摘 要：以高一《牛頓第三定律》為載體進行磨課，以探查并解決該課探究教學存在的形式化、表面化等問題。磨課結(jié)果：探究形式化、表面化等問題漸次減少，物理思想漸次凸顯，過程展開漸次充分，探究味漸次濃郁，學生收獲漸次豐富。

關(guān)鍵詞：探究教學；牛頓第三定律；磨課；形式化；物理思想

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）4-0001-4

以高一《牛頓第三定律》為載體，與一名教師進行合作磨課，目的是探查并解決其探究教學存在的形式化、表面化等問題。該教師在三個班施教該課，每節(jié)課相隔兩天。第一節(jié)為初始課，筆者未介入其設(shè)計。后兩節(jié)為改進課，教師根據(jù)筆者評析與自我反思重新設(shè)計、施教。限于篇幅，本文主要聚焦于“物體間相互作用力的大小”教學片斷。

1 問題的發(fā)現(xiàn)和解決

1.1 問題的初步發(fā)現(xiàn)

【實錄】

學生兩人一組，在一條直線上對拉甲、乙兩個彈簧秤，對拉過程中變化直線的方向和力的大?。▓D1所示），同時比較兩者的讀數(shù)。

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圖1 彈簧秤直拉

實驗后，教師提問：每次讀數(shù)大小相等嗎？

學生略有猶豫：相等。

教師追問：方向呢？

學生肯定：相反。

教師再追問：是否同在一條直線上？

學生肯定：是。

教師面露喜色，聲音提高：由此可以得出什么結(jié)論？

學生異口同聲：物體間的相互作用力總是大小相等、方向相反、在同一直線上。

【評析】

其實兩個彈簧秤的實際示數(shù)并未完全相等，但學生為何說成相等？因為教師的問題“每次讀數(shù)大小相等嗎”是選擇題，只有相等或不相等兩個選項，而學生對這種選擇題式的問題早已習以為常，也長期練就了察言觀色，可以輕易從中讀懂教師的心理答案?？梢哉f，學生讀的不是彈簧秤的示數(shù)，探究的不是物理規(guī)律，而是教師的心理需要，而教師不希望看到帶“毛刺”的數(shù)據(jù)，也就欣然笑納學生捧送的理想數(shù)據(jù)，“探究”就如此高效地完成了。毫無疑問，這種理想化、形式化、表面化的探究是偽探究，背離了實事求是的科學精神。另外，由幾組數(shù)據(jù)就直接概括出普遍結(jié)論，犯了以偏概全的邏輯錯誤?？傊?，這種“探究”短平快、一晃就過，貌似高效，實則低效。因為學生收獲的只有僵化的知識，缺乏高價值的過程方法、情感態(tài)度價值觀，依然不脫應(yīng)試教學的窠臼。

1.2 問題的初步解決

【實錄】

學生兩人一組，在一條直線上對拉甲、乙彈簧秤。在對拉的過程中，教師提醒要變化直線的方向和力的大小，而且要實事求是地記錄數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)普遍不理想，教師只好選擇一組較理想的數(shù)據(jù)投影到屏幕上，進行分析。如表1所示。

表1 兩彈簧秤的讀數(shù)

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教師提示性提問：如果忽略誤差，甲、乙兩列數(shù)據(jù)會有什么關(guān)系呢？

學生聲音稀疏而微弱：相等。

教師提議：既然大家不那么肯定，下面我們改用更精密的傳感器進行實驗，看看是否相等。

教師請兩名學生上臺協(xié)作，在一條直線上對拉、對壓兩傳感器。在拉或壓的過程中，改變兩傳感器的運動狀態(tài)、直拉直壓的方向和力的大小。如圖2所示是電腦輸出的兩彈力曲線圖之一。

