薛鈺康

(江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)星海實(shí)驗(yàn)中學(xué),江蘇 蘇州 215021)

基金項(xiàng)目:本文系江蘇省十三·五教育規(guī)劃課題(重點(diǎn))“聚焦核心素養(yǎng)的初中物理共同體學(xué)與教的實(shí)踐研究”(批準(zhǔn)號:E-b/2016/13)的階段研究成果.

復(fù)習(xí)是學(xué)習(xí)知識最基本的要求,復(fù)習(xí)課在物理教學(xué)中有著極為重要的作用.通過良好的復(fù)習(xí)課教學(xué),既能使學(xué)生將零碎的知識條理化、系統(tǒng)化,形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與思維方式,還能促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí),提高學(xué)生理性思維、團(tuán)結(jié)協(xié)作、問題解決、勤于反思的能力,領(lǐng)略科學(xué)與人文的真、善、美.

因此,設(shè)計(jì)既能有效促進(jìn)學(xué)生知識與能力的提升,又著力發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的物理復(fù)習(xí)課,是一件十分有意義的工作,僅此與大家一起交流.

1 知識圖譜——新的教學(xué)視角

“譜”在現(xiàn)代漢語詞典上的一個(gè)解釋是:按照對象的類別或系統(tǒng),采取表格或其他比較整齊的形式,編輯起來供參考的書，例如年譜、食譜，還有我們熟悉的曲譜、家譜等,在我國有悠久的歷史.知識圖譜又稱科學(xué)知識圖譜,是谷歌公司在2012年首先提出的技術(shù)術(shù)語,是其打造的搜索引擎的一種新功能，是顯示知識發(fā)展進(jìn)程與結(jié)構(gòu)關(guān)系的一系列各種不同的圖形,用可視化技術(shù)描述知識資源及載體,挖掘、分析、構(gòu)建、繪制和顯示知識及它們之間的相互聯(lián)系，所以被稱為“像人一樣思考的搜索引擎”,迅速成為知識工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).實(shí)際上知識圖譜就是用“搜索+知識庫”的方式來重新組織海量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),是一種知識組織系統(tǒng),因此,又被圖書情報(bào)領(lǐng)域得到重視、研究與應(yīng)用.有專家提出,知識圖譜本質(zhì)上是一種語義網(wǎng)絡(luò),是一種組織關(guān)聯(lián),知識圖譜的節(jié)點(diǎn)就是知識組織中的知識單元,它可以是實(shí)體,也可以是公式、算法、學(xué)習(xí)模型等.知識圖譜基于多維的圖結(jié)構(gòu)有利于表示知識單元之間的關(guān)聯(lián),體現(xiàn)了立體化、結(jié)構(gòu)化的知識存儲(chǔ)方式.

近年來,由于知識圖譜的立體、結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)等形象特性類似于人腦思維,又逐漸應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域.陳玉琨先生指出:“知識圖譜在中小學(xué)有時(shí)也被稱作“知識樹”或知識地圖,它是學(xué)科自身邏輯與學(xué)生認(rèn)知發(fā)展客觀規(guī)律的反映,是教師教學(xué)的指南,是安排學(xué)習(xí)行程的依據(jù)”.知識圖譜的關(guān)聯(lián)性、結(jié)構(gòu)化、立體化和可視化特征對于學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)有非常積極的意義和價(jià)值.

2 復(fù)習(xí)課教學(xué)——建構(gòu)知識結(jié)構(gòu)的教學(xué)

復(fù)習(xí)課不是簡單的知識回憶總結(jié)過程,學(xué)生在一個(gè)階段的新授課學(xué)習(xí)后,學(xué)習(xí)了一個(gè)或多個(gè)單元的物理知識,由于授課是一天一天的、分立的,因此每天學(xué)習(xí)的知識也是比較分散,系統(tǒng)性比較差.有人說過“學(xué)生初次接觸到這一學(xué)科的知識時(shí),它們在他眼里都是零散的、獨(dú)立的信息,就像隨意分散在一條時(shí)間軸上的歷史事件的日期.”而且,早期學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容,由于時(shí)間較久產(chǎn)生遺忘較多,這給予學(xué)生后期知識的學(xué)習(xí)、掌握及問題解決時(shí)的運(yùn)用都帶來一定的困難.認(rèn)知科學(xué)的研究表明,只有在掌握了大量事實(shí)和基本知識的前提下,學(xué)生才能發(fā)揮出教師希望他們具備的分析和批判性思維能力.但是,我們知道知識都是相互關(guān)聯(lián)的,對知識間的關(guān)系了解得越清楚,我們才越能夠進(jìn)行批判性分析和創(chuàng)造性思維.

運(yùn)用課堂互動(dòng)構(gòu)建知識圖譜進(jìn)行復(fù)習(xí),能通過知識與思維相似的方法與途徑,幫助學(xué)生深化物理概念的理解,促進(jìn)概念之間的關(guān)聯(lián),有利于學(xué)生系統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)的形成,加速學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識的鞏固與提高.專家研究表明，對學(xué)生或任何一個(gè)人來說,真正的挑戰(zhàn)不是把事實(shí)和信息塞進(jìn)長期記憶庫中,而是當(dāng)我們需要某部分內(nèi)容,或這部分內(nèi)容可以幫助到我們的時(shí)候,能夠把它提取出來.每次我們從記憶中提取一段信息或經(jīng)歷,我們就在鞏固從長期到工作記憶的神經(jīng)通道,在工作記憶中我們可以利用記憶來思考和采取行動(dòng).因此,通過運(yùn)用知識圖譜開展良好互動(dòng)復(fù)習(xí)課教學(xué)活動(dòng),能夠促進(jìn)學(xué)生形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu),提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力.

