支架式教学在运动学教学的难点

一、“支架式教学”简述

“支架式教学”来源于著名心理学家维果斯基的“最邻近发展区”理论。维果斯基认为，在儿童智力活动中，对于所要解决的问题和原有能力之间可能存在差异，通过教学，儿童在教师的帮助下可以消除这种差异，这个差异就是“最邻近发展区”。基于这种理论，就衍生出了以学生为中心，以培养学生逐步建立学习方法和解决主要问题为目标的“支架式教学法”。这种教学方法要求教师在学生面对问题的前期，帮助学生设定好解决问题的步长，并在具体问题中给学生提供适合自己的小台阶，一步一步地向最终目标前进，实现“跳一跳，够得着”的可持续发展目标。让学生在向上攀登的过程中，提高学习兴趣，增强解决问题的能力，让学生逐步适应分析和处理具体问题的方法，最终成长为能独立分析问题和解决问题的强者。而要应用好“支架式教学”方法，就必须要搞清楚“支架式教学”有哪些环节。首先，分析好学生当前水平和要解决的问题，建立好基本框架。即找出“自身现状”与“最终目标”之间的差异在哪里，合理搭建连接两个区域的“脚手架”。其次，找到问题的出发点。从当前问题开始设定第一个阶梯——引入问题情境，并找到与之相关的知识或概念。第三，引导学生探索。分析“当前现状”和“最终目标”的距离，让学生独立探索合适的解决问题的步长。步长的大小可以根据问题的独立性和相关性，并按重要性的高低进行设置，由学生自己分析，探索合适的顺序。最初的分析和排序可以由教师启发引导，然后再由学生模仿和尝试自己的方法，此过程中教师应该给予适当的帮助和提示，让学生慢慢适应攀登过程，再逐渐减少帮助，最终成功完成既定目标。第四，学生之间的团结协作。学生之间的经验交流与探讨，可以使学生的能力得到更好地提升，这种提升不同于教师直接灌输的经验，而是由平等地位的学生思想的碰撞、辨析，并在共享过程中最终形成对之前模糊概念的清晰理解，最终把自己在学习过程中建立起来的知识体系不断补充完整，并最终完成对所学知识的意义建构。

二、高一运动学教学的难点

难点一难点一：物理公式纷繁复杂，物理量多且难记对高一学生而言，之前涉及的初中物理问题，多以生活中常见的、简单的物理现象为主，即使是一些较为复杂的现象，也基本转化为浅显的物理问题呈现给初中学生，学生只需简单运用所学公式，即可轻松求解。而高中运动学单元所涉及的公式和规律很多，而且公式中涉及分数、分式、二次方、开方、比例关系式等，如果靠死记硬背，很容易搞混乱，学生使用时很容易出现张冠李戴的现象。22.难点二难点二：高中运动学问题以多过程运动为主高一运动学知识是高中物理的重要基础之一，其内容主要是高中物理必修一第一章《运动的描述》和第二章《匀变速直线运动的研究》，是学生进入高中物理学习的第一道坎，本意是考虑到初中升高中后要掌握的内容中，运动学是人们在生活中常见的物理情景，相对来说更容易把形象的实物运动过程转化成抽象的物理过程，而且学生在初中也学过匀速直线运动，所以衔接比较紧密，也遵循了循序渐进的教学原则，从而让学生更容易理解高中物理运动学中的概念和知识。但是再形象的物体运动过程在转化成物理过程时，除了需要掌握好基本的物理公式，更需要对整个运动过程进行分析和处理，并转化为适当的物理情境和符号，运用相应的物理公式求解后，才能最后解决物理问题。而高一新生虽然经过了两年的初中物理学习，但由于义务教育物理课程标准中的“课程目标”，只要求初中生对“多种多样的运动形式、机械运动和力、声和光、电和磁等内容”达到“认识”“了解”等相对浅显的认知程度，初中生所面对的物理现象基本以直观现象为主，物理过程相对简单易懂，只需要记住基本的物理公式即可快速求解。同时学生为了应对初中物理考试，往往形成了较为简单而固定的物理分析习惯——从题目找已知量，代入公式，通过数学计算求解，即能得到正确答案。所以高一学生在面对高中较为复杂的公式和概念以及物理过程时，往往手足无措，不知道运用多过程思维分析问题，只是习惯性地运用初中物理求解问题的方法，把题目中的已知量直接代入高中物理公式，只要意思正确就可以了，以下就是某同学的错误解法。［例1］一个物体在水平面上从静止开始做匀加速直线运动，在第4秒内通过的位移为3.5m，则该物体运动的加速度多大？该生解答如下。解：设物体初速度为v0=0，时间t=1s，位移s=3.5m。由公式s=v0t+12at2得：3.5m=0m/s×1s+12am/s2×12s2求得：a=7m/s2正确解析：由s=12at2得第4s内位移等于前4秒内位移与前3s内的位移之差，故有：s=12a×42-12a×32=3.5(m)，得a=1.0m/s2。以上错误解法在高一学生中比较常见，从设定物理量到解题思路，跟他们在解决初中物理题的过程非常相似，将相关的已知物理量代入基本物理公式，并很顺畅地算出答案，看不出有何异样，但是学生在对照答案时，却茫然了，甚至很多学生看完解析后，也难以理解正确解法是什么意思。原因分析：主要是高一学生在解决运动学问题时，往往会先用自己在初中时惯用的解题手法，而很少思考物体的实际运动过程涉及的运动学知识，这样常常导致求解错误，同时由于认知水平有限，基本还处在“初中认知能力”范畴，无法直接跳入较高的高中解题思维中（如图1），只能寄希望于教师的讲解，但高中教师在课堂教学中，往往会直接讲授高中物理分析方法，让学生自己慢慢适应新的解题思维方法，能力强的学生基本都能自行在两个认知区间搭建好梯子，然后再慢慢揣摩教师所讲授的知识，转化成自己的方法，最后解出正确答案。但是对绝大多数学生来说，不具备这样的能力，所以这些学生只能强行记住教师上课时教授的方法，当再遇到类似题目时，却不会变通，只能生搬硬套，最后也只能是“四不像”的结果。因此，当教师预估到学生可能遇到的困难时，应设计好“支架问题”，从而在学生的学习过程中自然地、适当地提供类似于“脚手架”的帮助，使学生不断完善知识结构，直至完成学习任务。

