鄭思琦 桑芝芳

摘 ? 要：“無邊界學(xué)習(xí)”指的是突破傳統(tǒng)教學(xué)中的時空、人員關(guān)系、學(xué)段、學(xué)科以及評價方式等界限，運用多種方法靈活開展教學(xué)的一種方式。筆者針對當(dāng)前“牛頓第一定律”教學(xué)中存在的問題，基于“無邊界學(xué)習(xí)”理論對應(yīng)該如何改進“牛頓第一定律”的教學(xué)進行了探討。

關(guān)鍵詞：無邊界學(xué)習(xí);牛頓第一定律;改進;探討

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2019）11-0025-3

無邊界學(xué)習(xí)作為一個概念，首先來源于管理學(xué)，后作為一種新的教學(xué)和學(xué)習(xí)方法被教育教學(xué)領(lǐng)域引入。要界定無邊界學(xué)習(xí)，首先就要確定學(xué)習(xí)的邊界。教學(xué)的實施者主要是老師，學(xué)習(xí)的地點是教室，學(xué)習(xí)的時間是課堂教學(xué)時間，學(xué)習(xí)的內(nèi)容是分門別類的學(xué)科知識，學(xué)習(xí)的目標(biāo)是達到教學(xué)目標(biāo)，這些都可以理解為學(xué)習(xí)的邊界，按這些規(guī)定所進行的學(xué)習(xí)是有邊界學(xué)習(xí)。無邊界學(xué)習(xí)便是跳脫這些邊界，靈活開展教學(xué)的一種學(xué)習(xí)方式。無邊界學(xué)習(xí)打破教學(xué)常規(guī)，打破種種邊界限制，從而提高教育教學(xué)效率，具有以下特點：第一，時間、空間的限制予以打破。第二，學(xué)習(xí)過程中人員關(guān)系的模糊。第三，模糊學(xué)科界限。第四，目標(biāo)評價的多元化[1]。因此，針對“牛頓第一定律”教學(xué)中存在的問題，可以用“無邊界學(xué)習(xí)”理論為指導(dǎo)加以改進，從而達到更好的教學(xué)效果。

1 ? ?當(dāng)前“牛頓第一定律”教學(xué)中存在的問題

第一，教學(xué)時間不充足。初中階段對“牛頓第一定律”的教學(xué)多安排為一課時。教學(xué)過程一般是：教師做演示實驗，由實驗現(xiàn)象總結(jié)“牛頓第一定律”，后通過例子說明生活中的慣性現(xiàn)象?？梢姡还?jié)課的時間，若既要安排教師的演示實驗并附帶必要的講解，又要讓學(xué)生有親自動手的機會，往往會讓課堂教學(xué)顧此失彼，達不到最佳的教學(xué)狀態(tài)。

第二，課堂教學(xué)多以教師的講解為主?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》中，對于“牛頓第一定律”的教學(xué)要求是通過實驗認識“牛頓第一定律”[2]。在一堂課中，如果教師演示實驗所占的比重較大，實驗現(xiàn)象的解釋和物理規(guī)律的得出以教師的講解為主，那么學(xué)生親自動手實驗的時間勢必被壓縮，這將弱化學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動性，縮小學(xué)生獨立思考和探索的空間。

第三，回避高學(xué)段的知識滲透。講授“牛頓第一定律”時，通常要做小車從斜面下滑的實驗。為了使實驗現(xiàn)象易于解釋，往往要讓小車每次都從同一高度下滑，以確保進入水平軌道的初速度相同，從而通過比較小車停下的時間，確定接觸面的粗糙程度，也就是摩擦力大小對小車運動狀態(tài)的影響。究其本質(zhì)，是因為小車在水平面上是受恒力作用，所以加速度恒定，而小車在水平軌道上的初末速度相同，因此可以根據(jù)公式，通過比較小車的運動距離來判斷小車運動的加速度大小，而加速度大小又反映了小車所受摩擦力的大小。但這一內(nèi)容相當(dāng)隱蔽，教材編寫者明白，教師明白，但是對于沒有“牛頓第二定律”作為前概念的初中生而言，則是理解上容易出現(xiàn)偏頗的地方[3]。

