“演示—导构—体验”教学模式构建及教学设计策略

邹万全 王碧鸿

摘 要：本文介绍了“演示—导构—体验”教学模式提出的背景，构建了“演示—导构—体验”教学模式，并解读了“演示—导构—体验”教学模式的内涵，在阐述“演示—导构—体验”教学模式运用原则及特点的基础上，以“压力和压强”课题为例进行教学设计。

关键词：“演示—导构—体验”教学模式；构建；原则；教学设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）7-0028-6

1 “演示—导构—体验”教学模式提出的背景

物理实验是物理教学的基础，是提高教学质量的有效手段。物理实验能激发学生的学习兴趣、训练学生思维和培养学生能力。传统的中学物理实验主要分为以下4类：教师演示实验、探究式实验、学生分组实验、课外小实验。在传统的物理教学中，教师最常用的是演示实验和分组实验。演示实验通常是“教师做，学生看”，该类实验主要培养学生的观察力、思维能力等，但几乎不能培养学生的动手实验能力，所以存在一些弊端；而学生分组实验往往是验证性实验，通常是在教师讲授完新课内容之后，在实验室里完成实验，常规的操作模式是在教师提出实验方案并进行启发诱导的基础上，由实验小组共同协作完成实验，该类实验能培养学生的合作交流能力、动手实验能力等，但教学容量和效率较低，所以也存在一些弊端。在这种情况下，物理前辈们提出了“边教边实验”“边学边实验”或“ 边教边学边实验”的教学模式，但这些教学模式由于内涵模糊，所以很难准确操作。在此基础上，笔者提出了一种内涵更清晰、操作性更强的教学模式——“演示—导构—体验”教学模式，该模式把教师演示实验和学生分组实验有机结合起来，其功效在于能取长补短、优势互补。

2 “演示—导构—体验”教学模式的构建及内涵表述

2.1 “演示—导构—体验”教学模式

“演示—导构—体验”教学模式如图1所示：

2.2 “演示—导构—体验”教学模式的内涵表述

（1） 演示

“演示—导构—体验”教学模式中的“演示”，指教师“演示—分析”“分析—演示”或“边演示边分析”。那么，在实际教学中应采用何种教学方式呢？这要根据具体情况进行具体分析。

①对现象明显、易得结论的实验，建议采用“分析—演示”实验的方法。

②对实验现象出乎学生意料，学生一时半会无法解释的实验，建议采用“演示—分析”的方法。

③对复杂的实验，建议采用“边演示边分析”的办法。

（2）导构

“演示—导构—体验”教学模式中的“导构”，指教师在教学过程中，在基于演示实验的基础上，不断创设问题情景，让学生主动打开思维大门，在学生与学生、学生与老师之间，通过两维双向互动交流，共同解决问题以获取物理知识。

（3）体验

“演示—导构—体验”教学模式中的“体验”，指学生在基于教师演示实验获取物理知识的基础上，在教师的启发引导下，及时进行课内学生“体验性实验”（也叫随堂实验），让他们经历类似于科学家的探索过程，体验类似于科学家的探究乐趣，形成实事求是的科学态度和科学精神。不仅能让学生及时而深入地理解物理知识，活化升华物理知识，而且还能训练学生的科学思维方法，如控制变量法、对比法、类比法、分析法、综合法、归纳法、演绎法等，培养学生终生学习所需的能力，如收集处理信息的能力、自主学习的能力、实验动手的能力、合作交流的能力、自主建构知识的能力、用数学知识表达物理问题的能力、用物理知识去分析解决问题的能力、语言表达的能力、创新的能力等。

3 “演示—导构—体验”教学模式的运用原则及特点

3.1 “演示—导构—体验”教学模式的运用原则

对于一些使用测量仪器对精度要求不高、对实验器材要求不高或具有较强趣味性的实验等，笔者建议采用“演示—导构—体验”教学模式，教学效果比较好。其操作程序如下：

第一步：考虑基于教材内容的、源于学生生活的事例，让学生在所学知识与生活经验之间产生认知冲突，接着教师演示实验，解析基于教材内容的演示实验所生成的问题。

第二步：在基于教师演示实验的基础上，在教师的启发引导下，师生共同构建物理知识。

第三步：在基于演示实验思维模式的基础上，在教师的启发引导下，让学生主动进行课内“体验性实验”。这不仅能让学生进一步理解物理知识，升华活化物理知识，而且还能让学生感受到物理知识的有用、有趣，物理世界的神奇、奥妙。

