浅谈支架式教学模式在高中物理课堂教学中的应用

文/广东华侨中学

1.引言

初中物理强调对物理现象的定性理解，高中物理更注重对事物发生规律的定量分析，因而初中物理到高中物理跨度大、阶梯过高，高一新生难以顺利实现知识的衔接。如何帮助学生顺利过渡，提高课堂的有效性成为高中物理教师阶段性的重要任务。本文以建构主义的学习理论为基础，试图将维果茨基的支架式教学模式应用到高中物理课堂的教学中，解决初、高中物理学习的衔接问题。

2.支架式教学模式简介

支架式教学(scaffolding)是指以学生为主体，利用情境、协作、搜索、会话等方式在“最近发展区”内开展教与学，充分发挥学生的积极性、主动性、创造性完成对所学知识的建构和能力的提高。它是基于维果茨基的社会文化理论中的“最近发展区”的概念，定义为“实际的发展水平与潜在的发展水平之间的差距，前者由独立解决问题的能力而定，后者则是指在成人的指导下或是与更有能力的同伴合作时，能够解决问题的能力。”在支架式教学模式下，教师在超出学生能力的任务内容上为学生提供支持，使得学生能够集中精力去掌握需要完成的任务。教学支架对学习有五个基本的特征：提供支持；具有工具的性能；扩展学习者所能达到的范围；使学生能完成本来不可能完成的任务；只有在需要的时候才选择使用。

3.支架式教学模式的基本环节及应用举例

3.1 支架式教学模式的基本环节

(1)创设情境——将学生引入一定的疑难情境，让学生在知识建构的过程中切实体验面临的困难，激发积极探索的欲望，形成内在的学习动机，学生通过直观的实验观察，获取信息进行猜想并积极投入到课堂学习中去。

(2)搭建支架——围绕当前学习主题，按认知规律为学习提供支架。教师在搭建支架时，首先要根据学生的认知特点设置符合认知规律的支架。其次，要保证支架处于“最近发展区”之内，保证学生在“最近发展区”的范围内完成有挑战性的学习任务。

(3)独立探索——首先由教师为学生确立目标，让学生进行探索尝试。在该过程中，教师可以启发引导，可以做演示、提供问题解决的原型，也可以给学生以反馈等，但要逐渐增加问题的探索性成分，逐步让位于学生自己的探索，最终放手让学生自己决定其探索的方向和问题，选择自己的方法，独立探索。

(4)协作学习——每个学生独立探索得到的观点很可能不一致，但可以通过小组讨论的形式，先让每一个组员依次汇报自己的观点，其他人听取汇报并根据自己的结论进行补充或反驳，最终剔除偏离主流意见较远的观点，使大家的意见达到一致。这一阶段可以采用循环进行的模式，进行多轮的讨论，逐渐地减少分歧，最终达成一致的结论。对于教师来说，要求他们将全班同学进行恰当分组并选好每组的小组长，小组长用来主持讨论的过程，教师则在整个过程中监控全班学习的动态，维持好课堂的纪律并把握好时间。本环节我们设计如下示意图作简要概括：

图1 多轮讨论观点发展示意图

(5)效果评价——包括学生个人的自我评价和小组成员之间的相互评价，教师和学生直接的交互性的评价，做到总结性评价和过程性评价相结合，并且评价要尽量全面。比如，对学生的评价：自主学习的能力和态度；对小组协作学习所作的贡献；是否完成对所学知识学习的意义建构等。对教师的评价：教师所提供的教学支架是否有效，效果如何。

3.2 支架式教学过程中“教学支架”搭建的应用举例

以粤教版高中物理教材必修2第四章第四节“机械能守恒定律”为例，对支架式教学过程中“教学支架”的搭建环节作一般介绍。

3.2.1 教学的前期分析

学生的前概念分析：学生在初中阶段学习过动能、势能的概念及其相互转化，并对于能量的转化在生活中的应用有一定的认识。为更好地了解学生的前概念情况，在前一节课结束时设置以下问题：

