摘 要：本文應(yīng)用缺點列舉法探索出物理技術(shù)產(chǎn)品教學(xué)的“三階六步”教學(xué)流程，提煉出基于“思維探索—同類產(chǎn)品比較”、基于“STEAM理念—制作簡易器材”和基于“原理剖析—提升解題能力”的三種技術(shù)產(chǎn)品教學(xué)設(shè)計的策略。通過對照實驗與同課異構(gòu)積累的教學(xué)案例，實踐發(fā)現(xiàn)采用缺點列舉法的“三階六步”教學(xué)流程在提高學(xué)生的科學(xué)探究能力、創(chuàng)新實踐能力和解題能力方面取得了顯著成效。

關(guān)鍵詞：缺點列舉法；物理技術(shù)產(chǎn)品；三階六步；教學(xué)設(shè)計

1 引言

技術(shù)產(chǎn)品是科學(xué)教學(xué)的重要載體之一。它不但蘊(yùn)含著科學(xué)知識與原理，也承載著人類科學(xué)發(fā)明的智慧。初中物理包含了很多技術(shù)產(chǎn)品的相關(guān)內(nèi)容，例如體溫計、天平等測量儀器，以及滑動變阻器、直流電動機(jī)等科學(xué)器材。復(fù)習(xí)課中，教師也經(jīng)常借助一些教材之外的技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境或改編試題來開展教學(xué)。

對于技術(shù)產(chǎn)品的教學(xué)，一般的教學(xué)流程可以概括為如圖1所示。

從觀察結(jié)構(gòu)、實踐操作和解釋原理等角度入手，環(huán)環(huán)相扣，逐層深入，學(xué)生能快速了解并掌握該技術(shù)產(chǎn)品，進(jìn)而學(xué)會其使用方法和解釋其原理。然而由于學(xué)生在課堂上很少提出問題，缺乏質(zhì)疑精神和創(chuàng)造思維，導(dǎo)致學(xué)生不能對知識進(jìn)行深刻加工和理解，更不用說知識的遷移和應(yīng)用了。

缺點列舉法是發(fā)現(xiàn)已有事物的缺點，將其一一列舉出來，通過分析選擇、確定創(chuàng)新目標(biāo)、制訂革新方案從而進(jìn)行創(chuàng)造發(fā)明的一種創(chuàng)新技法。［1］在物理教學(xué)中，教師運用缺點列舉法，不但可以更好地傳授科學(xué)知識和原理，還可以將技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)時的核心難點設(shè)計成教學(xué)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生像發(fā)明家一樣去創(chuàng)造、完善科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品。

2 基于缺點列舉法的“三階六步”教學(xué)流程

通過文獻(xiàn)分析和教學(xué)實踐，筆者摸索出基于缺點列舉法的初中物理技術(shù)產(chǎn)品教學(xué)的“三階六步”教學(xué)流程，具體教學(xué)環(huán)節(jié)和設(shè)計理念闡述如圖2所示。

上述“三階六步”教學(xué)流程遵循建構(gòu)主義教學(xué)理論，摒棄了傳統(tǒng)的直觀知識傳授方式，強(qiáng)調(diào)在“做中學(xué)”的實踐過程中，重視學(xué)生對科學(xué)知識的主動建構(gòu)過程。在六步教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生經(jīng)歷了由第一階的“觀察和理解”到第二階的“評價和設(shè)計”，再到第三階的“操作和創(chuàng)造”的遞進(jìn)過程，這一過程讓課堂教學(xué)實現(xiàn)了從低階思維向高階思維的進(jìn)階。教學(xué)的核心環(huán)節(jié)是圍繞“缺點列舉法”討論和設(shè)計技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)明過程。教師通過這一環(huán)節(jié)來為學(xué)生后續(xù)操作和創(chuàng)造能力的提升打好基礎(chǔ)，讓學(xué)生真正理解技術(shù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理及整體使用的規(guī)范，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步拓展思維，持續(xù)探索該技術(shù)產(chǎn)品目前的使用缺陷，為學(xué)生未來的思考和創(chuàng)造預(yù)留空間，從而激發(fā)學(xué)生課后學(xué)習(xí)的興趣和持續(xù)探索的欲望。

3 “三階六步”教學(xué)流程在物理

技術(shù)產(chǎn)品教學(xué)設(shè)計中的策略

筆者重點實踐了“同類技術(shù)產(chǎn)品的比較”“技術(shù)產(chǎn)品的制作”“技術(shù)產(chǎn)品為載體的解題教學(xué)”三種類型的初中物理技術(shù)產(chǎn)品教學(xué)，提煉出如下三種教學(xué)策略。