3.2 “演示—导构—体验”教学模式的特点

“演示—导构—体验”作为一种教学模式，有区别于其他教学模式的特点。

（1） 教学活动的思维密度高，容量低

思维密度高是指整个教学过程气氛活跃，学生能在较长时间内保持注意力，并且能充分开展思维活动。容量是指课堂中涉及到的概念、规律、技能和方法的多少。“演示—导构—体验”教学模式改变了传统的“教师讲、学生听，教师写、学生抄”的教学方式，因而能使课堂变得生动有趣。俗话说，“知之者，不如好之者；好之者，不如乐之者”，而“演示—导构—体验”的教学模式就能很好地激发学生的乐知之心。

“演示—导构—体验”教学模式能将“演示”“导构”“体验”三者有机结合起来，充分发挥教师的主导作用，体现学生的主体地位。在传统的演示实验中，教师能为学生提供感性材料，却无法代替学生动手、动口、动眼和动脑等活动。在传统的学生分组实验中，由于该类实验多数属于验证性实验，而且通常安排在新课教学或单元教学之后，往往与教学内容结合不紧密。而“演示—导构—体验”教学模式不仅能有效弥补演示实验和学生分组实验各自存在的缺陷，而且还能帮助学生实现“边视听—边学习—边体验”的学习愿望。

（2）教学活动效率高，负担轻

在“演示—导构—体验”教学模式中，使用的教具和学具虽然很普通、简单和廉价，但也能解决基于教材内容生成的问题，且学生学习起来轻松愉快，学习效率事半功倍。

（3）教学活动侧重学生体验

“演示—导构—体验”教学模式以“体验性实验”为主，演示实验为辅。研究表明：实验教学在提高学生学习成绩，锻炼学生实验能力和思维能力等方面作用显著。陈志龙等曾针对不同教法对学生成绩的影响进行过实验测试，实验结果如表1所示。 其中，“演示—导构—体验”教学模式中的实验主要是指教师的“演示实验”和学生的“体验性实验”两个部分。在课堂教学中，教师做演示实验的主要作用是让物理教学内容更加形象直观，让学生更容易理解物理知识，同时也为后面开展的课内学生“体验性实验”进行了很好的铺垫；而学生做课内“体验性实验”有利于学生进一步理解物理知识，升华、活化物理知识。

4 “演示—导构—体验”教学模式的教学设计策略——以“压力与压强”为例

[导入新课]

[师]请同学们观看图2、图3，然后认真思考老师提出的问题。

在图2中，用同一把刀切同一个萝卜，请同学们思考两个常识性问题——当用力较小时，刀口陷入萝卜的深度如何？当用力较大时，刀口陷入萝卜的深度又如何？

在图3中，男孩和女孩体重相当，一起在雪地里行走，奇怪的是女孩陷得深，男孩陷得浅，为什么？

要能正确回答以上问题，就必须认真学习“压力与压强”的知识。今天，请同学们和我一起共同学习新课题——“压力与压强”（教科版）。

[探究新知]

