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鼓励学生大胆质疑:中学生对肺的物理学工作原理理解透彻

时间:2023-07-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:即便中学生所提出的质疑往往错漏百出,但教师仍旧鼓励这种行为。王同学其实对肺的物理学工作原理理解的很透彻了。

鼓励学生大胆质疑:中学生对肺的物理学工作原理理解透彻

当观点受到质疑时,我们大多数人自然会产生捍卫自己观点的冲动,试图反驳质疑者。但在教学活动中,如果教师也表现出这样的行为,那学生的思维将会被紧紧束缚,质疑精神与创新精神也就不可能存在了。所以,在科创课程的教学过程中,我们欣然接受学生的质疑,并鼓励学生为自己的观点提供证据。即便中学生所提出的质疑往往错漏百出,但教师仍旧鼓励这种行为。我们认为教育教学的过程是师生之间信息交流、思想碰撞、情感沟通、人格互动、共同进步的过程。因此,教师尊重学生应该也是全方位的,不但要尊重学生的人格与感情,还要尊重学生的观点、想法、意见等。所以,如果学生的认识有所偏颇,教师仍要悉心引导,给予充分的尊重和积极的支持。也就是这样,教师感受到了学生的真心爱戴。

【课程案例:动物与医学】

动物与医学课程的第一部分,我们选取了心肺功能的话题进行讨论。进行牛蛙血管染色,需要将其胸腔打开,暴露心脏。同学们在看到牛蛙的肺由于充满气体而膨胀起来,都非常好奇。就此,教师向学生介绍了两栖动物和哺乳动物的肺由于横膈膜的存在与否,其工作原理并不同。青蛙的口腔部位肌肉收缩时会使得气体压迫进入肺部,肺部体积被气体撑大;当胸部肌肉收缩时会使得肺部被挤压,气体从肺部挤出。

这时,王同学提出来了疑问:“老师,可是7年级我们在学习人的呼吸系统时,横膈膜收缩同时胸肌(肋间外肌)收缩,不是也会造成肺部的挤压吗?按照您刚刚提到的,气体质量不变、体积缩小,会导致气压升高,气体不应该是从肺部(高压)流向外界环境(低压)部位吗?为什么反而会导致吸气过程?”

教师:“嗯,很好的问题!说明你首先明白了其中的物理学原理了。但是,在回答你的疑问之前,你先回答我几个问题。肌肉收缩会导致肌肉的长度发生什么变化?”

王同学:“收缩的话,当然是变短了。”

教师:“那么,来想一下横膈膜位于哪里?形状如何?”

王同学:“横膈膜位于胸腔和腹腔之间,呈倒U形。”

教师:“很好,基础知识记得很牢。那么,当横膈膜收缩时,其长度会如何变化?”

王同学:“变短。哦!我懂了!所以倒U形的话,横膈膜收缩,会向下移动。这样的话,胸腔体积就变大了!”

教师:“同时,还要记住肺位于胸腔内,相通于外界环境。而胸腔是密闭的,所以内部的物质质量不变。”(www.xing528.com)

王同学:“明白了!所以,胸腔体积变大,内部气压变小,气体就从外部环境冲到肺中。”

教师:“那么,不妨再往下想一下:气体跑到肺中,肺部的体积发生了什么变化呢?”

王同学:“肺部被撑大了!所以,胸腔和肺之间的体积相对变小,气压就平衡了!吸气过程结束!”

教师:“太棒了!看来你全都懂了,其他的同学也都因为你的提问思考得更加深入,理解得更加透彻了!大家也要向王同学多多学习,有怀疑的地方,就提出来。”

王同学其实对肺的物理学工作原理理解的很透彻了。但是,他并没有很好的将物理学原理同所学的生物学知识紧密的结合起来。教师并没有直接否定学生对知识理解上的错误,而是首先肯定了他对物理原理的正确理解。通过反问学生横膈膜的生物学结构、肌肉收缩的形态学变化,来引导学生对问题的反思和进一步独立思考。学生通过一步步的分析,彻底理解了为什么肌肉收缩对于哺乳动物来说会使得肺部完成吸气动作,而胸部肌肉收缩使得两栖动物完成肺部的呼气动作。这样学生对于呼吸系统的不同、工作原理、物理学知识和生物学知识记得更加清楚、理解得更加深刻。同班同学也因为这种自由且思辨的环境,常常提出非常高质量的问题,进而使得班级的学术氛围更加热烈。

(案例撰稿人:刘铭)

【课程案例:K'Nex机械搭建】

2017年7月,经上海市赛选拔,上海中学科创课程学生受邀参加在香港理工大学举办的K’bot Asia 2017比赛。在准备“小球缓降”项目(规定搭建材料、搭建时间和小球释放高度和最大降落时间,小球落地时间最长赢得比赛)期间,两位学生在尝试了教师推荐的几组复杂减速机构搭建后,认为太消耗限定的材料和搭建时间,提出了尝试简单减速机构的想法。教师经分析后,认为学生的想法很有道理,予以支持。最终,两位学生以自己探索的至简搭法赢得了亚太区比赛第一。

在比赛现场,大部分参赛队伍都采用了复杂减速机构,导致不是耗材用尽达不到规定高度,就是结构过于复杂无法使小球落下或小球意外坠落,最终能有成绩的小组非常少。我校两位学生以绝对优势赢得了比赛。第二年,在中国区比赛现场,大部分参赛队都沿用了这一搭法,只是在局部细节做了改进。这也从侧面反映出,这两位学生的思路非常具有战略意义,是当时这个比赛的最优搭建方案。能够取得如此优异的成绩,无疑与学生的大胆创新与指导教师的大力支持是分不开的。

(案例撰稿人:施程成)

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