(fā)奮進(jìn)心理。

（三）以經(jīng)驗(yàn)的利用為手段

經(jīng)驗(yàn)是一個(gè)人獲取知識(shí)的最初手段，也是深度學(xué)習(xí)的重要手段。在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生將自己的經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、理論學(xué)習(xí)中，可以激發(fā)學(xué)生的斗志，讓學(xué)生獲得自信心，為以后的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。所以，在物理模型教學(xué)的過程中，一定要注重充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生以經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用為指導(dǎo)，完成自我探究。