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圖2 兩彈力的曲線圖

教師再次提示性提問：大家看到，兩彈力曲線相對時間軸對稱，說明什么呢？

學生聲音較為肯定：兩個力大小相等、方向相反、在同一條直線上。

教師補充、總結(jié)：不僅這些實驗，其他大量實驗現(xiàn)象都表明，物體間的相互作用力總是大小相等、方向相反且在同一直線上。

【評析】

第二節(jié)課有了一定改進，學生實事求是地記錄、分析真實數(shù)據(jù)，朝真實探究邁進了一步。但是，仍然存在一些深層次的問題。

1）首先，由兩個實驗抽象出初步結(jié)論，然后由教師補充 “其他大量實驗現(xiàn)象”，再概括上升到普遍結(jié)論，貌似證據(jù)充分、結(jié)論合理，其實不然，這個教學程序漏掉了高價值的物理思想和方法。問題在于：“其他大量實驗現(xiàn)象”是教師居高臨下灌輸?shù)?，而且是抽象籠統(tǒng)的，它們具體是什么？在哪里？學生一無所知，毫無感覺，只得囫圇吞棗，顯然不符合學生的認知。有人會說，課堂教學要有效率，教師就必須發(fā)揮主導作用，否則哪來那么多的時間、空間和器材去獲取大量的實驗現(xiàn)象？說的沒錯，這的確是個現(xiàn)實問題。但是，不妨換個角度想想，學生一定需要感知“其他大量實驗現(xiàn)象”嗎？事實上，科學史表明，科學探究是分階段不斷推進的，初始階段未必需要且未必可能窮盡所有現(xiàn)象，這時需要以物理思想為利器加工有限現(xiàn)象，這個物理思想就是“同類現(xiàn)象具有相似性”?？墒紫葟挠邢蕃F(xiàn)象抽象出初步結(jié)論，然后根據(jù)“相似性”推測其他同類現(xiàn)象也應(yīng)該具有類似結(jié)論。這其實是物理研究常用的不完全歸納法、類比法，類似于一葉知秋、窺斑見豹，充分體現(xiàn)了物理研究方法的簡潔美，同時也說明了人類認識錯綜復雜的自然現(xiàn)象時的局限和無奈。因為不完全歸納法和類比法不能確保其結(jié)論的確定性，只能是或然性。

2）兩個彈簧秤的每次示數(shù)幾乎都不相等，為什么忽略誤差后就會變成相等呢？雖然傳感器精度提高了，但憑目視就能判斷兩個傳感器的彈力曲線完全對稱嗎？使用軟件的鏡像功能，繞時間軸翻轉(zhuǎn)任一曲線，可輕易看出兩者是否完全重合或?qū)ΨQ，為什么不用該功能呢？顯然事出有因。從表面上看，是教師想回避麻煩的誤差分析，擔心使用鏡像功能會使兩曲線的不完全重合或?qū)ΨQ露餡，于是通過提示“如果忽略誤差”“兩彈力曲線對稱”誘導學生而忽悠過去，而學生對教師的心理需要心領(lǐng)神會，配合默契，探究就這樣順利完成了。這種浮光掠影似的探究過程，仍是應(yīng)試思維在作祟。從深層次上看，是師生都存在狹隘的慣性思維，認為只要數(shù)據(jù)接近相等，結(jié)果就一定會相等。試想一下，假如我們是人類首次探究物體間的兩個相互作用力，頭腦中沒有兩力相等的既定結(jié)論，誰敢肯定兩力一定會相等？應(yīng)該說，兩力相等的確具有很大可能，但會不會還有其他不相等的可能性呢？按照建構(gòu)主義觀點，這有可能。[1]建構(gòu)主義認為，知識是建構(gòu)的產(chǎn)物，而不是發(fā)現(xiàn)的結(jié)果?！鞍l(fā)現(xiàn)”意味著，不管你發(fā)沒發(fā)現(xiàn)，它都存在著，具有客觀的獨立性，而“建構(gòu)”則意味著，知識是人滲透著主觀立場而創(chuàng)造出來的產(chǎn)物，具有主觀性、暫時性、可變性、相對性和多樣性，這意味著一切可以質(zhì)疑，可以修正，甚至可以推倒重來。雖然“建構(gòu)”觀有所偏激，但在科學史上也不乏例證。上述之做法，由于省略了重要的“建構(gòu)”過程，窄化、異化了科學探究，把可能結(jié)論唯一化、絕對化，顯然有礙于培養(yǎng)學生的質(zhì)疑、批判和創(chuàng)新精神。教師不妨提醒學生：首先，誤差不可避免，而且每個數(shù)據(jù)的誤差方向和大小也無法知道，科學史上不少科學家就因不輕易忽略數(shù)據(jù)或現(xiàn)象的細微差異而獲得與人不同的結(jié)論。因此，需要我們持開放的心態(tài)和思維，大膽假設(shè)并檢驗各種可能，相等只是可能之一，而不是唯一。其次，對于各種可能的假設(shè)，不僅要用事實進行檢驗，還要用物理美學思想進行審視。限于課堂時空和器材，這里并非要求學生在課堂上假設(shè)并檢驗各種可能，而是提醒、點撥一下學生，為學生打開一扇窗戶，拓展視野，促其警覺知識唯一化、絕對化的思維定勢，培養(yǎng)質(zhì)疑的態(tài)度、批判的精神、創(chuàng)新的意識。