第四，忽視物理學(xué)科與其他學(xué)科的聯(lián)系?！芭ｎD第一定律”具有普遍性，物理學(xué)中的慣性現(xiàn)象在其他學(xué)科中也有體現(xiàn)。然而許多教師在講授“牛頓第一定律”時極少列舉其他學(xué)科中的慣性現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生對“牛頓第一定律”的普遍性認識不夠深刻。

第五，目標(biāo)評價單一。傳統(tǒng)“牛頓第一定律”教學(xué)中多通過作業(yè)或測驗成績反映學(xué)生是否達到教學(xué)目標(biāo)。然而，這種評價方式較為單一，不能深層次地挖掘?qū)W生思維中出現(xiàn)的問題，從而根據(jù)學(xué)生的實際情況有的放矢地開展后續(xù)教學(xué)。

2 ? ?基于“無邊界學(xué)習(xí)”理論對“牛頓第一定律”教學(xué)的改進

基于以上分析，筆者將從時間分配、師生關(guān)系、學(xué)段突破、學(xué)科聯(lián)系以及評價方式五個方面改進當(dāng)前“牛頓第一定律”的教學(xué)。

第一，將課堂延續(xù)到課外，合理分配時間。教師在課前先布置學(xué)生觀看“牛頓第一定律”的微課。微課內(nèi)容包括傳統(tǒng)課堂中進行的演示實驗，“牛頓第一定律”的發(fā)展歷程以及一些趣味實驗。演示實驗是教師事先錄制好的。針對演示實驗，微課中可以設(shè)置一些有助于學(xué)生思維深化的問題。例如，為什么要使小車每次都從相同高度開始下滑？為什么是通過比較小車的運動時間來判斷接觸面粗糙程度對小車運動狀態(tài)的影響？讓學(xué)生在頭腦中先組織好對這一系列問題的解釋，之后在課堂上參與討論。微課當(dāng)中的趣味實驗應(yīng)盡量貼近學(xué)生的日常生活，比如，轉(zhuǎn)動一生一熟兩個雞蛋，可以發(fā)現(xiàn)熟雞蛋轉(zhuǎn)動速度更快;把一枚硬幣從火柴盒底部塞進去一點點，當(dāng)我們敲打火柴盒頂端時，火柴盒會瞬間往下，這枚硬幣會有停在原處的特性，因此它就會慢慢通過火柴盒的縫隙往上跑。這些貼近生活的趣味實驗不僅便于學(xué)生自行操作，還加深了學(xué)生對“牛頓第一定律”的理解。

第二，模糊教師與學(xué)生的關(guān)系，提高學(xué)生在課堂上的主動性。教師在課堂一開始，針對微課中設(shè)置的問題組織學(xué)生分組討論，還可以讓學(xué)生根據(jù)“牛頓第一定律”的物理學(xué)史，評價亞里士多德的猜想、分析伽利略的理想斜面實驗與科學(xué)推理的進步之處，之后再進行小組匯報。這一階段不僅有助于學(xué)生相互學(xué)習(xí)，還可以暴露學(xué)生對慣性的一些錯誤理解。最后，教師再對學(xué)生的匯報進行總結(jié)。

因為學(xué)生通過微課對課堂上必做的演示實驗已有了初步了解，所以教師在演示實驗時要避免學(xué)生只停留在“看”的層面上，應(yīng)該讓學(xué)生參與其中，留給學(xué)生質(zhì)疑的空間，讓學(xué)生思考如何改進實驗方案。同時，還可以給學(xué)生提供玻璃杯、硬幣、卡紙等日常用品，讓學(xué)生自行設(shè)計小實驗，并解釋實驗現(xiàn)象。這將讓學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)更加積極主動。

第三，突破學(xué)段的界限，適當(dāng)滲透高中物理知識。為了使學(xué)生理解上述演示實驗的本質(zhì)原理，應(yīng)該從速度變化快慢的角度去考慮“牛頓第一定律”。當(dāng)小車受到的阻力越小，其速度減小得越慢，如果沒有阻力，小車的速度將不會減小，只有這樣我們才能最終得出“如果沒有外力，小車將保持勻速直線運動”的推論。教師可以將小車與傳感器相連，在電腦上直接把小車的“速度-時間”圖像描繪出來，如圖1所示。

