我们在教理解吗?

2020-04-23郑青岳

物理教师 2020年2期

郑青岳

(浙江省玉环市教育局教研室，浙江玉环 317600)

理解是科学教学极为重要的目标,我们知道学生没学好科学课程虽然有多方面的原因,但其中一个最大的原因是他们对所学知识并没有理解．许多教师都十分重视理解这一目标,在教学中会经常问学生:“你们理解了吗?”其实,当我们在问学生“理解了吗”这一问题的时候,我们更应当问自己:“我们在教理解吗?”因为在课堂观察中,我们常可发现理解目标缺失和教理解方法失效等现象．以下以笔者所亲历的几个案例来说明．

1 关于量筒的读数

有一次在一所学校听课,教学的内容是“体积的测量”,其中涉及到量筒的使用．教学中,教师向学生指出:量筒装一般液体时,液面中间会下凹,所以读数时视线要与量筒壁垂直,并对着凹形的底部．然后取一量筒,装些水,放在桌面上叫一个学生上来读数．学生半蹲着平视液面时,读数是40 mL;站立以大角度俯视时,读数是41 mL;深蹲仰视时,读数是39 mL．教师总结说,俯视时读数最大,仰视时读数最小,即俯大仰小．为了帮助学生记住,根据谐音,给出“虎大羊小”4个字．

俯视为什么读数偏大?仰视为什么读数偏小?这并不是教师所关心的,教师关心的只是让学生记住“俯大仰小”．理解意味着不但要知其然,而且要知其所以然．只要求学生记住何时读数偏大何时读数偏小的结论,并不要求学生认识造成读数不同的原因,这显然与理解目标相悖．

实际上,看似十分简单的量筒读数问题,许多教师都没有深刻的理解,甚至存在错误的理解．

(1) 量筒究竟应该如何读数.

量筒装一般液体时,液面中间是会下凹,但从侧面平视液面时,我们并不能看到液面中间下凹的现象,我们看到的液面并不是一条线,而是有厚度的一层(如图1)．这一层正是由于液体与玻璃的浸润现象,在量筒内,液体沿量筒壁往上爬一小段而形成的．

既然眼睛看不到液面中间下凹的现象,眼睛对着凹形的底部读数的操作要求是不恰当的．正确读数方法是:应当使量筒壁上的刻度正对自己,视线要与量筒壁垂直,与液面相齐,并以液面层的下沿读数．

图1 装有液体的量筒

图2 量筒的正确读数方法

图3 不同视线方向读数的错误解释

(2) 视线方向不同读数不同的原因.

许多书中都用图3来解释眼睛从不同方向看液面导致量筒读数不同的原因,实际上是错误的．因为液面中间没有任何标记,视线根本无法对准哪一个点;再者,如果视线是对着液面中间读数,那么大角度俯视或仰视将会引起严重的偏差,而不是仅有1～2 mL的偏差．

图4 不同视线方向读数的正确解释

事实上,如图4所示,对量筒读数时,视线所对的是量筒内壁液面向上爬引起的“表面层”的下沿处,由于量筒的壁有厚度,而刻度是标在量筒的外壁,所以,从不同方向看“表面层”的下沿处,所对的刻度并不相同．为了促进学生理解,可让学生从不同的位置向量筒内壁液面下沿处作视线,使视线所对量筒外壁的位置不同．

遗憾的是,绝大多数教师都未能真正理解造成读数偏差的真正原因,因此也就无法在教学中使学生获得真切的理解．

2 这个电动机的换向器在哪里?

在一次课题为“电动机”的观摩课上,教师利用直流电动机的模型(如图5),进行直流电动机的结构、工作原理等内容的教学．尤其是,直流电动机的换向器是一个教学的难点,教师重点讲了换向器的结构与功能,让学生认识换向器是怎样通过改变线圈中的电流方向,以达到使电动机持续转动的目的．教学的最后阶段,教师利用留下的6、7 min时间,让学生做一个装配简易电动机的活动．学生两人一组,利用如图6所示的装置,用砂纸擦掉线圈一根引出端外的绝缘漆,擦掉线圈另一根引出端外的半圈绝缘漆;将线圈放在支架上,在线圈的下方放一块磁铁,线圈通电后,便能持续地转动起来．

