2023年体验习题情景培养证据思维.doc

体验习题情景培养证据思维体验习题情景培养证据思维 姚秀伟 高红 孙文军 摘 要：本文以习题情景为关注点，引导学生对习题情景进行全面体验.通过对习题情景的体验，学生可以更真切地感知习题情景，更深刻地理解内容本质，还可以提高证据意识，培养科学思维.关键词：体验;习题情景;证据思维 文章编号：1008-4134（2020）12-0058 中图分类号：G633.7 文献标识码：B 习题是学生学习的重要载体，习题中的某些情景或信息可以对学生准确理解题意要求、深度理解内容本质起到铺垫和引导作用.如果能巧妙地利用习题情景，引导学生多体验，会使习题成为学生深度思考的起点，也可以通过习题提升学生的证据意识和深度学习能力.1 定性体验，让情景更真切 图 1 为山东潍坊 2016 年中考题，利用题中情景考查液体流速与排水管横截面积的关系及液体压强与流速的关系，是学生易错题之一.易错的原因与学生对习题中的情景缺乏体验有关.由于缺乏体验和感悟，无法准确建立情景与物理规律之间和物理规律与题中选项内容之间的联系.为了充分调动学生的体验热情，培养学生多感官捕获信息的意识，教师可以先对习题中的情景进行示范性演示并带领学生体验.利用图 2 所示的自制教具（教具来源于第六届全国大学生与研究生物理教学技能展评获奖选手王利利的设计），让学生亲身体验习题情景：水不流动时与两管相连的竖直管内液面相平，而当水流动时与粗管相连的竖直管内液面高于与细管相连的竖直管内液面.体验过后，再引导学生根据感官体验逆向推理，真正将所学知识连同情景一起内化为自身的经验，以便使习题情景更真切，在今后类似习题中能准确建立情景与规律之间和实验现象与物理结论之间的联系，让体验成为学生深度理解的起点.2 定量体验，让理解更深刻 初中物理关于声现象的练习题或中考题中，经常出现“敲瓶子”和“吹瓶子”类的问题，如图 3 和图 4 所示.图 3 为初学阶段的一道基础题，如果仅仅从正确解答的角度看，该题的难度并不大，但很多学生选对答案是源于记忆或运用排除法，而不是源于对题意的真正感知和理解.图 4 为一道中考题，题干中给出的提示性信息（敲击它们，就可以发出“1，2，3，4，5，6，7，i”的声音;而用嘴吹每个瓶的上端，可以发出哨声）设置了“敲瓶子”和“吹瓶子”的情景，“敲和吹分别引起了谁的振动”是学生易混淆之处;而水量多少与发声音调之间的对应关系更是学生理解的难点.究其根源，还是因为学生对于习题中的情景缺乏真切体验和深刻理解，没有在文字情景和数字情景之间建立体验的桥梁.突破易混点和难点最有效的方法就是把缺乏的体验补回来.可以让学生利用身边物品自主体验.比如：在三个相同的塑料瓶中分别装入不同质量的水（由于调出“1，2，3，4，5，6，7，i”的难度较大也不必要，所以简化为三个对比实验），用同样大小的力敲击瓶子使其发声.学生可以通过“视觉”体验“敲瓶子”引起了瓶和水的振动，而“吹瓶子”时瓶和水几乎不振动，推理出此时的发声体为瓶中空气柱;再配合“听觉”体验两种情景下发声音调随瓶中盛水量的变化;最后还可借助安装在手机上的频率测量软件（如 FFT Spectrum Analyzer）进行定量体验，结果如图 5 和图 6，通过数据定量体验瓶中盛水量多少对“敲瓶子”和“吹瓶子”发声的不同影响.由图 5 可以看出，“敲瓶子”时发声音调随瓶中盛水量的减少而升高，而“吹瓶子”时发声音调随瓶中盛水量的变化趋势与“敲瓶子”时恰好相反;当瓶中盛水量相同时，“敲瓶子”和“吹瓶子”发声音调明显不同，而响度却没有明显区别.定量体验为理解图 4 习题情景提供了证据支持.从数据中，学生可以将原本只属于题中的情景和结论变成自己的亲身体验，深化题意理解，有效突破易混点和难点.3 证据体验，让思维更科学 核心素养理念下的教学注重教书与育人相结合，培养学生的学科核心素养.“科学思维”和“科学探究”是核心素养的重要组成部分.基于事实证据从物理学视角认识客观事物的本质属性是科学思维的内涵之一，而“科学探究”也注重证据，要求基于证据得出结论并作出解释，可见证据意识是核心素养培养的重要内容之一.有些开放性试题会以物理学史上的重大发现为试题背景或情景，考查学生的实验探究或科学推理水平.在电学部分的开放性试题中，伏打电池的发明过程是一个深受欢迎的试题情景材料.伏打电池的发明始于伏打对伽伐尼电流的深入研究.为了证明伽伐尼的“动物电”思想，伏打做了一系列实验，当他将一枚金币和一枚银币同时放在舌头上，并用分别连接金币和银币的两根导线接触自己的眼皮（用眼皮作为电流的检测器）时，他体验到了电流的产生，在此基础上发明了伏打电池.当教师借此情景向学生提问这种方式能不能产生电流时，大多数学生的直觉是不能，但提出用事实证据加以证明或证伪的学生却很少，说明学生的证据意识不强.为培养学生的证据意识，在遇到类似情景时，教师可以引导学生基于事实证据进行情景再现式体验.用沾有食盐水的纸模拟舌头，用金戒指和银戒指代替金币和银币，用微电流传感器检测电流的有无，进行获取证据的体验，结果如图 7 所示.从图中看出，当金、银戒指接触到沾有食盐水的纸时，电流值从零迅速升高，然后保持不变;当将金、银戒指离开沾有食盐水的紙时，电流值又迅速降为零，多次实验重复性很好.图中电流随实验过程的变化说明电流确实是金、银戒指接触到沾有食盐水的纸时在回路中产生的，用事实证据回答了学生，也用事实证据说明了伽伐尼电流的本质，同时让学生亲身经历了基于证据得出结论的体验过程，使学生的思维更加科学.总之，利用适当方式体验习题情景，不仅可以使习题情景更真切，使学生对题意的理解更深刻，还可以提高学生的证据意识，促进科学思维发展.参考文献：1申先甲.物理学史M.北京：高等教育出版社，1987.2崔杨，李广.利用“物理情景剧作业”促进学生科学思维发展J.中学物理，2020，38（06）：35-38.（收稿日期：2020-04-30）