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        基于“核心概念”的物理教學(xué)初探

        2015-10-27 16:38:15趙子瑩張軍朋
        物理教學(xué)探討 2015年9期
        關(guān)鍵詞:模式建構(gòu)核心概念物理教學(xué)

        趙子瑩+張軍朋

        摘 ? 要:近年來,核心概念逐漸成為科學(xué)教育界的研究熱點,其在學(xué)生學(xué)習(xí)、教師教學(xué)中均處于重要地位。本文以金字塔型知識結(jié)構(gòu)中的核心概念為起點,提出了圍繞核心概念的教學(xué)模式,即將核心概念轉(zhuǎn)化為統(tǒng)攝性較低的概念和典型事實(基本理解)。最后,以粵教版必修一第一章第五節(jié)《速度變化的快慢 加速度》為例,具體闡述基于“核心概念”的教學(xué)思路。

        關(guān)鍵詞:核心概念;物理教學(xué);模式建構(gòu)

        中圖分類號:G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A ? ?文章編號:1003-6148(2015)9-0011-3

        韋鈺院士在《科學(xué)教育的原則和大概念》 一書中曾談到:科學(xué)教育的目標(biāo)不是去獲得一堆由事實和理論堆砌的知識,而應(yīng)是實現(xiàn)一個趨向于核心概念進(jìn)展的過程,這樣有助于學(xué)生理解與他們生活相關(guān)的事件和現(xiàn)象。也就是學(xué)習(xí)不僅僅為了要知道一系列的科學(xué)事實,更重要的是要圍繞核心概念構(gòu)建知識體系和模型。[1]然而,如何根據(jù)所學(xué)內(nèi)容明確核心概念?如何基于核心概念構(gòu)建物理學(xué)科的教學(xué)模式?這是一線物理教師和專家迫不及待想要解決的問題。

        1 ? ?核心概念對于學(xué)生學(xué)習(xí)的重要作用

        如圖1 所示,人的知識結(jié)構(gòu)呈金字塔形。最底層的全是事實,在事實知識的上面是統(tǒng)攝性較低的概念。第三層是學(xué)科視角下的核心概念和方法,第四層是跨學(xué)科的主題,最上面一層是統(tǒng)攝所有其他知識的哲學(xué)觀點。在這個金字塔中,越頂端的知識越少,概括程度越高;越底層的知識越多,越繁雜。

        據(jù)對金字塔型知識結(jié)構(gòu)的研究,在某一具體學(xué)科下,核心概念和方法幾近處于該學(xué)科體系中的統(tǒng)領(lǐng)位置。可見,核心概念在學(xué)生的學(xué)習(xí)中處于重要地位。在科學(xué)教育中,教師需重視對核心概念的建立,引導(dǎo)學(xué)生對事實知識進(jìn)行整合,構(gòu)建出大的理論框架。

        2 ? ?基于核心概念的教學(xué)模式構(gòu)建

        美國課程專家艾里克森指出:“核心概念具有普遍的遷移功能,是學(xué)科教學(xué)價值的集中體現(xiàn)。任何教學(xué)活動的本質(zhì),都是以學(xué)科事實為基礎(chǔ)建構(gòu)核心概念、發(fā)展學(xué)生的思維能力。因此,重事實而輕概念,是舍本逐末的錯誤做法。課程設(shè)計應(yīng)該以核心概念為導(dǎo)向,以學(xué)科事實為基礎(chǔ),以便幫助學(xué)生理解學(xué)科的核心概念。學(xué)習(xí)重心應(yīng)該從記憶事實轉(zhuǎn)移到理解核心概念,進(jìn)而發(fā)展和提升學(xué)生的思維能力。”[2]此段話一是強(qiáng)調(diào)了核心概念的重要性,二是說明核心概念的建立要以具體的事實性知識為基礎(chǔ)。這兩點與上面所介紹的金字塔型知識結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的理念是完全相符的。

        基于以上的理論基礎(chǔ),結(jié)合當(dāng)前中學(xué)物理教學(xué)的特點,筆者提出了圍繞物理核心概念教學(xué)的模式:①整體把握,深入分析,明確核心概念; ②把核心概念分解為下位概念,如,統(tǒng)攝性較低的概念和事實知識,即將宏觀的大概念具體化,轉(zhuǎn)化為易于學(xué)生接受的“基本理解”;③為了切實執(zhí)行“教師主導(dǎo),學(xué)生主體”的教學(xué)原則,進(jìn)一步將“基本理解”轉(zhuǎn)化為“基本問題”。通過教師精心設(shè)置的一個個問題,促進(jìn)學(xué)生對概念的深入理解。具體建構(gòu)如圖2。

        上面“從大到小”的建構(gòu)過程是教師對知識的演繹過程,這種知識建構(gòu)的方法對教師的要求是很高的。因此,教師平時要加強(qiáng)專業(yè)知識的積累,提高自身素養(yǎng)。相應(yīng)地,在課堂教學(xué)中,只需要將程序反轉(zhuǎn)過來,采取“從小到大”的教學(xué)策略,以事實為載體,以問題為驅(qū)動,設(shè)計教學(xué)活動,幫助學(xué)生領(lǐng)悟核心概念的真諦。