一、压力

[师]如图4茶杯垂直压在桌面上，如图5木块垂直压在斜面上，如图6手垂直压在墙面上。

首先，在图4中，茶杯垂直压在桌面上，茶杯对桌面是否有作用力？方向如何？作用点如何？

[生]有作用力，该力方向是垂直指向桌面，作用点在桌面上。

[师]其次，在图5中，木块垂直压在斜面上，木块对斜面是否有作用力？方向如何？作用点如何？

[生]有作用力，该力方向是垂直指向斜面，作用点在斜面上。

[师]再次，在图6中，手垂直压在墙面上，手对墙面是否有作用力？方向如何？作用点如何？

[生]有作用力，该力方向是垂直指向墙面，作用点在墙面上。

[师]请同学们思考，图4、图5、图6有何共同点呢？

[生] 都垂直压在物体表面上，都有作用力，作用点都在受压物体表面上。

[师]对，物理学上，把垂直压在物体表面上的力叫压力。（板书）

压力的方向垂直于受压物体的接触面，压力的作用点在受压物体的表面上。（板书）

请同学们思考图4、图5、图6，压力都由物体的重力产生吗？压力大小一定等于物体的重力大小吗？

[生]在图4中，压力由物体的重力产生，且压力大小等于物体的重力大小。

在图5中，压力由物体的重力产生，但压力大小小于物体的重力大小。

在图6中，压力与物体的重力无关。

[师]对，由此可见，压力不一定都由物体的重力产生，且压力大小不一定都等于物体的重力大小。只有当物体垂直压在水平面上时，对水平面的压力大小才等于物体的重力大小。

请同学们利用课桌上的实验器材（方形铝块、方形木块、图钉），按要求做3个“体验性实验”。

首先，把左手水平伸开，掌心向上，把方形铝块置于手掌中，有何感受？

[生]方形铝块对手掌有压力作用。

[师]其次，把左手伸开，掌心斜向上，掌面与水平面之间成一定夹角，把方形铝块置于手掌中，且不下滑，有何感受？

[生]方形铝块对手掌有压力作用。

[师]请问同学们，两次感受一样吗？有何不同？

[生]两次感受不一样，第一次实验，感受到方形铝块对手掌施予的压力明显大一些。第二次实验，感受到方形铝块对手掌施予的压力明显小一些。

[师]最后，把方形木块放在水平桌面上，用左手压住，使其不动，右手大拇指将图钉垂直压入方形木块的一个侧面，有何感受？

[生] 右手大拇指有压迫感。

[师]为什么？

[生]因为右手大拇指对图钉施予一个垂直于侧面的压力，同时，图钉也对右手大拇指施予一个与此压力等大反向的压力。

[师]请同学们回忆一下，力的作用效果是怎样的？

[生]一是使物体形状发生改变；二是使物体运动状态发生改变。

[师]压力的作用效果又如何呢？影响压力的作用效果的因素有哪些呢？这就是我们接下来要共同学习的一个重要知识点——“压强”。

二、压强

[师]请同学们和我一起利用“科学探究”法，结合控制变量法、类比法、归纳法等构建“压强”的概念。

【提出问题】

压力作用的效果与哪些因素有关？

【猜想假设】

请同学们回头再观察图2——用刀切萝卜。当用力较小时，刀口陷入萝卜的深度浅一些；当用力较大时，刀口陷入萝卜的深度深一些，请猜想压力的作用效果与什么因素有关？

[生]压力的作用效果可能与压力大小有关。

[师]请同学们回头再观察图3——两小孩在雪地里行走：男孩和女孩体重相当，一起在雪地里行走，对雪地产生的压力也相当。对于女孩，因为雪地受力面积小，所以女孩陷得深；而对于男孩，因为雪地受力面积大，所以男孩陷得浅。猜想压力的作用效果与什么因素有关？

[生]压力的作用效果可能与受力面积大小有关。

[师]请同学们结合身边的事例进一步思考，压力的作用效果除了与压力大小、受力面积有关之外，还与什么因素有关呢？

[生]压力的作用效果可能还与接触面的材料有关。

[师]大量实验事实证明，影响压力的作用效果的因素只有两个：一是压力大小，二是受力面积大小。接下来，用实验探究压力的作用效果与压力大小和受力面积大小有何关系。

【设计实验】

首先，介绍实验器材——海绵、矿泉水瓶。

其次，提出问题——本实验要用到哪些实验方法呢？

[生]控制变量法、转化法、比较法、归纳法等。

[师]提出问题——如何比较压力的作用效果呢？

[生]主要是通过受压物体在压力的作用下产生的形变大小来比较压力的作用效果。

【进行实验与收集证据】

第一步：矿泉水瓶底部朝下竖直置于海绵上，如图8的甲图所示。

第二步：矿泉水瓶底部朝下竖直置于海绵上，在瓶盖上再施予一个竖直向下的适当的压力，如图8的乙图所示。

第三步：矿泉水瓶顶部朝下竖直置于海绵上，如图8的丙图所示。

【分析与论证】

[师]首先，对比甲图和乙图，可以得出什么结论呢？

[生]压力的作用效果与压力的大小有关。即在受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。

[师]其次，对比甲图和丙图，可以得出什么结论呢？

[生]压力的作用效果与受力面积大小有关。即在压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。

[师]归纳总结：压力的作用效果与压力大小正相关，与受力面积大小反相关。由于物理学上把“压力的作用效果”叫做“压强”，因此，我们还可以这样说——压强与压力大小正相关，与受力面积大小反相关。