從圖中可以直觀地看出，小車在接觸面依次是毛巾a、棉布b、木板c的水平軌道上滑動時間逐漸變長，斜線逐漸趨于平緩，從而可以很自然地聯(lián)想到：當(dāng)水平軌道光滑時，小車將以恒定速度一直運動下去。相較傳統(tǒng)教學(xué)中比較小車運動距離的長短，無邊界學(xué)習(xí)倡導(dǎo)突破學(xué)段的界限，適當(dāng)涉及加速度的概念，定性比較小車在接觸面粗糙程度不同的情況下，也即摩擦力不同的情況下，速度變化的快慢關(guān)系。這樣的教學(xué)不僅為學(xué)生解釋了這個實驗的本質(zhì)，還能為學(xué)生日后學(xué)習(xí)加速度這一概念奠定基礎(chǔ)。

第四，突破學(xué)科的界限，將物理學(xué)與其他學(xué)科相聯(lián)系?！芭ｎD第一定律”即慣性定律。一切物體都有保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)，我們把這種性質(zhì)叫做慣性。其實，慣性現(xiàn)象在化學(xué)、生物等領(lǐng)域也有體現(xiàn)。例如，化學(xué)平衡理論其實就是化學(xué)反應(yīng)里的慣性原理，當(dāng)溫度升高時，平衡向吸熱方向移動，只有這樣才能阻礙溫度的升高;壓強增大時，反應(yīng)向分子數(shù)減少的方向移動，阻止壓強的增大，而減壓情況正好相反。

生物學(xué)中生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力也反映了大自然的慣性。系統(tǒng)中某一因素的增加或減少，會導(dǎo)致系統(tǒng)中其他因素的變化，使整個系統(tǒng)經(jīng)過一定時間的調(diào)整后又恢復(fù)為新的平衡。細胞的分裂、DNA復(fù)制、遺傳特性等，從一定側(cè)面上也反映了生物世界中的慣性。在教學(xué)中，如果能像這樣將物理與其他學(xué)科進行適當(dāng)?shù)穆?lián)系，可以使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)更加完整。

第五，目標(biāo)評價多元化，突破目標(biāo)評價單一的局限性。在學(xué)生進行小組匯報以及課堂回答時，教師可以根據(jù)多元化的標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生的觀點、物理現(xiàn)象的原理闡述以及物理問題的解決方案進行評估。可以采用Jennifer Docktor和Kenneth Heller開發(fā)的一個學(xué)生物理問題解決能力評分框架[4]，如表1所示。

例如，學(xué)生回答“為什么是通過比較小車的運動時間來判斷接觸面粗糙程度對小車運動狀態(tài)的影響？”時，可以從“有用的描述”這一維度，評判學(xué)生能否從演示實驗當(dāng)中提取有效數(shù)據(jù)、繪制圖表，將小車運動時間與摩擦力間的關(guān)系可視化;針對學(xué)生對日常生活中慣性現(xiàn)象的解釋，可以從“物理知識和方法”這一維度，考查學(xué)生能否從現(xiàn)象中迅速挖掘關(guān)鍵點，并與“慣性”這一物理概念相聯(lián)系，對現(xiàn)象加以解釋;還可以從“物理應(yīng)用”這一維度，對學(xué)生應(yīng)用“慣性”解決生活實際問題的方案進行評價。

這個表格突破了根據(jù)學(xué)生書面成績反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況的局限，能更全面地展現(xiàn)學(xué)生的思維過程。評價更加科學(xué)，能找出學(xué)生理解偏頗的根源，對學(xué)生一些充滿理性的邏輯推理給予肯定，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的信心。

3 ? ?將“無邊界學(xué)習(xí)”理論應(yīng)用于初中物理教學(xué)改進的反思

“無邊界學(xué)習(xí)”理論的要點是突破教學(xué)中存在的種種邊界，運用多種教學(xué)方法，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更加靈活。筆者將基于“無邊界學(xué)習(xí)”理論進行改進的教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)對比，如表2所示。

但無邊界學(xué)習(xí)需要教師動用多種教學(xué)方法，對教師的教學(xué)技能要求較高。同時，突破學(xué)科、學(xué)段界限，要求教師擁有豐富的知識儲備，在一定程度上也會加重學(xué)生的課業(yè)負擔(dān)，這些都需要教師在教學(xué)過程中進一步權(quán)衡。

參考文獻：

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（欄目編輯 ? ?劉 ? 榮）