        3 ? ?教學(xué)模型在物理學(xué)科中的應(yīng)用

        立足《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》,物理學(xué)中概念眾多,為了幫助學(xué)生掌握精要,把準(zhǔn)主干知識體系,減輕學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),要求教師在課堂中建構(gòu)核心概念,圍繞核心概念組織物理教學(xué)。接下來筆者嘗試將圖2的理論模型應(yīng)用在《速度變化的快慢 加速度》[3]一節(jié)的教學(xué)中。

        3.1 ? ?分析教學(xué)內(nèi)容,挖掘核心概念

        “加速度”是高中物理運(yùn)動學(xué)中一個極為抽象的概念,趙凱華和羅蔚茵教授在《新概念物理教程·力學(xué)》中明確指出:“這是人類認(rèn)識史上最難建立的概念之一,也是每個初學(xué)物理的人最不易真正掌握的概念。”[4]加速度這一概念不但難理解,而且非常重要。它是將運(yùn)動和力聯(lián)系起來的橋梁,廣泛應(yīng)用于必修模塊的動力學(xué)問題中,在選修模塊的學(xué)習(xí)中也有所牽涉。因此,我們認(rèn)為“加速度”是力與運(yùn)動這一大概念中的核心概念。

        3.2 ? ?將核心概念轉(zhuǎn)化為基本理解

        根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的要求,在加速度這一節(jié)中,需要掌握的教學(xué)內(nèi)容有:加速度的概念和物理意義;加速度的矢量性;學(xué)會區(qū)分速度、速度變化量、速度變化快慢三者的關(guān)系。其中,最抽象的過程在于對加速度概念的建構(gòu)。類比于速度是描述物體位置變化快慢的物理量,加速度是描述速度變化快慢的物理量,即單位時間內(nèi)速度的改變量為加速度。它是一個矢量,既有大小又有方向。大小可以根據(jù)其定義算出,方向與速度變化量的方向是一致的。加速度大于0,表示加速度和初速度同向;反之,加速度小于0,加速度與初速度反向?;谝陨系膶W(xué)習(xí),通過對比,理清速度、速度變化量和加速度三者之間的關(guān)系。

        3.3 ? ?將基本理解轉(zhuǎn)化為基本問題和活動

        按照圖2 中基于核心概念教學(xué)的模型建構(gòu),《速度變化的快慢 加速度》一節(jié)的具體設(shè)計如下。

        3.4 ? ?設(shè)計教學(xué)流程

        在教學(xué)活動中,具體來說,教師主要通過四個環(huán)節(jié)進(jìn)行展開:

        1)復(fù)習(xí)“速度”

        從5個方面復(fù)習(xí)速度的概念,為加速度概念的建構(gòu)做好“交匯連接”的準(zhǔn)備。

        2)創(chuàng)設(shè)情景,導(dǎo)入新課

        結(jié)合生活情景,從學(xué)生熟悉的“速度”出發(fā),通過一系列問題,如以下情景:具有速度的有哪些?誰的速度發(fā)生了變化?誰的速度變化最大?誰的速度變化得最快?又如何定量地比較速度變化的快慢呢?一個個問題,緊扣核心概念。層層分析,讓學(xué)生產(chǎn)生感性認(rèn)識。

        3)比較分析,建立概念

        運(yùn)用“控制變量法”:A、B為一組,比較相同時間下誰的速度變化快;B、C為一組,比較速度改變量相同時,誰的速度變化快。很自然地用“比值定義法”得到“用單位時間內(nèi)速度的改變量描述速度變化的快慢”。注意區(qū)分速度改變量和速度變化快慢間的關(guān)系。

        4)強(qiáng)化概念

        用圖3例子分析a與vt、v0之間的關(guān)系,描述a的矢量性。最后,拓展應(yīng)用,進(jìn)一步對速度和加速度進(jìn)行概念辨析,加強(qiáng)核心概念的深入理解。

        通過上述教學(xué)過程,學(xué)生將深入理解加速度的內(nèi)涵和外延。我們看到,核心概念的建構(gòu)并不是讓學(xué)生去死記硬背,而是學(xué)習(xí)了事實性知識和材料后自然而然的結(jié)果。物理核心概念是物理學(xué)的“心臟”,它超越了那些散亂而孤立的知識“碎屑”和事實性知識,是物理學(xué)中最本質(zhì)、最核心的知識,是物理學(xué)的學(xué)科骨架。教師在備課時可以想象:核心概念是一所宏偉的建筑,事實性知識是構(gòu)成它的一磚一瓦。而學(xué)生在學(xué)習(xí)時要擁有不積跬步無以至千里,不積小流無以成江海的精神,用一磚一瓦來構(gòu)建宏偉大廈。只有這樣,我們才能在有限的時間內(nèi)學(xué)到更本質(zhì)的、有利于終身發(fā)展的物理學(xué)知識,提高物理學(xué)素養(yǎng)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張穎之,劉恩山.核心概念在理科教學(xué)中的地位和作用——從記憶事實向理解概念的轉(zhuǎn)變[J].教育學(xué)報,2010,6(1):57—61.

        [2]H. Lynn Erickson. Concept—Based Curriculum and Instruction:Teaching Beyond the Facts[M].USA:Corwin Press,2002.

        [3]廣東基礎(chǔ)教育課程資源研究開發(fā)中心,物理教材編寫組.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理必修1[M].廣州:廣東教育出版社,2010.

        [4]趙凱華,羅蔚茵.新概念物理教程·力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2004.

        (欄目編輯 ? ?趙保鋼)

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