ARCS动机模型在初中物理课堂教学中的应用研究——以“升华和凝华”的教学为例

何 斌

(华南师范大学物理与电信工程学院 广东 广州 510006)

吴先球

(华南师范大学物理学科基础课实验教学示范中心 广东 广州 510006)

1 引言

初中物理教师是学生学习物理学科的启蒙老师，因此在教学中要特别注重激发学生的动机，培养学生对物理学科的兴趣，建立学好物理的信心．然而一些教师习惯了填鸭式教学，导致物理课堂枯燥乏味，使学生机械地接受知识，很难调动学生学习的主动性和激发学习动机．将ARCS动机模型与中学物理课堂教学相结合，有助于激发学生的学习动机，培养学生学习物理的兴趣，帮助学生建立信心，体验学习物理的成就感[1]．

2 ARCS动机模型

ARCS动机模型由美国弗罗里达州州立大学的J.M.Keller教授提出，该模型包括4个部分：注意(attention)、相关(relevance)、信心(confidence)和满足(satisfaction)，简称为ARCS动机模型，该模型能帮助教师解决学生学习动机不足的问题[2]．

根据ARCS动机模型理论，首先，教师要精心设计课堂引入环节，在导入部分就抓住学生的注意力，让学生产生求知欲，这是激发学生学习动机的第一步．其次，传授的新知识要与学生已有的知识和实际生活经验相关联，让学生体会到物理知识的有用性．当新旧知识和生活实际有关联点后，学生对物理知识框架的建构便会更加的顺畅．此外，通过各种方法增加学生成功的体验，比如帮助学生建立明确的目标，为学生提供获得价值感、展示自我的机会，不断培养和增强学生的自信心，提高自我效能感．最后，学生通过自身的努力，运用知识解释生活中的现象，解决实际问题，并且得到教师的积极评价，学生就会对自己的表现产生满足感[3]．

3 ARCS动机模型在初中物理课堂教学中的应用

3.1 吸引学生注意 激发学习动机

吸引学生的注意力是上好一节物理课的关键，在课堂教学的开始环节，教师可以借助明显直观的实验现象、能引发认知冲突的小魔术等为学生创造出学习新知识的情境，这样使抽象枯燥的内容形象化、趣味化，让学生产生更大的学习意愿，激发学生的学习兴趣．此外，教师还可以通过图片、动画、视频等形式为学生创设适合学习的情境，丰富感性认识，因为利用这些多媒体资源呈现单调的知识，更符合学生的认知规律，更有助于学生集中注意力，激发学习动机[4]．

教学片断1:吸引注意，引人新课

演示：教师表演魔术，一个普通的气球，给气球口夹上夹子，不需要充气，也能慢慢的鼓起来(事先在气球中放了适量干冰)．

现象：气球慢慢变大，如图1所示．

图1 气球变大的魔术

在该片断中，教师通过“气球不用吹也能变大”的趣味魔术引入课堂，有效激起了学生内心深处的好奇心．学生观察到气球不用吹也能变大的现象后，定会积极思考是什么让气球鼓起来了．问题是学习的强大驱动力，当学生观察到的现象和已有的认知相冲突，与获得的前概念相矛盾时，就会在心底产生巨大的问号，学生的思维逐渐活跃起来，学习积极性高涨，在这种情境下，学习动机的激发和教学效果的提升则是水到渠成的了．

3.2 回顾相关知识 建立联系

学生不是空着脑袋进入教室的，每个学生在已往的学习与生活中已经获得了一些经验知识，教师不能无视这些经验，要根据学生的认知发展规律组织开展教学．因此在课堂教学中，教师要特别注重从学生原有的知识经验出发，在此基础上进行引导和教学，一步步生长出新的知识，最终帮助学生摘到桃子．教师带领学生回顾复习相关的知识内容，可唤醒学生已有的认知，并以此为起点，引导学生进一步思考，提出本节课要探究的问题，激发学生的学习诉求[5]．

教学片断2:回忆已学过的物态变化

师：春天，冰雪消融，说明冰雪变成了水，固态的冰雪变成液态的水，这是什么物态变化？

生：熔化．

师：夏天，河水干涸，说明液态的水变成了气态的水蒸气，这又是什么物态变化？

生：汽化．

师：物质可以由固态变成液态，也可以由液态变成气态，那物质能不能由固态直接变成气态呢？

学生一边回忆，教师一边记录，形成相关知识框架，如图2所示．

图2 回顾旧知识提出新问题

在教学片断2中，通过有效提问和画物态变化的知识框架，帮助学生回顾固态和液态，以及液态和气态之间转化的知识，既能巩固已有知识，强化知识体系，又自然过渡到本堂课的主题，固态和气态之间的转化，在新旧知识间建立了联系．

