摘 要：抛锚式教学要求在真实的情景下，以学生为主体，通过自主学习、探究学习、小组合作学习来构建学生自己的知识体系。本文以“验证机械能守恒定律”为例，探索这种教学模式在实验专题复习课教学中的应用。
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关键词：建构主义；抛锚式教学；小组合作学习；实验；复习课
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）6-0028-5
1 问题的提出
建构主义学习理论认为，学习过程不是学习者被动地接受知识，而是积极地建构知识的过程。建构主义学习活动强调以学习者为主体，激发学习者的学习兴趣与动机，促使他们进行“真实地”学习。
抛锚式教学是建立在建构主义学习理论基础上的一种重要的情景式教学模式，教育者在教学时为学生创设富有真实性的学习情境，使教学建立在生动的真实情景或真实问题的基础上，通过学生间的自主学习、探究学习、小组合作学习，使学生亲身体验从识别学习目标、提出学习目标到实现学习目标的教学过程。教学中学生面临的真实事件或问题就作为“锚”，而建立和确定这些事件或问题就可形象地比喻为“抛锚”，一旦事件或问题确定了，整个学习内容和学习进程就像轮船被锚固定一样而被确定。
当前有关抛锚式教学理论研究的文章比较多，也很具体，但有关抛锚式教学用于物理学科教学实践的研究较少。本文即以“验证机械能守恒定律”专题复习课教学为例，讨论抛锚式教学在实验专题复习课中的教学实践。
2 抛锚式教学在实验专题复习课中的教学实践
2.1 实验专题复习课的特点
学生在实验专题复习课之前具有一定的知识背景，这为学生自主整合知识奠定了基础。但是，学生对知识的简单重复缺少兴趣，学习的积极性不高。因此，教师必须在实验专题复习课的设计上多动脑筋，多花心思。
在教学中要立足教材，从最基本的实验原理、实验方法入手，引导学生掌握实验原理和方法、进行数据处理和误差分析等。同时，在实验复习中要改变纸上谈兵的现状，要让学生真正走进实验室，要真做实验。教师通过创设真实的问题情境，了解学生学习的实际困难。注重学生自已的体验和对问题的总结，让学生自已去构建知识体系，这样得出的结论印象才更为深刻。
2.2 抛锚式教学的优点
抛锚式教学就是在真实的情境中，根据学生现有的认知水平和教学内容，通过自主学习、探究学习、小组合作学习的方式来提高学生的学习热情以及分析问题、解决问题的能力。
在高中物理实验专题复习课中运用抛锚式教学，其优势有：
1）学生有大量的理论知识作为背景，教师通过在学生最近发展区创设问题情境（依托教材，但又不拘泥于教材），有助于学生重新审视实验原理和方法，从本质上真正理解和把握实验原理和方法，为学生自主整合知识奠定了基础；
2）学生走进实验室进行具体的操作和探究，充分调动了学生的学习热情和积极性，有助于学生动手动脑能力的培养；
3）抛锚式教学所倡导的自主学习、探究学习与小组合作学习，不仅有助于培养学生的自主学习能力、探究性学习能力和团队精神，还有助于提高学生的创新意识与创新能力。
2.3 基于抛锚式教学模式的实验专题复习课教学设计
2.3.1 教学内容分析
本专题是学生在掌握“必修2”实验“验证机械能守恒定律”的基本原理和方法的基础上，通过对实验原理的优化、对测量方法的改进和实验数据的分析处理的比较，使学生对机械能守恒定律及条件有更深刻的认识。本节课的重点是实验思路（方案）的设计，即瞬时速度的测定及实验数据的采集与处理。在学生进行实验探究前，教师可用问题讨论的方式为学生搭建“脚手架”，解决实验操作中应该注意的一些问题。教学中要突出学生的主体地位，放手让学生进行实验，让学生感受探究的过程。
2.3.2 教学目标定位
1）理解实验原理和方法，明确实验中需要直接测量的物理量；
2）了解常用测量仪器的构造、测量原理和使用方法，并能正确测量有关物理量；
3）能正确进行实验操作，并能根据实验数据得出实验结论；
4）能定性分析实验产生误差的原因，并提出减小实验误差的方法。
2.3.3 教学实施过程
⒈课前准备
1）开放力学实验室；
2）准备好完成力学实验的基本实验器材（多套）：打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、天平、气垫导轨、光电门与计时器、滑块、游标卡尺、螺旋测微器、导线若干、小球、牛顿管、数码相机等。
⒉教学过程
师：同学们，今天我们来共同复习“验证机械能守恒定律”。
师（问题1）：请同学们回忆：
1）机械能守恒定律的内容及表达式；
2）机械能守恒定律成立的条件。
生1：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这叫做机械能守恒定律。
即：
Ek1+ Ep1= Ek2+ Ep2
或△Ek=-△Ep。
生2：只有重力或弹簧弹力做功。（如除重力、弹力外，还受其他力，其他力不做功或者做功的代数和为零。）
师：从机械能守恒定律的两种表达式看，第二种方式可省略零势能面的选取，减少测量的总量，更加简捷。要验证机械能守恒，就要看物体（系统）重力势能的减少量和相应过程物体（系统）动能的增加量是否相等。若两者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。这就是实验的基本原理。
师（问题2）：根据实验原理，请同学们思考，实验时需要测量哪些物理量？
