生成式物理教学的实践探索

1、生成式物理教学的实践探索张晓红* 张晓红（1962）：女，重庆开县人，广州市荔湾区教育发展研究中心教研员，广东省百千万人才工程导师，中学高级教师，北京师范大学物理学系高级研修学者。主要研究物理教学。 吴维宁* 吴维宁（1963）：男，湖北武汉人，湖北大学物电学院副教授，教育学博士，硕士生导师。北京师范大学物理学系访问学者。主要研究物理课程与教学论。（广州市荔湾区教育发展研究中心 广东广州 510370）（湖北大学物电学院 湖北武汉 430061）【摘要】以学生的非预期课堂行为为触发点，以自主探究、师生互动为手段，以新的教学目标、新的教学内容、教学方法的生发为目的的生成式物理教学，是全面实践物理

2、新课程理念的重要途径。本文以目标生成的物理教学实践案例为核心，对生成式物理教学理念与方法作出初步探讨，以期引发对于这一问题的关注与讨论。【关键词】过程思想；建构主义；非预期课堂行为；生成式教学；实践案例 一、什么是生成式教学生成式教学起源于过程思想和建构主义思潮。过程思想的代表人物怀特海认为，过程体现事物的本质，事物的价值就体现在过程之中。他的话语旨在提醒人们，在从事任何一项活动时，我们应当像重视结果一样，重视事物的发生发展过程，并给予它应有的地位。著名教育家杜威更是以“教育无目的论”将这一思想表述得淋漓尽致。他指出：生活、生长和经验改造是循序渐进的积极的发展过程，教育目的就存在于这种过程之中

3、，生长的目的是获得更多更好的生长，教育的目的就是获得更多更好的教育。其实，他的教育无目的，并非绝对意义上的无目的，而是指教育无预设的目的。这里他所强调的，是教育要使学生成为教学活动的积极参与者，而不是漠不关心的旁观者。其实质，是强调教育要激发学生的学习动机，因为动机能激发新的学习需求，这样的学习动机正是教育所期待的，也就是教育所应得的“报酬”。另外，建构主义也告诉人们，知识的学习是通过人的大脑与外界环境的相互作用来完成的。它强调的是学习过程的交互性与生成性。正是在这样的背景下，生成式教学应运而生。一般而言，生成式教学是指：在教学的过程中，师生通过自主探究、合作交流，突破原有的教学设计，实现共同

4、建构知识和升华教学主题的教学活动。正是由于它强调以学定教、顺学而导，所以，生成式教学在创设物理情境、形成互动氛围、激发自由思考、鼓励大胆创新上都独树一帜。同时，它也对教师的教学思想与教学技能提出了更高的要求。由此看来，生成式教学对于教师的专业化发展也是十分有益的。二、一个目标生成的物理教学案例在物理教学实践中，我们时常会遇到这样的情况：当你在讲解某一个物理概念或者物理规律时，学生会对与之相关的其它概念或者规律表示出浓厚的学习兴趣。如果你是一个民主意识很强的老师，平时也注意给学生提供表达意见的机会，这时学生可能会要求你径直去讲解这些内容；或者，当你正在讲解一种物理解题方法时，学生突然提出新的解决

5、思路。对于学生在教学中的这些非预期的课堂行为，教师如果能随机应变、因势利导，则可能收获意想不到的教学效果。笔者之一张晓红老师在中学物理教学实践中亲身经历了许许多多由于学生的非预期课堂行为所导致的生成式教学案例，包括目标生成、内容生成和方法生成三类。现将一例目标生成的教学案例呈现给大家，供参考。所谓目标生成，是指在教学过程中，由于学生的非预期课堂行为而导致新的教学目标的产生过程。比如：在一次物理课堂教学中，预设的教学目标是学习气垫导轨的基本结构和原理，并在此基础上灵活运用。在讲完气垫导轨的基本结构和基本原理以后，教师向学生提出如下问题：气垫导轨在中学物理中能做哪些实验？做这些实验的原理是什么？实

6、验时应注意哪些问题？ 以下是师生对话的主要内容。同学A：我认为运用气垫导轨可以做四个实验。一是可以用来判断物体是否做匀速直线运动。二是可以用来测量匀变速运动的加速度。三是可以用来验证牛顿第二定律。四是可以用来验证动量守恒定律。具体实验原理是（此处略去学生对于具体原理、步骤、注意点的叙述）。教 师：在上述实验中整套装置一定要置于同一水平面上。同学A的回答是否完整？是否有需要修改的地方？哪位同学给予补充？同学B：不能判断物体作匀速运动，但能测瞬时速度和平均速度，因为运动过程中某两个位置瞬时速度相等并不一定表示它做匀速直线运动。 同学A：将光电门放于不同位置，若两次测得初、末速度相同，则可判断物体做