三、运用“支架式教学”解决高一运动学教学难点

为了解决第一个难点，设置的“脚手架”是分析公式特点，找到快速记忆公式的技巧，为学生降低学习难度，例如对四个运动学基本公式进行归纳。（1）a=vt-v0t或vt=v0+at（加速度公式、速度与时间关系）（2）s=v0t+12at2（位移与时间关系）（3）v2t-v20=2as（位移与速度的关系）（4）s=v0-vt2t（位移与平均速度关系）教师可以设置以下问题作为“脚手架”启发学生。①以上公式中，涉及哪几个不同的物理量？（初速度v0、末速度vt、时间t、加速度a、位移s）②而在每个公式中，是否五个物理量都用上了？（只需要四个量即可组成一个公式）③每个公式中有哪个物理量没有用上？分析后，会总结出以下四个公式关系。（1）a=vt-v0t或vt=v0+at（无s）（2）s=v0t+12at2（无vt）（3）v2t-v20=2as（无t）（4）s=v0-vt2t（无a）通过以上支架，学生能相对容易地越过“最邻近发展区”进入到“高中解题思维区”。尝到甜头的学生很快就兴奋起来，从而引发更多的思考，此时，教师可进一步提出问题：“为何没有v0的公式呢？”由于只是涉及公式的分析，还没有进一步尝试理解物体的运动过程，所以学生还很难找到无v0的公式。于是这里又涉及了第二个难点的突破。物体运动过程的分析与引导，这一过程往往被高中物理教师所忽略，多以自己讲解过程为主，忽略了学生是学习的主体，希望学生看完教师的演示就能自己分析，这样的跨度太大，所以教师需要再次搭建“脚手架”。还是以例1作为示范。这样的分析，首先可以让学生了解分析运动学问题的一般方法和步骤；其次在分析运动过程以及作运动草图时，逐渐厘清题目中的每一个运动过程；第三根据选择的过程区间不同，就有各自对应的五个不一定相同的物理量，只有配齐4个物理量后，才能列出对应的方程来，从而起到环环相扣的作用。当学生一步一步地通过教师设置的“支架”向上思索时，也就慢慢地形成了自己的解题方法和流程，此时再把“为什么没有v0的公式”这个问题抛出来，让学生讨论，最终学生能发现：把运动过程倒过来（逆向运动法），把vt当成初速度则问题就迎刃而解了。

四、最后的总结

“支架式教学”在高一运动学教学中的应用，可以给刚进高中的高一学生在学习物理时很大的帮助，让学生在教师的指导下逐步学会独立分析问题和构建知识体系，并在与同学的相互学习和协作中找到自身在分析方面的问题，搭建起适合自己知识水平的“脚手架”，最终完善高一学生的物理学习方式，提高学习物理的兴趣。

［参考文献］

［1］覃辉，鲍勤.建构主义教学策略实证研究［M］.昆明：云南大学出版社，2010.

［2］吴曼.支架式教学模式原则浅谈［J］.长春教育学院学报，2010（4）：102-103.

［3］王治国.在问题情境中打造支架式物理课堂［J］.物理教师，2012（10）：17-19.

［4］翟晓萌.简述支架式教学理论［J］.商，2015（51）：290.

［5］李逸歌.探讨高中物理运动学问题的解题策略［J］.中学生数理化（教与学），2019（8）：93.

作者：蔡威宏 单位：广西河池市河池高级中学