1.3 問題的深入解決

【實錄】

與第二節(jié)課類似，學生各小組直拉兩個彈簧秤，并記錄讀數(shù)。一組上臺與教師協(xié)作，在不同方向上直拉、直壓兩個傳感器，并改變運動狀態(tài)，得到兩力的多幅曲線圖，然后把任一力的曲線翻轉(zhuǎn)，又得到對應(yīng)的鏡像圖。圖3、4、5為其中3幅鏡像圖。

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圖3 兩彈力曲線的鏡像圖1

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圖4 兩彈力曲線的鏡像圖2

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圖5 兩彈力曲線的鏡像圖3

實驗后，教師通過提問，創(chuàng)設(shè)虛擬情境：假如前人沒有研究過物體間的兩個相互作用力，我們是首次研究者，那么根據(jù)這些數(shù)據(jù)和鏡像圖，我們會得出兩個力有什么關(guān)系呢？

學生回答：肯定相等，應(yīng)該相等，可能相等。

教師引出新問題：有道理。如果寫成公式，相等就是F■=F■。剛才一些同學說應(yīng)該、可能，還不太肯定，帶有猜測性質(zhì)，是不是意味著還有其他可能的關(guān)系呢？學生茫然不解，似不適應(yīng)教師的新問題。

教師降低問題臺階，變換問題角度：任何實驗都有誤差，但我們怎么知道誤差的方向（正負）和大小呢？例如：某次甲力9.52 N，乙力9.46 N，你是怎么得出兩力都是9.50 N呢？

A學生回答：四舍五入。

教師擴展問題視角，進一步啟發(fā)：這是粗略做法，相當于假設(shè)9.52 N比實際偏大，同時9.46 N比實際偏小。有沒有可能9.52 N比實際偏小，同時9.46 N比實際偏大呢？還會不會有其他可能呢？大家可以討論一下，看有什么奇思妙想。

一陣討論之后，教師點名積極討論的B學生，B說：一切皆有可能！全班發(fā)笑。B繼續(xù)說：兩個力可能只是接近相等，但不一定相等，可能還有什么復雜關(guān)系，但一下想不出來。

教師類比啟發(fā)：暫時想不出來沒關(guān)系。這有點類似于我們要搞一臺晚會，全班討論出的方案可能不止一個，它們都有合理性。一樣地，如果有時間、有興趣，我們根據(jù)這些數(shù)據(jù)、圖像，也有可能會討論出幾個合理的、可能的關(guān)系或公式。如果要優(yōu)選一個關(guān)系或公式出來，我們會選哪個呢？

C學生說：把數(shù)據(jù)代進去，看哪個公式與數(shù)據(jù)最吻合。

教師追問：如果幾個公式與數(shù)據(jù)都比較吻合，怎么辦呢？學生沉默。

教師提示：這時物理學家通常會采用美學思想進行取舍，哪個簡潔就優(yōu)選哪個。那么，哪個簡潔呢？

D學生：肯定是F■=F■。

……

教師：公式F■=F■反映的僅是彈簧或傳感器之間的彈力。但還有其他力（如摩擦力、重力、電力、磁力等），其他物體也多如牛毛。相對而言，我們得出的僅是初步結(jié)論，相當于九牛一毛。如果要得出普遍結(jié)論，我們要不要繼續(xù)觀察和實驗?zāi)兀?/p>