3.1 基于“思維探索—同類產(chǎn)品比較”的教學(xué)設(shè)計策略

由于同一用途的技術(shù)產(chǎn)品種類繁多，學(xué)生學(xué)習(xí)了一種技術(shù)產(chǎn)品后，教師可以利用缺點列舉法引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入思維探索，并鼓勵學(xué)生比較學(xué)習(xí)同類產(chǎn)品，這樣的教學(xué)方式使得課堂更加自然和有趣。以體溫計的教學(xué)為例，體溫計作為初中物理的一個難點，實際上是溫度計的一種延伸。在“思維探索——同類產(chǎn)品比較”的教學(xué)策略指導(dǎo)下，筆者將基于缺點列舉法的“三階六步”教學(xué)流程應(yīng)用于體溫計的教學(xué)中，具體教學(xué)流程如表1所示。

設(shè)計理念：由于體溫計和普通溫度計的功能存在差異，其設(shè)計結(jié)構(gòu)也不同，因此產(chǎn)生了使用規(guī)范的差異。學(xué)生以“普通溫度計”為起點，緊扣溫度計的原理，應(yīng)用缺點列舉法，結(jié)合教師提供的資料和醫(yī)生測量體溫時的生活經(jīng)驗，開展思維探索。教師引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)體溫計的模型，并將該模型與真實體溫計進(jìn)行對比，引導(dǎo)學(xué)生找出體溫計與普通溫度計的區(qū)別。在此基礎(chǔ)上，教師采用“試錯法”這一教學(xué)策略，讓學(xué)生嘗試體溫計的各種操作，從中發(fā)現(xiàn)并指出操作中的錯誤，最后師生共同歸納出體溫計的正確使用規(guī)范。

3.2 基于“STEAM理念—制作簡易器材”的教學(xué)設(shè)計策略

很多技術(shù)產(chǎn)品相較于最初模型已經(jīng)有了顯著改進(jìn)，如滑動變阻器、電動機(jī)、電磁繼電器等。在教學(xué)中，若直接展示成熟的技術(shù)產(chǎn)品，可能會阻礙學(xué)生理解產(chǎn)品中蘊(yùn)含的科學(xué)道理，導(dǎo)致學(xué)生落入俗套的機(jī)械記憶，這樣更不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維。從STEAM教育理念的視角來看，一件精美的技術(shù)產(chǎn)品是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的絕佳載體。筆者通過課堂觀摩和教學(xué)實踐，運用缺點列舉法，設(shè)計了制作滑動變阻器的STEAM教學(xué)課程。以下是該課程的教學(xué)設(shè)計思路及具體實施過程。

3.2.1 教材和學(xué)情分析

人教版初中物理九年級全一冊教材從滑動變阻器的原理入手，引導(dǎo)學(xué)生觀察滑動變阻器的結(jié)構(gòu)（如金屬桿、鎳鉻合金絲、接線柱、滑片等），連接滑動變阻器，再讓學(xué)生嘗試使用滑動變阻器改變小燈泡的亮度。［2］學(xué)生能夠理解滑動變阻器的原理，然而對于為什么要設(shè)計如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)感到困惑，同時他們也可能只是機(jī)械地記憶滑動變阻器的使用方法而未能深入理解其背后的邏輯應(yīng)用。

3.2.2 教學(xué)設(shè)計思路

教師為學(xué)生準(zhǔn)備小組實驗器材（包括不同材質(zhì)的電阻絲、絕緣筒、金屬桿、金屬棒、滑片等），并從導(dǎo)體長度會影響導(dǎo)體電阻的原理入手，運用缺點列舉法，幫助學(xué)生動手制作一個簡易滑動變阻器，再引導(dǎo)學(xué)生將自制簡易滑動變阻器與真實的滑動變阻器進(jìn)行比較。學(xué)生通過“試錯法”使用滑動變阻器，歸納出滑動變阻器的使用規(guī)范，并再次討論滑動變阻器的缺點和可改進(jìn)之處。

3.2.3 任務(wù)和問題的設(shè)計與操作實施

在“STEAM理念——制作簡易器材”的策略指導(dǎo)下，筆者基于缺點列舉法的三階六步教學(xué)流程設(shè)計了滑動變阻器“三階六步”的教學(xué)流程（如表2所示）。

