謝夢逸 張皓晶 保永亮 矣昕寶

摘 ? 要：采用5E教學(xué)法，結(jié)合傣族地區(qū)學(xué)生的前概念，開發(fā)具有傣族地區(qū)特色的本土化教學(xué)資源。以高中物理中“力的分解與合成”教學(xué)為例，選取傣族生產(chǎn)農(nóng)具“耖”和“木犁”為教學(xué)資源，結(jié)合5E教學(xué)法理念設(shè)計并實施教學(xué)活動。在云南西雙版納多所民族中學(xué)的教學(xué)實踐結(jié)果表明，將傣族本土文化轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，更有利于傣族地區(qū)中學(xué)物理課程的開展。

關(guān)鍵詞：5E教學(xué)法;傣族本土元素;高中物理

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2022）2-0064-4

1 ? ?引 ?言

我國55個少數(shù)民族中，云南省有多達25個少數(shù)民族，傣族是其中一個極具代表性的少數(shù)民族。少數(shù)民族地區(qū)的學(xué)生，成長環(huán)境較其他地區(qū)學(xué)生有較大文化差異，傳統(tǒng)教材所用的部分教學(xué)事例和教學(xué)資源與少數(shù)民族地區(qū)學(xué)生的生活常識和物理前概念差別較大，不利于中學(xué)物理教學(xué)。因此，開發(fā)適合少數(shù)民族地區(qū)學(xué)生的物理課程教學(xué)資源，更有利于少數(shù)民族地區(qū)中學(xué)物理課程的開展。

“5E教學(xué)法”源自美國加州大學(xué)物理學(xué)教授R.Karplus在皮亞杰研究成果基礎(chǔ)上提出的“三段式學(xué)習(xí)環(huán)”。美國生物科學(xué)課程研究專家R.Bybee將其詳細劃分為五個階段，分別為引入（Engage）、探究（Explore）、解釋（Explain）、細化（Elaborate）和評價（Evaluate）。由于這五個階段的英文單詞首字母均為“E”，故簡稱為“5E學(xué)習(xí)環(huán)”或“5E教學(xué)法”[1]。將少數(shù)民族本土教學(xué)資源融合5E教學(xué)模式進行教學(xué)，更貼近少數(shù)民族地區(qū)學(xué)生的前概念，可大幅度提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

2 ? ?5E教學(xué)法在“力的分解與合成”教學(xué)過程中的應(yīng)用

云南地區(qū)大多為山地和梯田，這樣的地理環(huán)境條件使得當?shù)厝撕茈y使用拖拉機這類大型農(nóng)用生產(chǎn)工具。勤勞聰慧的傣族人民發(fā)明了一種名為“耖”的水田農(nóng)用工具（圖1）。將傣族人民的生產(chǎn)工具引入物理課堂，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以傳播民族文化，提高學(xué)生對先祖的認知和崇敬，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。本文將結(jié)合5E教學(xué)法理念，以高中物理“力的分解與合成”為例，融入傣族傳統(tǒng)文化元素，根據(jù)傣族自治區(qū)學(xué)生的認知特點開展教學(xué)活動。

2.1 ? ?利用“耖田農(nóng)耕”進行課堂引入

在正式上課前，教師播放一段傣族人民在水田忙碌耕種的視頻，男人使用耖耕田，女人們歡聲笑語插秧。畫面最終定格在耖上，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。教師提出問題：

（1）牛拉著的耖上連接著幾根繩索？

（2）若換作一根繩索能否讓耖正常工作？如果不能，請說明理由;如果能，繩索應(yīng)該綁在什么位置？然后以此引出本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容：力的分解與合成。