[师]如何定义压强呢？

请大家回忆一下在运动学中，如何定义“速度”？

[生]单位时间内所通过的路程叫做“速度”。

[师]速度公式是怎样的，单位是什么？

[生]速度公式是v=，单位是m/s。

[师]提示：在这里，时间对应“受力面积”，位移对应“压力”，速度对应“压强”。请同学们利用类比方法来定义“压强”？

[生]单位面积上所受到的压力叫做“压强”。（板书）

[师]再利用类比的方法，压强公式是怎样的，单位是什么？

[生]压强公式p=，单位是N/m2。（板书）

[师]物理学上规定：1 Pa=1 N/m2。（板书）

[师]为了让同学们进一步理解“压强”概念，接下来，请同学们利用放在桌面上的只有一端削尖的铅笔按照要求做课内学生“体验性实验”，如图9所示。

[师]当体验对象为左手大拇指时，第一次右手食指用较小的力，第二次右手食指用较大的力，左手大拇指有何不同感受？

[生]第一次左手大拇指有轻微疼痛感，第二次左手大拇指有明显疼痛感。

[师]这说明了什么？

[生]在受力面积相同时，压力小，压强小；压力大，压强大。

[师]当体验对象为“左手大拇指和右手食指”时，左手大拇指与右手食指同时用适当的力，左手大拇指与右手食指有何不同感受？

[生]左手大拇指明显疼痛，而右手食指有压迫感，但几乎感觉不到疼痛。

[师]说明了什么？

[生]在压力相同时，受力面积小，压强大；受力面积大，压强小。

[师]显然，通过课内学生“体验性实验”得出的结论与通过演示实验得出的结论完全一致。

[巩固应用]

课堂练习题：

（1）关于压力，下列说法中正确的是（ ）

A.压力的方向总是竖直向下

B.压力的大小总是等于物体的重力大小

C.压力的方向总是垂直于受压物体的接触面

D.压力的方向有时垂直于受压物体的接触面，有时不垂直于受压物体的接触面

（2）如图10所示，请作出斜面上的物体对斜面的压力和其自身重力的示意图。

（3）如图11所示，小明同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材进行“压力的作用效果与什么因素有关”的探究实验。

①实验中小明是通过观察___________来比较压力的作用效果的。

②比较甲、乙两图所示实验，能够得到的结论是____________________。

③比较甲、丙两图所示实验，能够得到的结论是____________________。

④小华同学实验时，将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块，如图11中的丁图所示。他发现，它们对泡沫的压力作用效果相同。因此，他得出的结论是：压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是________。

（4）一个成年人体重为60 kg，一只脚的面积为200 cm2，该成年人在一个结冰的河面上行走时，突然发现脚下的冰即将破裂。冰面能承受的最大压强为2×104 Pa。求：

①该成年人双脚站立时，对冰面的压强。

②该成年人发现冰即将破裂，赶紧奔跑，冰面会破裂吗？通过计算解释为什么？（注：人奔跑时，单脚接触冰面）

操作思路：学生独立做题→学生交流讨论→学生上台讲解→师生评价纠错→教师引导学生精讲。

[归纳小结]

一、压力

（1）定义：垂直作用在物体表面上的力叫压力。

（2）方向：垂直于受压物体接触面。

（3）作用点：在受压物体表面上。

二、压强

（1）定义：单位面积上所受到的压力叫做“压强”。

（2）公式：p=。

（3）单位是N/m2，通常用Pa表示。

操作思路：教师引导学生小结或请优秀学生上台引导其余学生小结。

[布置作业]

（1）如图12所示，小聪在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中，对实验器材做了一些改进，在有机透明盒里放入一块海绵和砖块进行实验。

①实验时，通过观察__________来比较砖块对海绵的压力作用效果。

②要探究压力的作用效果与受力面积大小的关系，可以选用第______两次实验（填序号）。

③要探究压力的作用效果与压力大小的关系，可以选用第______两次实验（填序号）。

（2）如图13所示，方形物体重G=10 N，作用在方形物体上的力F=40 N，且F与墙壁垂直，方形物体与墙壁的接触面积为100 cm2。求墙壁受到的压强大小？

5 结束语

本文介绍了“演示—导构—体验”教学模式提出的背景，构建了“演示—导构—体验”教学模式，解读了“演示—导构—体验”教学模式的内涵，阐述了其运用原则和特点，并以“压力和压强”为例进行了比较合理可行的教学设计。实践证明：“演示—导构—体验”作为一种新型的教学模式，以其良好的教学效果得到了中学物理教师的普遍认可。但“演示—导构—体验”教学模式不是固化了的教学模式，而是具有一定弹性的教学模式，因此，它一定具有较大的发展空间。所以，殷切希望广大物理教学工作者结合实际的教学活动，有意识地探讨并发展该教学模式，使其产生更好的教学效果。

参考文献：

[1]王白玲.课堂小实验在高中物理教学中的独特作用[J].中学物理，2014，32（15）：49—50.

[2]黄仕益.初中物理边教边实验教学法初探[J].教法研究，2009（25）：49.

[3]钟鹏明.加强初中物理边学边试验教学[J].课程·教材·教法，1997（4）：41—43.

[4]陈志龙，虞志伟.化学实验教学与讲授教学的比较[J].上海教育科研，1984（3）：43.

（栏目编辑 邓 磊）