7、匀速直线运动。同学B：两次速度相同就能判断物体做匀速运动吗？同学A：若多次测出任意两位置速度相同，则可断定物体作匀速直线运动。教 师：刚才的讨论，其实质是要证明滑块是否受摩擦力，若滑块完全处于悬浮状态，则，物体作匀速运动。用逆向思维的方法，可得出上述结论。还可以做其它实验吗？同学C：还可以验证动能定理，方法是用细线将滑块与悬挂物相连，悬挂物的质量要远远小于滑块的质量。由两光电门之间的距离知道位移，记时器显示滑块分别通过两光电门的时间。通过数据处理，就可以验证动能定理了。同学D：能验证动能定理，就能验证机械能守恒。实验方法相同，实验原理：将合外力做功改为重力做功。看动能、重力势能的改变量是否相同

8、。同学E：做验证机械能守恒的实验时，不需要。因为两物体重力势能的改变量等于两物体动能的增量，与绳的拉力无关。教 师：真与绳子的拉力大小无关吗？那么验证动能定理时与绳子拉力有关吗？与两物体质量比有关吗？（讨论2分钟）同学F：动能定理是对物体，而机械能守恒是对系统而言的。在系统中，绳的拉力是内力，系统内力做功总和为零。在验证动能定理中，绳的拉力属于外力，由牛顿第二定律得：绳子拉力，要满足，必须是：。所以对动能定理来说与两物体的质量比有关，比值相差越大，相对实验的误差越小。教 师：同学F所说系统内力做功总和为零，是指上述情况，并不是任何情况下系统内力做功总和都为零。例如：有相对滑动的一对摩擦力做功的

9、总和就不为零。还有补充的吗？想想还能做哪些实验？大家讨论。同学G：可以测重力加速度。实验原理和方法与测加速度的方法相同。同学H：不行，气垫导轨不能竖起来。因此不能测重力加速度。同学G：谁说气垫导轨不能竖起来？同学H：当气垫导轨竖直时，由于气吹在滑板上，滑板受一个水平方向的力，水平方向由于距离不同，力不同，变加速运动，再因为光电门，滑块不可能在水平方向运动。教 师：有些理论上成立的问题，实验操作起来有一定困难。选择实验时一定要考虑到实验的可行性。有时失败与成功只有半步之遥，坚持就是胜利。想一想，真的不能用于测量重力加速度吗？重力加速度与加速度之间有联系吗？(教师用一个手势,重力加速度方向为竖直方

10、向,斜面加速度方向与时斜面一致，手由竖直方向转变为倾斜) 同学G：可以将气垫导轨倾斜放置。测出倾角，充气时相当于滑块在光滑斜面上下滑，测出加速度，根据光滑斜面，可得出重力加速度。 对，就这样，为了省事，斜面倾角最好取。(G说完就与同桌击掌，自己给自己鼓掌加油,全班也跟着鼓掌)同学L:不对,没有直接测出重力加速度.教 师：同学生回顾一下,我们用单摆测重力加速度的实验中,我们测出了重力加速度吗?很好。刚才同学提出的这个想法很有创意，这是一种间接测量的方法。其实物理测量很多都是间接测量。好了，还有其它的想法吗？同学M：可以用于测弹簧的劲度系数.(很多同学一脸茫然)教 师：你的根据是什么？同学M：根据

11、能量守恒，弹性势能转变为动能，利用，先测出压缩量和物体质量，利用气垫导轨可求出速度，再根据上面公式就可以求出。（学不教室里随后自发地响起一片掌声。）教 师：你是怎么想到的？同学M：我看到同学们鼓掌，手往返运动，于是想到了弹簧。同学N：气垫导轨还可以做简谐振动。用于测量滑块的振动周期T、T与滑块质量M的关系以及系统的机械能。教 师：这是一个开放性实验，如果有兴趣同学们可以在课下再去做一做。完全可以验证到简谐振动周期、能量等多个物理量之间的关系。不过这个实验要注意将光电门放在平衡位置处。以上讨论了气垫导轨的部分应用。气垫导轨做以上实验的根据是什么？（2分钟后）同学A由你开始，还是由你来总结。同学A