5E教學(xué)法依據(jù)：“引入”環(huán)節(jié)要求學(xué)生在真實情境中，通過與教師和同伴的互動學(xué)習(xí)建構(gòu)新知識。在引入環(huán)節(jié)，教師需要通過創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)計一些引入活動來吸引學(xué)生的注意力。這些引入活動有一部分與當今人們普遍認可的經(jīng)驗一致，而有些可能會有所不同。課堂引入環(huán)節(jié)，教師創(chuàng)設(shè)的情境要能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。從小生活在貧困農(nóng)村的傣族學(xué)生大多只能接觸到本民族常用的一些生產(chǎn)工具，用他們?nèi)粘＝佑|到的生產(chǎn)生活素材作為課堂導(dǎo)入素材，既能夠激起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，又有助于學(xué)生建立物理模型，在腦海里形成相應(yīng)畫面，使得研究對象更加直觀。在學(xué)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容之前，很多學(xué)生會誤認為需要兩根繩索才能使耖正常工作，一根繩索是無法做到這一點的。而一根繩索也能拉動耖進行工作的真實情況與學(xué)生原有認知相沖突，更易激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

2.2 ? ?探究“耖”的工作原理

課堂活動1：教師將傣族農(nóng)家使用耖耕作的畫面簡化為圖3所示的示意圖，并引導(dǎo)學(xué)生思考牛施加在耖上的力應(yīng)該朝什么方向？

學(xué)生思考后回答：力沿繩索斜向上。

課堂活動2：

教師沿著繩索畫出作用力，然后提問：牛施加在耖上的力產(chǎn)生了什么作用效果？

學(xué)生思索后回答：力將耖往前拉的同時，將土往上翻動。

教師接著提問：如果根據(jù)力產(chǎn)生的實際作用效果進行力的分解，那么作用在這根繩索的力可以怎么分解？

學(xué)生思考后回答：將力F分解為F1和F2兩個分力。分力F1的方向豎直向上，分力F2的方向水平向左，如圖4所示。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析和總結(jié)：在求解一個已知力的分力時，可根據(jù)力作用效果的方向進行分解。從而引出“力的分解”概念，求一個已知力的分力的過程，叫作力的分解;力的分解是力的合成的逆運算。

接下來，教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧力的合成規(guī)律：力的合成遵循平行四邊形定則。

教師提問：分力F1和F2滿足什么關(guān)系？

學(xué)生回答：既然力的分解與力的合成互為逆運算，那么力的分解也遵循平行四邊形定則。所以，合力F、分力F1和F2滿足平行四邊形關(guān)系，其分別對應(yīng)平行四邊形的對角線和兩條鄰邊。

教師引導(dǎo)學(xué)生討論：通過剛才的分析可知，合力F沿著繩斜向上;分力F1豎直向上;分力F2水平向左;我們該如何定量計算這三個力的大小呢？

課堂活動3：教師將繩索與耖的連接點簡化為一個質(zhì)點，以該點為坐標原點，分別沿F1和F2分力的方向建立坐標軸，在平面直角坐標系中畫出力的正交分解圖（圖5）。

課堂活動4：教師帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)利用正交分解法分解力的具體方法和流程，如圖6所示。

5E教學(xué)法依據(jù)：學(xué)生在課堂導(dǎo)入階段遇到的認知沖突和激發(fā)的學(xué)習(xí)興趣，將在“探究”環(huán)節(jié)得到解決和提升。“探究”是整個教學(xué)法的中心環(huán)節(jié)，學(xué)生獲取知識、掌握技能和技巧都是在這個過程中完成的。教師通過活動設(shè)計，利用少數(shù)民族學(xué)生生活中常見的素材進行科學(xué)探究，既有助于學(xué)生形成科學(xué)思維，又有助于民族文化的傳承。

2.3 ? ?解釋“耖”的工作原理

通過上述師生共同參與的幾個課堂活動，先后引出“力的分解”的概念以及合力和分力的運算關(guān)系，從而讓學(xué)生對“力的分解與合成”有了較系統(tǒng)的認知。接下來，教師可引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)知識解釋“耖”的工作原理：牛在往前拉耖的過程中，繩索施加給耖的斜向上的力分別產(chǎn)生一個向前和一個向上的分力，而正是向上的分力起到翻土的作用。

接下來，教師再解釋課前提出的“能否用一根繩索替代兩根繩索讓耖正常工作”的問題：兩根繩索的作用效果與在耖的中間使用一根繩索產(chǎn)生的作用效果相同。如圖7所示，中間位置處單根繩索的拉力可視為耖兩側(cè)兩根繩索拉力的合力，同樣可使耖正常工作。但為了保持耖受力平衡，現(xiàn)實生活中通常使用兩根繩索。

