“超重与失重”教学中的物理学习环境分析

郑 珊 李 晶

(1.北京第二中学分校,北京 100010；2.首都师范大学,北京 100048)

“超重与失重”教学中的物理学习环境分析

郑 珊1李 晶2

(1.北京第二中学分校,北京 100010；2.首都师范大学,北京 100048)

学习环境对改进物理教学设计的理论与实践具有重要价值，笔者以高中物理“超重与失重”一节为例，从引入环节、演示实验、探究实验、虚拟学习环境等方面进行了学习环境的分析.

学习环境；超重与失重；物理教学；虚拟环境

学习环境(learning environment)是学习活动展开过程中赖以持续的情况和条件.本研究根据学习环境的要素、支撑学习过程的物质条件(学习资源)以及教学模式、教学策略、学习氛围、人际关系等非物质条件，将学习环境分为真实课堂讲授的学习环境、运用多媒体课件的学习环境和计算机网络的虚拟学习环境(virtual simulations).物理学习环境的创设有利于中学生学习物理知识，更有利于中学生客观地认识物质世界，形成正确的人生观、价值观.作为物理教师，熟悉中学物理学习环境必将会助力于物理教学工作，提高学生学习物理的有效性.

鉴于此，我们试图基于同课异构的视角，分析高中物理“超重与失重”一节不同教学设计中的中学物理学习环境创设的特点及作用.同一节课的不同设计，均要求符合学生的认知特点，联系学生的实际情况，易于学生理解，使学生能够运用物理学知识解决生活中的问题.

1 引入环节中的物理学习环境分析

如表1所示，在本节的引入环节我们对比了如下两种方案.

表1

在该案例的新课引入方案1中，学生观看网页中的照片和视频，这一教学环节利用丰富的网络资源，学生为创设了物理学习环境，让学生能在学习失重和超重一节内容之前，对于大量失重现象和超重现象有感性的认识.其中看哪些图片、视频与在媒体资源上所花的时间，都可由学生根据自己的兴趣自主选择.让学生站在体重计上做不同的运动，可观察到体重计示数变化.

新课引入方案2中的易拉罐和饮料瓶实验有时漏水有时不漏水，这些实验现象会在物理课堂中为学生创设真实的物理学习环境，目的是让学生通过观察这些实验现象，能够主动对这些现象提出疑问，这样能为“超重与失重”一节内容的学习埋下伏笔.

2 演示实验环节中的物理学习环境分析

本节的演示实验方案如下：如图1所示，将滚摆沿竖直方向向上旋绕，当到达一定高度时，释放滚摆，在它加速下降过程中，我们可以看到杠杆左端向下倾斜，说明物体发生了失重现象.当滚摆到达最低点时，向下猛减速和向上猛地加速过程中，我们可以看到杠杆左端向上倾斜，说明物体发生了超重现象.当滚摆向上减速运动时，杠杆左端又向下倾斜，说明物体发生了失重现象.

图1

该演示实验是将失重和超重现象转化成直观的、便于学生观察的不等臂杠杆的实验.为学生创设了真实的实验学习环境，学生能直接观察，且具有可重复性.这一演示实验为我们提供了很好的实验设计思路，可以将抽象的概念变成直观的实验，将微小的变化进行放大.

3 探究实验环节中的物理学习环境分析

新课程改革强调科学探究在教学中的作用和地位，本节的演示实验方案如下.

师：请同学们用给定器材(弹簧秤、钩码)“玩一玩”(教师在讲“玩一玩”时，要用体态语言提示学生，手要上下运动)，看一看有什么新现象.

生：读数不稳定，有时候比刚才的读数大，有时候小.

问题：(1) 弹簧秤读数表示的是什么力？

(2) 如果用“老经验”看(教师演示，用书挡住上下振动的钩码)，你认为物体的“重力”有变化吗？如何变化？

(3) 物体的重力实际上会变化吗？

该探究实验的设计是在真实的课堂学习环境中，学生在明确弹簧秤测量的物理量后，利用弹簧秤和钩码测量物体重力，当物体不是做匀速直线运动时，弹簧秤示数有变化.观察到这样的现象后，试分析其原因.再通过小组同学的相互讨论与分析，排除干扰因素，得出是当弹簧秤的示数增大或减小时，物体处于超重或失重的状态.

4 小结与启示

根据“失重与超重”一节不同教学设计的物理学习环境的分析可见，学习环境作为一种独特的视角，基于这一视角对教学过程进行分析，可使教师对物理教学的认识由个别要素的组合走向整体性、协同性的把握与驾驭.

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