(1)什么是动能？举例说明？ (2)动能的大小跟哪些因素有关？为什么？(3)什么是势能？举例说明？(4)势能的大小跟哪些因素有关？为什么？(5)机械能是什么？(6)什么情况下机械能是守恒的？为什么？

通过学生对以上问题的回答，我们对学生的前概念情况更加了解：

(1)学生对“动能”、“势能”的概念的理解是准确的，且能用生活中的实例说明。(2)学生对动能、势能的影响因素有一定认识，但处于感性记忆阶段，不能定量分析。(3)学生对机械能守恒的本质缺乏理解。

3.2.2 学生学习目标的确定

深入了解学生的前概念之后，我们参考课标要求，认清学生现有水平和教学目标之间的差距，确立生三个层次的学习目标：

(1)理解物理概念、规律的含义。包括动能、势能、机械能、机械能守恒定律的含义，机械能守恒的条件；

(2)会进行机械能守恒定律的推导；

(3)运用规律解释相关物理现象、解决相关物理问题；知道运用机械能守恒定律思考实际问题的便捷性。

3.2.3 在学生的“最近发展区”内搭建支架

(1)确定学生的“最近发展区”

本文设计了图2所示的坐标图说明“最近发展区”的含义。

图2 最近发展区解释示意图

(2)基于对前概念分析，学生还不能从功能关系以及能量的转化出发理解机械能守恒的条件，不能进行机械能守恒定律的推导，不能将机械能守恒定律准确应用到具体实例中去。基于以上分析，我们在学生已有水平和期待水平之间(也就是最近发展区内)选取介入点搭建支架，具体表1。

在课堂教学中，以上三个层次的目标可以相互渗透，不必拘泥于逐层次实现，教师应当依据学生的认知规律和课堂实际情况引导学生实现目标，可搭建以下类型的支架：

①范例支架。即符合学习目标要求的己有学习成果。比如，可以让学生回顾自由落体运动和竖直上抛运动的规律及其探究过程。

②问题支架。即在学习过程中，为了完成某一学习目标，使学生所面临的未知状态。比如，游乐园中小孩滑梯的过程机械能是否守恒？你能举出生活中动能和势能相互转化的实例吗？它们的能量转化过程有什么共同点？

表1 教学支架搭建的介入点

③建议支架。即当学生在学习过程中陷入困境时，教师所提供的适当建议。比如，我们可以从做功的角度去考虑能量的相互转化。在机械能守恒定律的推导上，我们可以建议学生使用动能定理。

④工具支架。即为了让学习顺利的进行，教师所提供的交流、器材、书籍等。比如，我们可以提供验证机械能守恒定律的器材，让学生自己去探索能量转化过程的规律。

⑤实验支架。即教师提供直观的演示实验或学生实验，让学生自主探究知识，得出结论。

4.总结与反思

本教学案例在学生的“最近发展区”内搭建了多种形式的支架，使学生从已有知识水平出发，在独立探究和教师的适时指导中逐步完成学习目标，通过小组讨论形式的协作学习能够提升学生课堂探究的效率，大量的问题支架和建议支架使得学生能够在理解的基础上逐步将新概念、规律融入到原有的认知图式中，实现对知识的建构。不仅如此，支架式教学模式将复杂抽象的物理规律逐步分解为阶梯式的学习任务，使得学生在探索的过程中学习能力得到不断的攀升。

当然，支架式教学模式对教师多方面的能力提出了较高要求。首先，支架式教学模式是建立在对学情的充分了解基础之上的，因而教师教学前的任务会较为繁重。其次，由于支架式教学模式是建立在学生进行充分的独立探索和协作学习的基础上的，因而教师在课堂上的角色扮演尤其复杂、灵活多变，对教师掌控课堂的能力有相当高的要求。此外，对于教学支架的构建应该是动态的、可变的，需要教师根据学生的课堂反应及时调整，因而教师的监控能力、观察能力以及应变能力也至关重要。