蓋家祥

摘? ?要：本文以功的教學(xué)為例，分析幾種教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，給出基于邏輯重演的概念教學(xué)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生體驗(yàn)思維創(chuàng)新，使教學(xué)經(jīng)歷從完成三維目標(biāo)到培養(yǎng)核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：物理觀念;概念教學(xué);功

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2019）3-0012-3

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過(guò)學(xué)科的學(xué)習(xí)應(yīng)具有的關(guān)鍵能力和必備品格。其包括相互聯(lián)系的四部分：物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。其中，物理觀念在核心素養(yǎng)四部分中占據(jù)了基礎(chǔ)地位。建構(gòu)物理觀念的過(guò)程也是學(xué)生科學(xué)思維的過(guò)程，是科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任發(fā)展的前提。教學(xué)實(shí)踐中，科學(xué)地進(jìn)行物理核心概念的教學(xué)是建構(gòu)物理觀念的重要基礎(chǔ)。只有科學(xué)地建立起物理概念，才能科學(xué)地探究和理解物理規(guī)律，頭腦中才能提煉和升華出物理觀念。

在物理概念教學(xué)中，功與能量是難點(diǎn)，在學(xué)生學(xué)習(xí)了功的概念后進(jìn)行提問(wèn)：到底何為功？一大部分學(xué)生機(jī)械地回答了公式W=Fs。這種基于數(shù)學(xué)關(guān)系的記憶表達(dá)顯然不是核心素養(yǎng)視域下的物理觀念。究其原因，一定是教學(xué)實(shí)踐中概念教學(xué)的設(shè)計(jì)偏離了核心素養(yǎng)的要求。在概念教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生建構(gòu)何種物理觀念，關(guān)鍵在于教師的教學(xué)設(shè)計(jì)。

學(xué)者古德萊德把課程分為五類：理想課程、正式課程、領(lǐng)會(huì)課程、實(shí)行課程與經(jīng)驗(yàn)課程。從專家機(jī)構(gòu)提出的理想課程，到學(xué)生實(shí)際體驗(yàn)到的經(jīng)驗(yàn)課程，關(guān)鍵在于教師把領(lǐng)會(huì)到的課程設(shè)計(jì)為實(shí)行的課程。

初中物理與高中物理都有關(guān)于功概念的教學(xué)，高中階段教材在引入功時(shí)，一般都從功能關(guān)系入手，也即認(rèn)為學(xué)生在已有能量的前概念后，從“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”的角度介紹定義這個(gè)物理量的必要性，一般學(xué)生較易于接受。但在初中階段，課程設(shè)置上先有功再有能，能量的概念建立在功的概念基礎(chǔ)之上，在功的概念教學(xué)中，無(wú)能量概念而介紹功，給學(xué)生造成了認(rèn)知的困難。

下面展示幾種功的概念教學(xué)的設(shè)計(jì)處理方式并進(jìn)行分析。

設(shè)計(jì)1：各教材引入功的概念的比較

①直接定義方式

通過(guò)推物體水平運(yùn)動(dòng)或者提拉物體豎直上升的情境，給出定義：功等于力和物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積。北師大版、粵滬版、教科版、人教版、上教版、蘇科版等教材基本均采用直接定義的方式給出功的概念。情境舉例如圖1所示。

②數(shù)據(jù)分析方式

滬科版教材在引入機(jī)械功的概念時(shí)，以滑輪提重物的情境（如圖2所示），引導(dǎo)學(xué)生分析出手施加的力與繩子自由端運(yùn)動(dòng)的距離的乘積約等于物重與物體上升距離的乘積，即Fs=Gh，定義出這個(gè)有意義的乘積等量即為功。

對(duì)比各版本教材的引入設(shè)計(jì)，可以發(fā)現(xiàn)，第一種方式直接定義出功的概念，雖簡(jiǎn)單明了但不符合認(rèn)知規(guī)律，學(xué)生對(duì)為什么這樣定義功會(huì)存有疑問(wèn)。第二種方式通過(guò)數(shù)據(jù)分析探究出Fs=Gh這個(gè)“乘積等量”，鍛煉了學(xué)生分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力，但是這個(gè)“乘積等量”的意義究竟如何，教材的一句話“其他機(jī)械也是如此，可見(jiàn)這個(gè)乘積是一個(gè)有意義的物理量”[1]顯然不能說(shuō)服學(xué)生。