3.3 基于“原理剖析—提升解題能力”的教學(xué)設(shè)計策略

技術(shù)產(chǎn)品往往綜合了力學(xué)、電學(xué)等多方面的知識，也常常出現(xiàn)在物理試題中。此類試題綜合性強(qiáng)、立意突出、考查的角度新穎，是考試的難點。但是如果就題論題，此類試題對培養(yǎng)學(xué)生解題能力幫助并不大。如下例題是筆者仿照中考模式，以“轉(zhuǎn)盤式彈簧秤”為載體命制的一道技術(shù)產(chǎn)品類試題。

例題 如圖3甲所示是可以測量體重的轉(zhuǎn)盤式彈簧秤，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理簡化后如圖3乙所示。當(dāng)人站在秤盤上時，會對B點產(chǎn)生壓力，彈簧被拉伸，并帶動銜鐵CD使鋸條狀的金屬片移動，鋸條上的鋸齒再推動齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪再帶動著指針旋轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)盤固定不動），給出最終的讀數(shù)（表盤上的刻度未標(biāo)出）。已知AB∶BC＝1∶2，鋸條上每個鋸齒間的距離為1 mm，齒輪共有60個齒面（未完全畫出）。

（1）表盤上的刻度值按順時針方向逐漸_______________（填“變大”或“變小”）。

（2）圖3丙表示上述彈簧的伸長長度ΔL與所受拉力F的關(guān)系。當(dāng)某人站在秤盤上測量體重時，指針旋轉(zhuǎn)了1/3圈，則此人的質(zhì)量_________（g取10N/kg）。

（3）為了提高該體重計的測量精確性，請?zhí)岢鲆粭l改進(jìn)建議：______________________________。

教師以此題為例，分析如何應(yīng)用缺點列舉法，從技術(shù)產(chǎn)品的原理剖析入手，提升學(xué)生解題能力。試題講解的“三階六步”教學(xué)流程如表3所示。

4 結(jié)論

本文結(jié)合三個課例，通過同課異構(gòu)和對照實驗（實驗班采用筆者研究的教學(xué)流程，

而同一層次的對照班則使用常規(guī)的教學(xué)流程），對比課堂觀察、當(dāng)堂測試以及學(xué)生的訪談，筆者發(fā)現(xiàn)在技術(shù)產(chǎn)品的教學(xué)中，運用基于缺點列舉法的“三階六步”教學(xué)流程對教學(xué)有明顯的提升效果。

4.1 科學(xué)探究能力的提升

基于缺點列舉法的“三階六步”教學(xué)流程是一個科學(xué)探究的過程。課上的觀察和課后的問答顯示，實驗班學(xué)生在對體溫計的進(jìn)一步探究能力上明顯優(yōu)于對照班學(xué)生。學(xué)生不僅能夠在課后提出更多可探究的科學(xué)問題，

而且對科學(xué)知識的理解也更加深刻。

4.2 創(chuàng)新實踐能力的提升

基于STEAM教育理念，實驗班的學(xué)生在“滑動變阻器”一課中不僅深刻理解了滑動變阻器結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理，還結(jié)合滑動變阻器的缺點提出創(chuàng)新性的改進(jìn)建議，從而有效提升了他們的創(chuàng)新和實踐能力，并初步掌握缺點列舉法這種創(chuàng)新發(fā)明的方法。

4.3 學(xué)生解題能力的提升

習(xí)題的解答間接反映了學(xué)生思維表達(dá)的過程。在教學(xué)流程的實踐中，通過基于原理剖析的習(xí)題分析課程引導(dǎo)學(xué)生抓住問題的本質(zhì)。在變式訓(xùn)練中，實驗班的平均分明顯高于對照班的平均分，達(dá)到了精講精練的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生通過做一道題，學(xué)會如何解決一類題。

參考文獻(xiàn)

［1］王傳友，王國洪.創(chuàng)新思維與創(chuàng)新技法［M］.北京：人民交通出版社，2006：181.

［2］人民教育出版社 課程教材研究所 物理課程教材研究開發(fā)中心.義務(wù)教育教科書 物理 九年級 全一冊［M］.北京：人民教育出版社，2013：68-71.

［3］杭建英，許幫正. 以實踐性任務(wù)促進(jìn)物理觀念的形成——以“自制滑動變阻器”為例［J］. 中學(xué)物理，2020，38（10）：7-9．