谈“支架式教学”在高一运动学教学中的应用

蔡威宏

[摘   要]在高中一年级物理教学中运用“支架式教学”，能有效帮助高一学生逐步形成有条理的解题思路。高一学生初次接触高中物理，在解决物理问题时仍习惯沿用初中物理的简单思维方法。然而高中物理知识体系和思维方式与初中物理有很大的区别，因此让高一学生有诸多的不适应，觉得难以掌握，很容易对高中物理产生厌学情绪。而“支架式教学”的使用，可以很好地引导学生找准运动学问题的特征，有效帮助学生掌握相对复杂的高中物理知识，同时也能完善学生学习物理的方式方法，进而提高学生学习物理的兴趣和分析物理问题的能力。

[关键词]支架式教学;高一学生;运动学教学

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：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。

2.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從静止开始做匀加速直线运动，在第4秒内通过的位移为3.5 m，则该物体运动的加速度多大？

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？

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。

（1）如果用一个简单的图来反映物体的运动过程，该画些什么呢？（可分析画出图2）

（2）如果把题目中的物理量标注到图中，这些量会在哪里呢？（如图3）

（3）这几个物理量能否同时用在同一个公式中呢？（不能）为什么？（因为不在同一段运动过程中）

（4）如果要取一段运动过程来分析，我们可以取哪一段？（可以取BC、AB、AC段）

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。

最后，再引导学生把复杂的分析过程浓缩成简单的分析流程和步骤：

（1）审题，画质点运动草图;

（2）把题目中给出的已知量标注到草图中;

（3）确定要分析的运动段，根据情况补齐4个物理量;

（4）代入相应公式，形成方程（或方程组）求解即可。

学生反复练习到相对熟练的程度，再进一步引导学生推导时间中点瞬时速度公式[vt2=v0+vt2]和位移中点的瞬时速度公式[vs2=v02+vt22]，甚至自由落体运动规律和初速度为零的匀变速直线运动规律。

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

（责任编辑 易志毅）