設(shè)計(jì)2：根據(jù)教學(xué)重演論設(shè)計(jì)引入功的概念

教學(xué)重演論認(rèn)為，學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念的過(guò)程就是人類科學(xué)研究過(guò)程的重演[2]。工業(yè)革命時(shí)期，工程師為了衡量蒸汽機(jī)的效能，建立了功的概念。據(jù)此，可以設(shè)計(jì)蒸汽機(jī)豎直提升重物或者水平拉動(dòng)物體的情境，讓學(xué)生比較蒸汽機(jī)干活的多少，建立功的概念。一臺(tái)蒸汽機(jī)先后提升同一500 N重物1 m和2 m，比較兩次干活的多少;蒸汽機(jī)先后提升500 N和200 N一大一小兩個(gè)重物1 m高度，比較兩次干活的多少;蒸汽機(jī)第一次提升500 N大重物1 m，第二次提升200 N小重物2 m，比較兩次干活的多少。經(jīng)歷三次比較，學(xué)生意識(shí)到若要衡量蒸汽機(jī)干活的多少，力和距離是兩個(gè)都要考慮的因素，且力和距離的增多都會(huì)使得蒸汽機(jī)干活更多。又由于不同物理量相加無(wú)意義，所以干活的多少可以用力和距離的乘積這種最簡(jiǎn)單的方式定義出來(lái)，將功從形式上理解為力在距離上的一種積累。在教學(xué)實(shí)踐中，不少教師變換蒸汽機(jī)這種與學(xué)生經(jīng)驗(yàn)偏離較遠(yuǎn)的情境，將情境生活化，學(xué)生更易于接受并引發(fā)學(xué)生積極的思考。如建立情境：搬運(yùn)一大一小兩堆磚，大堆搬運(yùn)距離近，小堆搬運(yùn)距離遠(yuǎn)，哪堆支付費(fèi)用多？這種情境的邏輯與物理學(xué)史中工程師衡量蒸汽機(jī)效能的邏輯相同，可認(rèn)為是邏輯上的重演論。相對(duì)于教學(xué)重演論來(lái)說(shuō)，這種簡(jiǎn)化的生活化的情境刨除了蒸汽機(jī)提拉重物情境的傳動(dòng)等無(wú)關(guān)因素的影響，更容易突出思維本質(zhì)。

設(shè)計(jì)3：體驗(yàn)式邏輯重演設(shè)計(jì)引入功的概念

設(shè)計(jì)2的教學(xué)重演設(shè)計(jì)相對(duì)于設(shè)計(jì)1的教材設(shè)計(jì)，更符合人類的認(rèn)知規(guī)律，有助于建構(gòu)物理觀念，而生活化的邏輯重演設(shè)計(jì)則拉近了情境與學(xué)生的距離。但是這些設(shè)計(jì)都是非體驗(yàn)的，必須借助言語(yǔ)的直觀或者模象的直觀來(lái)創(chuàng)設(shè)情境。筆者在教學(xué)實(shí)踐中，設(shè)計(jì)了基于重演論的學(xué)生可參與并直接體驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，利用實(shí)物直觀，在邏輯上重演了科學(xué)家建立功的概念的過(guò)程，深化了學(xué)生物理觀念的建構(gòu)。

將紙巾團(tuán)成紙團(tuán)，用一長(zhǎng)一短兩段紙管作為發(fā)射裝置，如圖3所示。

通過(guò)上述分析可見(jiàn)，在物理核心概念的教學(xué)中，基于體驗(yàn)式邏輯重演的教學(xué)設(shè)計(jì)符合人類認(rèn)知發(fā)展的規(guī)律。物理本質(zhì)、邏輯關(guān)系和數(shù)學(xué)思維在學(xué)生頭腦中重演，生活化的情境和可執(zhí)行的過(guò)程，讓絕大多數(shù)普通人體驗(yàn)了科學(xué)家等科學(xué)界中的“關(guān)鍵少數(shù)”的思維創(chuàng)新，使學(xué)生既落實(shí)了基本知識(shí)與基本技能，又在解決可執(zhí)行的任務(wù)過(guò)程中鍛煉了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和分析解決問(wèn)題的能力，有了可體驗(yàn)的情感、態(tài)度與價(jià)值觀的升華。更重要的是，創(chuàng)新的設(shè)計(jì)使學(xué)生在有限的時(shí)間、空間里獲得了人類認(rèn)知史上的間接經(jīng)驗(yàn)與直接經(jīng)驗(yàn)的集合體，使教學(xué)經(jīng)歷了從完成三維目標(biāo)到培養(yǎng)核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變[3]，凸顯了自然主義和實(shí)用主義色彩。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖伯琴.義務(wù)教育教科書(shū)·物理（八年級(jí)）[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2012：195.

[2]張紅霞.教育重演論與中國(guó)教育改革[J].教育研究，1998（2）：60-63.

[3]郭玉英.從三維課程目標(biāo)到物理核心素養(yǎng)[J].物理教學(xué)，2017（11）：1-8.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）