教学片断3:判断真冰和假冰(干冰)，引出升华的概念

师：老师有两种冰，一种是真的冰，一种不是真的冰，请同学们帮忙分辨真假，老师将这两种物质分别放在两张纸上，请同学们观察，一段时间后，两张纸上有什么变化．

生：两张纸上的物质体积都变小了．

师：区别是什么？

生：一张纸上出现了液态物质，另一张纸上没有液态物质出现．

师：所以哪个是真的冰？

生：变化过程中出现液体的物质是冰，冰融化了．

师：另一种物质由固态直接变成了气态，是一种新的物态变化，叫升华．

在教学片断3中让学生观察冰和干冰在常温下有什么变化，并进行对比，学生观察到两种物质体积都变小了，但区别是一个在变化过程中出现了液体，另一个则没有出现液体，如图3所示.学生联系已有知识可分析得到变化过程中出现液体的物质是冰，物态变化是熔化，而另一种物质从固态直接变成气态，没有液体生成，是干冰．在教学片断2和教学片段3中，教师都十分重视新旧知识间的关联，帮助学生从原有的相关知识经验、思维水平出发，建立新旧知识间的联系，引导学生结合实际生活进行分析对比，维持学生的学习动机与需要．

图3 观察真冰和假冰的变化

3.3 增加成功体验 提升学生学习信心

在物理教学中，教师要创造条件使学生获得成功的体验，提高自我效能感．教师可以帮助学生设定合理的、能够实现的目标，目标要有一定挑战性，同时又是学生通过努力可以实现的，长远目标可以分割为容易实现的小目标，再逐一达成．对学习基础较弱的学生，也要为他们创设成功的机会，教师可以降低教学难度，多鼓励表扬，让他们体会到成功的滋味，同时引导学生积极归因，提升学生的自我效能感和学习自信心[6]．

教学片断4:怎样让碘锤中的碘升华与凝华

师：除了干冰外，碘也容易升华，请同学们思考，如何让碘锤中的碘升华？

生：用酒精灯加热．

师：碘的熔点是113.7 ℃，而酒精灯外焰温度大约是500 ℃，所以能不能用酒精灯火焰加热？

生：不能，用酒精灯加热会使碘熔化，而实验目的是让碘升华．

师：那用什么加热比较好？

生：用热水，这样就能在碘的熔点以下加热了．

师：放在热水中，固态的碘直接变成气态的碘蒸气．再思考一个问题，怎样能让碘蒸气直接变回固态的碘颗粒呢？

生：放在热水中，碘由固态变气态，要让碘由气态变固态，可以试下将其放入冷水中．

在教学片断4中，当提问怎样使碘升华时，大部分学生会想到用酒精灯加热，此时教师通过提示引导，告诉学生碘的熔点，学生在此基础上分析得出加热温度不能超过碘的熔点，进而提出用热水给碘锤加热，如图4所示．学生知道了如何使碘升华，当问到怎样使碘蒸气凝华时，都能迅速想到将有碘蒸气的碘锤放在冷水中凝华，如图5所示．整个教学过程中，教师没有直接告诉学生如何让碘升华和凝华，而是分解教学目标，降低教学难点，通过提问、引导，让学生自己分析思考，最后得到升华不能用酒精灯，而要放在热水中，凝华则放在冷水中．帮助学生在提升分析和解决问题能力的同时，获得成功的学习体验，从而提高学习的兴趣和信心．

图4 碘在热水中升华

图5 碘蒸气在冷水中凝华

3.4 运用知识 获得满足

让学生运用所学的物理知识解释生活中的现象，在巩固知识的同时，还能帮助学生维持较高的学习热情，获得满足感．另外，学习的满足感也可通过及时对学生进行激励评价而得到．教师要多给予学生称赞，对学生进行多元评价，评价不能只局限于知识掌握，还应关注学生的努力程度、创新精神等方面．这样随着积极评价的增加，学生的满足感和自我效能感会越来越强，学生会更加喜欢物理课堂，深深体会到学习物理带来的价值和快乐[7]．

教学片断5:生活中的升华和凝华现象

师：家中用的樟脑丸，时间长了会有什么变化？

生：樟脑丸会逐渐变小，并且能闻到樟脑丸的气味．

师：能用所学的知识解释吗？

生：樟脑丸在变化过程中没有出现液体，由固态直接变成了气态，物态变化是升华．

师：白炽灯用久了灯丝会变细，灯泡内壁会发黑，原因又是什么？

生：钨丝变细是因为温度升高，发生了升华，而升华产生的高温钨蒸汽遇到冷的玻璃壁，就发生凝华，形成固态的钨附着在玻璃壁上，所以内壁会发黑．

师：非常棒，回到家你们也可以用这些知识考考自己的父母．

在教学片断5中，利用所学的升华和凝华知识来解释生活中樟脑丸变小，灯丝变细、灯泡内壁发黑的现象，如图6所示.让学生觉得学有所用，生活中处处充满了物理知识，这不但巩固了课堂内容，还让学生了解科学、技术、社会之间的关系，真正实现了从物理走向社会．学生在回答问题的过程中，得到教师的积极评价，产生满足感，学习物理的热情得以维持．

图6 解释生活中的升华和凝华现象

4 结束语

ARCS动机模型与初中物理教学有效结合，可以激发和维持学生的学习动机．教师基于ARCS动机模型进行教学设计和组织教学，设法吸引学生注意，在新旧知识与实际生活间建立联系，提供机会增加学生成功的体验和自信心，引导学生运用知识，获得满足感．当初中物理课堂真正成为以学生为中心，充满活力的课堂，当学生的学习动机被全面激发，学生就能在首次接触物理的初中阶段真正喜欢上物理．