E學生反對：哪來那么多時間？

F學生建議：那就分成很多組，一組做幾個實驗，合起來就多了。

G學生質(zhì)疑：去哪里找那么多器材？

教師類比啟發(fā)：看來沒辦法在課堂上研究其他情況了。大家想一下，央視每年都發(fā)布全國觀眾對春晚的滿意調(diào)查結(jié)果，這個結(jié)果是調(diào)查每個觀眾得來的嗎？

學生H似有所悟：調(diào)查一些觀眾。那我們也不用做那么多實驗了，把我們的實驗結(jié)果推廣到其他情況。

教師：有道理。雖然我們還沒有研究其他情況，但由于自然界同類現(xiàn)象具有相似性，我們可以猜測其他情況與彈簧或傳感器之間的彈力也類似，通過類推得出物體間的相互作用力總是相等的。這種方法其實就是物理研究經(jīng)常采用的不完全歸納法和類推法，簡捷了當，省時省力。但是，這樣得來的結(jié)論絕對可靠嗎？

學生若有所思：好像不絕對。

教師肯定：對了。假如我們是人類首次研究這個問題，這個結(jié)論仍然是初步的、假設(shè)的、暫時的，還有待我們或后人進一步驗證，可能被證實，也可能被修改補充，也可能被推翻。

……

【評析】

第三節(jié)課以全新的“建構(gòu)”觀進行設(shè)計，以物理思想引領(lǐng)學生探究未知、建構(gòu)知識，讓學生弄清知識的來龍去脈，減少了形式化，提高了內(nèi)涵度，充分體現(xiàn)了科學探究精神。為了讓學生真正探究未知，教師創(chuàng)設(shè)前無研究的虛擬歷史情境，淡化自己先學先知的知識優(yōu)勢，降低自己習以為常的權(quán)威地位，以此提高學生的主體地位，激活學生的探究熱情和思維能量。開始時，習慣了教師傳授知識、知識唯一化的學生還回不過神，出現(xiàn)茫然等不適癥狀，教師通過降低問題臺階、轉(zhuǎn)換問題角度、擴展問題視角等手段，運用簡潔美、相似性、類推法、不完全歸納法等物理思想和方法，引導學生聯(lián)想、想象、推理，漸入真實、自然的探究狀態(tài)，逐步建構(gòu)知識，這樣學生收獲的不僅有知識，還有方法，以及積極的情感體驗，較好地落實了新課程的三維目標。值得一提的是，與傳統(tǒng)教學把知識唯一化、絕對化迥然不同，這節(jié)探究課涉及了知識的暫時性、發(fā)展性，有助于培養(yǎng)學生的質(zhì)疑、批判和創(chuàng)新精神。

2 結(jié) 語

此次磨課的教學理念、教學行為和教學效果發(fā)生漸次變化，形式化和表面化的問題漸次減少，而物理思想漸次凸顯，知識形成過程的展開漸次充分，探究真實味漸次濃郁，學生的收獲相應(yīng)漸次豐富。尤其是最后一節(jié)課，學生學到的不再是僵化的知識，還有高價值的思想和方法，以及積極的情感體驗，較好地落實了新課程的三維目標。可以想象，如果我們持之以恒，學生學習方式換擋升級，從舊常態(tài)駛?cè)胄鲁B(tài)，在更高的平臺上學習，其發(fā)展將更具可持續(xù)性。當然，在學習方式換擋升級過程中，學生的主體地位上升了，教師居高臨下的權(quán)威地位則下降了，教學過程的不確定性隨之增加，教師素質(zhì)所受的挑戰(zhàn)也水漲船高，尤其需要教師加強物理素養(yǎng)諸如物理思想、思維或方法的學習，并在教學實踐中不斷反思、改進，積累實踐知識，提升實踐智慧。

參考文獻：

[1]羅國忠.基于后現(xiàn)代科學觀的創(chuàng)新精神培養(yǎng)[J].山西師大學報（社會科學版），2007（5）：123—126.

（欄目編輯 廖伯琴）