2.4 ? ?關(guān)于“力的分解”的細化拓展探究

通過對“耖”這種傣族農(nóng)具的受力探究，學(xué)生學(xué)會了“一個合力可以根據(jù)其產(chǎn)生的作用效果進行分解，分解合力時同樣遵循平行四邊形定則”的物理知識。有了前面的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，教師還可引導(dǎo)學(xué)生自主探究傣族農(nóng)民的另外一種生產(chǎn)工具——“木犁”（圖8）所受的合力與分力的定量關(guān)系。

師生共同探究并總結(jié)如下：

第一步，選擇犁頭作為研究對象（可看作質(zhì)點），其受到來自犁引末端一個斜向左上方的力。這個力產(chǎn)生了兩個作用效果：一個作用效果是拉動犁往前走，另一個作用效果是向上翻動土。

第二步，根據(jù)實際作用效果確定出分力F1的方向垂直向上，另一個分力F2的方向水平向左（同圖5）。

第三步，以F1和F2為鄰邊，F(xiàn)為對角線畫出平行四邊形，確定出F1、F2和F的三角關(guān)系。

第四步，利用數(shù)學(xué)中的三角函數(shù)或者勾股定理計算出兩個分力的大小。

5E教學(xué)法依據(jù)：教師在選取細化探究對象時，要盡可能選擇與學(xué)習(xí)對象類似的探究對象。此次細化探究對象為“木犁”，其受力分析與“耖”有相似之處，但難度略有提升。這樣的教學(xué)活動設(shè)計，既可以提高學(xué)生對知識的理解應(yīng)用能力，又能夠提升學(xué)生對傣族文化的熱愛之情。

2.5 ? ?評 ?價

5E教學(xué)法中，“評價”貫穿于整個課堂教學(xué)，在“引入”“探究”“解釋”“細化”各個環(huán)節(jié)均有體現(xiàn)。在“引入”環(huán)節(jié)，教師可對利用“耖”這一傣族本土元素進行課堂引入的效果作出合理性評價;在“細化探究”環(huán)節(jié)，教師需評價學(xué)生對“力的分解與合成”知識的掌握情況;在“解釋”環(huán)節(jié)，教師要及時評判學(xué)生是否能正確解釋“耖”的工作原理，并評價學(xué)生將“力的分解與合成”知識應(yīng)用解釋生活實例的能力; 在“拓展”環(huán)節(jié)，教師要評判學(xué)生解釋“木犁”工作原理的正確性以及學(xué)生將本節(jié)課所學(xué)知識應(yīng)用實踐的效果。這里的評價不僅僅是“對”或“錯”的終結(jié)性評價，而是貫穿于各個環(huán)節(jié)中的形成性評價[2]。教師在教學(xué)過程中應(yīng)對學(xué)生的探究活動和思維方式及時給予客觀評價，幫助學(xué)生形成良好的探究習(xí)慣和正確的科學(xué)思維。

3 ? ?結(jié) ?論

本文以云南省傣族特有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具“耖”和“木犁”為教學(xué)素材，以高中物理中“力的分解與合成”知識點為例進行少數(shù)民族地區(qū)教學(xué)資源的開發(fā)與利用研究。將少數(shù)民族地區(qū)的學(xué)生隨處可見的生產(chǎn)生活資源用于物理課堂教學(xué)，既可以充分利用學(xué)生的前概念幫助學(xué)生進行物理知識建構(gòu)，又能傳承少數(shù)民族傳統(tǒng)文化，提高學(xué)生對民族文化的崇敬和熱愛之情，更為少數(shù)民族地區(qū)中學(xué)物理教學(xué)提供了參考和借鑒事例。

參考文獻：

[1]都曉英.信息化教學(xué)：模式研究和案例分析[D].上海：華東師范大學(xué)，2001.

[2]謝夢逸，矣昕寶.5E教學(xué)法在彝族地區(qū)中學(xué)“聲現(xiàn)象”教學(xué)中的應(yīng)用[J].物理通報，2020（12）：62-64+67.

（欄目編輯 ? ?邱曉燕）

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