生3：测量物体的质量（m）、物体在竖直方向下落的高度（h）、物体初、末瞬时速度的大小（v1、v2）。 师（问题3）：生3回答得很准确。那么，请同学们思考测量这些物理量需要用到哪些实验器材？
生4：质量（m）――天平；
高度（h）――刻度尺；
速度的大小（v）――打点计时器与纸带、光电门与计时器。
师：生4回答的很具体，为我们进行实验设计指明了方向。要验证机械能守恒定律，首先要设计出满足机械能守恒定律条件的运动过程，其次要利用中学阶段使用过的实验器材，并且要考虑操作简易方便等因素。
师（问题4）：请同学们回忆，我们在高一学习时是如何验证机械能守恒定律的？
生5：利用打点计时器记录重物自由下落过程来验证机械能守恒定律。
如图1所示，安装实验装置，将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止靠近打点计时器的地方，先接通电源后释放纸带，让重物带着纸带自由下落。
探究方案二：用带定滑轮的长木板、小车和打点计时器验证机械能守恒定律
如图3所示，连接实验装置，用天平测出小车及重物的质量分别为M，m，将带滑轮的长木板水平放置，将小车放在长木板上并靠近打点计时器，穿上纸带，让打点计时器工作，再平衡摩擦力。然后挂上重物B，使细绳与长木板平行，接通电源，释放小车，取点迹清晰的纸带进行数据处理，vA、vB为点迹清晰的纸带上A、B两点的瞬时速度，Δh为A、B两点间的距离。则系统机械能守恒成立的表达式是：
探究方案四：用电磁继电器和光电门验证系统机械能守恒定律
如图5所示，连接实验装置，电磁继电器（小铁球）、光电门和纸杯在同一竖直线上。断开开关，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t1、t2，并用刻度尺（图上未画出）测量出两个光电门之间的高度h，用天平测出小铁球的质量m，游标卡尺测出小铁球直径D；已知当地的重力加速度为探究方案五：用带定滑轮的光滑斜面、小车和光电门验证机械能守恒定律
如图6所示，连接实验装置，水平桌面上固定一倾斜的光滑斜面；斜面上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t。用d表示A点到斜面低端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A、B两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。则系统机械能守恒成立的表达式是：
其中，方案二中利用验证牛顿第二定律的实验装置来验证机械能守恒定律，虽然平衡了摩擦力，但因摩擦及空气阻力造成的影响仍较显著，实验误差较大。因此，可将方案二中带定滑轮的长木板换成气垫导轨来减小摩擦的影响。
方案三、四、五利用光电门、计时器测速度（物体通过光电门的平均速度看作物体通过该点时的瞬时速度，即v），其中，方案三利用气垫导轨做验证机械能守恒定律，可以大大减小滑块运动时阻力的影响，具有可操作性。方案四与方案一对比可知，方案四中没有纸带与打点计时器之间的摩擦，用光电计时器也比打点计时器更有利于提高精确度。方案五中光滑斜面实际上很难找到，可以将光滑的斜面换成倾斜的气垫导轨。
师：各学习小组提供的实际方案很有创意，我很嫉妒。现在我也给同学们提供一个方案，供同学们参考。既然实验过程中要减小阻力的影响，可否利用牛顿管和频闪照相进行验证，让金属片和羽毛在真空中自由下落？请同学们思考。
生：同学们鼓掌，积极思考，参与讨论，课堂气氛活跃。
师：引导各学习小组进行实验。
生：各学习小组利用探究方案进行实验，记录并分析实验数据，得出结论。
教师引导学生综合各学习小组的实验数据，得出实验结论：如果忽略空气阻力及测量误差等次要因素的影响，即只有重力做功时，物体的动能和势能可以相互转化，其机械能的总量不变，从而验证了机械能守恒定律。
课后，各学习小组将实验目的、原理、器材、步骤、数据记录和处理、实验结论等进行整理，形成实验报告并在小组间进行评估交流，彼此取长补短。
3 反思与总结
在教学实践中笔者发现，大部分学生都能积极地参与到小组合作学习与讨论中，学习的积极性高，目标达成的效果比较理想。但也有不足之处：
1）个别小组的学生会游离于所讨论“锚”之外，有的组员不服从小组长的管理。课前教师需要加强各学习小组的建设力度；
2）由于受实验条件的限制，有些实验器材实验室不能提供，需要教师动手自制实验器材；
3）在教学中，抛“锚”是关键，“锚”抛得好，学生学习的主动性和积极性就高，学习效果就好。这就要求教师要不断学习，加强理论修养，提高驾驭课堂教学的能力。
总之，抛锚式教学在实验专题复习课教学中的实践还需不断的探索完善，但它在发展学生的自主学习能力、实验操作能力、合作探究能力、分析解决问题能力等方面的优势是不言而喻的。
同时，抛锚式教学的价值取向和教学特点与我国中学物理教学的新课程理念相一致。
因此，抛锚式教学在实验专题复习课的运用，对于突破传统的教学思想，提高课堂教学的实效性，促进物理课堂教学模式的变革，都具有积极的启示和借鉴作用。
参考文献：
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[4]物理课程教材研究开发中心.物理（必修2）教师教学用书 [M].北京：人民教育出版社，2009.
（栏目编辑 李富强）