12、：气垫导轨的记时器可以用来测时间，由两光电门间距知道位移，由记时器上的时间和挡光片的长度可求出相对应的即时速度。与时间、位移、速度，质量、力有关的实验都可以做。三、案例剖析与拓展在上述有关气垫导轨应用的课堂教学中，预先设定的测定速度、加速度、验证动能定理、机械能守恒定律等教学目标都较好地得以实现。而同学提出的应用气垫导轨测定重力加速度、测定弹簧的劲度系数等教学目标则是授课教师预先没有想到的，在备课中也没有作预先的设计，但由同学提出的问题拓展了教学的目标、丰富了教学的内容、促进了学生的参与、激发了学生的思维。在这样的课堂氛围中，同学们的自主意识明显增强，思维更加活跃，而且最为重要的一点，就是同学

13、们有了成就感。如前述课堂教学中，那个提出用气垫导轨做成斜面测定重力加速度的同学G，在提出的方案被老师和同学们认可后，高兴得要跳起来，为自己鼓掌鼓掌加油，而同学M是在同学们的鼓掌动着中受到时启发，想到了弹簧振动，于是想到了测弹簧的弹性系数。其实，这正是现代课堂教学所期待的效果由同学们的非预期课堂行为所导致新的教学目标的生成。这里所说新的教学目标，不仅仅是指让学生学习到几个新的测量对象和几种新的测量方法，而是让学生经历探究的过程、分享探究的乐趣、体验成功的喜悦。由此我们也看到了生成式教学的一个重要策略：让学生说话，因为他们也是重要的教学资源。除了上述目标生成的教学案例以外，我们还接触到其它一些包括

14、内容生成（生成新的教学内容）与方法生成（生成新的教学方法或解题方法）的教学案例（这也是本文作者之一张老师在中学物理教学中的实际案例）。比如在一次以自由落体运动为主要内容的公开课上，当教师提出要讲完自由落体运动概念时，学生的反应异常活跃，一个同学站起来说：老师，还可不可以讲往上抛、平着抛、斜着抛的运动？老师，这是什么运动（该同学讲这话时同时将橡皮擦抛出去）？老师很为难，因为这是一次公开课，学生要求讲的内容提前又没有准备，讲不好就很难收场。这时教师转身擦黑板，在擦完黑板后，老师顺手将粉笔头向各个方向抛出，你问的是这种运动吗？。你教师就做出了决定：按照学生的要求讲！在经过引导学生对几种抛体的运动概念

15、定义、特征进行对比分析后（以小组为单位，每小组讨论一种运动情况），同学们教师又在教师的启发下讨论参与的氛围中分别对并总结几种运动的图像、运动规律进行了分析和归纳，找出它们的共同特征：不论是自由落体运动、平抛运动还是斜抛运动，都是在重力作用下的运动。就这样，一个以自由落体运动为预定内容的公开课，讲成了一节重力作用下的运动。结果这节课受到学生的欢迎也受到听课老师们的好评。这个案例告诉我们，在条件（包括学生基础、教师经验、时间安排）允许的情况下，教师可以跟着学生的兴趣走。这也是生成式教学的另一个重要策略：以学定教、因势利导顺学而导。这是一个内容生成的例子。还有一个方法生成的例子。在一次高三总复习的动

16、量守恒的习题课上，原本要讲一个人从车上往下跳的题目，这是一个关于动量守恒的经典题目。课前两周教师给了一个条件，质量为m的人站在质量为M的车上，车在光滑水平路面，车上人以速度V跳车。请写出相应动量守恒方程，并以此为母题，可以增加若干条件，写出相应的动量守恒方程。教师就该题提前两周向学生布置了一个任务：回家课后要求同学每个同学以小组为单位补充适当的条件，写出对应的方程。都要想出与该题目有关的物理情境。结果，教师自己预先想出了九个物理情境，本想看一看学生能否想出这些物理情境来，没想到学生想到的远远超出教师的想象：他们两周后同学们共提出了五十多种情境，写出了对应的方程！远远超过了教师预先设计的九种物理

17、情境。如多人同时跳、多人以不同的参照物跳、人相对于车抛掷物体、不跳而抛掷物体、同时抛掷和接收物体、同时反方向跳车、等速反方向跳车、二倍速反方向抛掷物体、变换质量反方向抛掷物体等等。结果有关动量守恒的这个内容，教师就学生给出的这些情境，组织学生讨论，最后上了整整十二节课。因为学生提出的物理情境都要编制习题并提出解题思路，当然这些大部分也是由学生来完成的。就这样，学生自己提出问题、自己确定解题思路、自己研究解决问题。教学效果非常好。这个案例告诉我们：学习其实是学生自己的事，放心让他们去想去做吧，那样，效果往往比你讲得还要好很多。同时，这个些案例也呈现给大家生成式教学的第三个重要策略：让学生真正成为学习的主人。多年来的生成式物理教学获得了丰厚的回报：笔者之一张老师当年所教的班级原是一个广州市C类学校的一个普通班，在这种教法三年后参加当年的高考中，全班的物