图5 直流电动机模型

图6 简易电动机

下课时,笔者走近一组学生,问他们:“你们装配的电动机转了吗直流电动机模型”学生回答说:“转了．”我再问:“你们这个电动机的换向器在哪里?”学生则一脸茫然．

教师在课堂上是如此强调换向器的重要性和必要性,但学生玩的这个电动机却根本没有换向器．学生对笔者突然提出的问题感到茫然完全是在情理之中的,但问题是,教师安排学生做这个活动的目的是什么?只有一个“玩”，而根本没有理解的目标．如果有理解的目标,教师一定会引导学生分析这个电动机为什么能够持续转动．要知道,只是玩而不求理解的学习是一种浅层的学习,深度的学习应当要在玩的基础上获得理解．

当我们的教学从聚焦灌输(只是向学生讲述)的一个极端走出的时候,有的教师很容易走向聚焦活动的另一个极端．

3 一道得分率仅有0.28的试题

在一次较大范围内使用的中考模拟测试卷中,笔者命制如下一道试题.

如图7所示,闭合导线框abcd的一部分处于磁场中,磁场方向垂直于纸面向内．当导线框向左运动时,导线框内就会产生感应电流．这个回路中,哪一部分属于电源?

图7 寻找电源

(A) 导线框处于磁场内部这部分.

(B) 只有导线ab.

(D) 回路中没有电源.

统计结果得知,这道题的得分率出奇的低,仅有0.28．要知道,作为一道4选1的选择题,其猜对的概率也有0.25.

为什么会想到命制这样一道题?因为笔者曾听过一节初中“电磁感应”的课,课堂上,学生分组做电磁感应的实验(如图8),他们将一个灵敏电流表接在方形线圈的两个引线上,将线圈的一边在蹄形磁铁之间做切割磁感线运动,电流表显示出此时回路中产生了感应电流．当时,笔者问一组学生:这个回路中,电源在哪里?学生回答说:没有电源．

学生作出错误的回答并不奇怪,因为他们在以往的实验中,电源要么是电池,要么是学生电源,于是头脑中就产生了关于电源的前概念,即电源就是电池,或学生电源．虽然在学习简单电路构成的知识时,知道所谓电源是将其他能转化为电能的装置,而在图8装置中,有机械能转化为电能．但是,由于他们的前概念依然潜伏在大脑之中,当教师没有让学生思考什么叫做电源,没有特别引导学生分析电路中发生的能量转化时,学生的前概念处于上风,于是认为没有电源．问题是:我们让学生进行这个活动，根本没有理解回路中切割磁感线这部分属于电源这一目标．如果有这样的目标,我们就会引导学生进行分析:导线cd在磁场外运动,显然不是电源;导线ad和导线bc沿着导线的方向运动,不切割磁感线,也不是电源;只有导线ab在做切割磁感线运动,是一个电源．如果仅有导线ab,当它切割磁感线运动时,两端也会产生电压,这正如一节干电池没有接入电路时,其两个极之间也存在电压一样．

图8 电磁感应实验

4 “电磁继电器”的教学

有一次在一所学校听课,该校学生学习的平均水平在区域内属于中偏下,教学的内容是“电磁继电器”．

教学时,教师先向学生讲述:电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关．使用电磁继电器可以用低电压和弱电流电路的通断,来控制高电压和强电流电路的通断．然后结合课本中的一个电路(如图9)向学生讲述:在电磁铁控制的电路中,实际存在着两个电路,一是控制电路,一是工作电路,而控制电路是一个含有电磁铁的电路,并详细讲解控制电路是怎样控制工作电路的．

显然,教师的教学是有让学生理解电磁继电器电路的工作原理这一目标的,但问题是,教师采用的讲授方式,其实是把自己对电路原理的理解讲给学生听.这种方法究竟能否有效地使学生对电磁继电器电路的工作原理建构理解呢?

要知道,对知识的意义的理解是学习者利用自己的知识经验、思维方式和信念而建构起来的,理解是不可传递的．虽然通过讲述的方式也能使一些学生对知识获得理解,但这些学生并非只是像录音机一样把教师的话语录入大脑中,而是在聆听的过程中不断将自己的认知结构与认识对象相互作用．大量事实表明,用讲授的方式教理解,通常只是对顶极的学生有用,而对于一般的学生,尤其是思维不太积极、学习有困难的学生,是难以收到效果的．