3 “力學(xué)綜合”知識圖譜的復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)

實(shí)際教學(xué)中,如何運(yùn)用知識圖譜于教學(xué)中呢,以一節(jié)初三第二輪力學(xué)綜合復(fù)習(xí)課為例,設(shè)計(jì)如下.

3.1 教學(xué)任務(wù)

學(xué)生在第1輪章節(jié)復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上,初中物理第2輪總復(fù)習(xí),要將學(xué)生按教材編排初次學(xué)習(xí)的分散的知識,根據(jù)物理學(xué)本身的知識體系力、熱、光、電進(jìn)行統(tǒng)整建構(gòu),使學(xué)生形成與掌握既符合認(rèn)知特點(diǎn)又符合物理學(xué)理論體系的力學(xué)知識體系(知識圖譜),并會(huì)運(yùn)用于問題解決中.

3.2 教學(xué)對象

經(jīng)過一年半多的時(shí)間物理學(xué)習(xí)及首輪復(fù)習(xí),初三學(xué)生已具備對相關(guān)物理概念的初步認(rèn)識.但是,前面的學(xué)習(xí)與復(fù)習(xí)中,由于教材內(nèi)容的單元獨(dú)立性(教材編排是符合學(xué)生對應(yīng)年齡的認(rèn)知特點(diǎn)),學(xué)生具有的知識體系比較散亂,概念之間相互關(guān)聯(lián)不夠,沒有形成系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)體系,對知識內(nèi)容的理解不夠深刻.

3.3 教學(xué)目標(biāo)

學(xué)習(xí)目標(biāo): (1) 在一輪復(fù)習(xí)基礎(chǔ)上,將概念、規(guī)律進(jìn)行分類、歸納與關(guān)聯(lián),形成力學(xué)知識的立體結(jié)構(gòu)圖譜,促進(jìn)對知識的深度理解;(2) 通過實(shí)際的問題解決過程,熟練對知識圖譜中相應(yīng)知識的提取與輸入,達(dá)到融會(huì)知識,提高力學(xué)問題的解決能力.

教的目標(biāo): (1) 通過誘思引導(dǎo),幫助學(xué)生搭建力學(xué)內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu)圖譜; (2) 設(shè)計(jì)對應(yīng)的問題,幫助學(xué)生從“新手”向“專家”過渡.

3.4 教學(xué)方法

綜合啟發(fā)式互動(dòng)、可視化教學(xué).

3.5 教學(xué)過程

(1) 創(chuàng)設(shè)情境,提出問題.

問題1:在一輛平穩(wěn)勻速運(yùn)動(dòng)的“和諧號”動(dòng)車上,你能利用托盤天平(帶砝碼)、量筒來測量小石塊的密度嗎?如何測量?測量出的密度與列車速度有關(guān)嗎?

注:把測密度換到列車上進(jìn)行,主要是改變一下問題情境,激發(fā)學(xué)生的興趣,進(jìn)行交流討論,啟發(fā)思維,喚醒相關(guān)概念知識.這里不談慣性系的問題.

問題2:在這個(gè)問題中,包括器材原理等涉及到你學(xué)過的哪些物理知識?

注:引導(dǎo)學(xué)生回憶.

問題3:離開這個(gè)問題,能說說你學(xué)過的力學(xué)知識包括哪些?能回想完整嗎?

注:讓學(xué)生認(rèn)識知識碎片化記憶不利于掌握和問題解決,誘發(fā)要系統(tǒng)整理知識的欲望.

問題4:怎樣比較完整地說清楚學(xué)過的力學(xué)知識呢?

注:引導(dǎo)歸類分析,從大概念到小概念,尋找聯(lián)系,構(gòu)建結(jié)構(gòu).

(2) 啟發(fā)互動(dòng),搭建圖譜.

問題5:老師認(rèn)為我們學(xué)習(xí)的力學(xué)主要涵蓋了“運(yùn)動(dòng)、平衡、功與能、機(jī)械”4大問題,你能嘗試思考他們之間有關(guān)聯(lián)嗎?你能用圖示的方式來呈現(xiàn)?

注:由于學(xué)生已有過概念圖和思維導(dǎo)圖的經(jīng)驗(yàn),學(xué)生會(huì)這樣思考,教師可以給出圖1,引導(dǎo)學(xué)生搭建結(jié)構(gòu),知識關(guān)聯(lián),指出其間相互關(guān)系的內(nèi)涵,如圖2.

圖1 結(jié)構(gòu)

圖2 關(guān)聯(lián)

問題6:那么,運(yùn)動(dòng)、平衡、功與能、機(jī)械的下一級包含什么呢?

注:這里可以讓學(xué)生通過生生互動(dòng)交流得出,如圖3.

圖3 力學(xué)立體知識圖譜(1)

注:進(jìn)一步的下一級知識結(jié)構(gòu)圖譜,作為課后作業(yè),讓學(xué)生畫出.

(3) 知識提取,問題解決.

教師針對搭建的知識結(jié)構(gòu),及中考復(fù)習(xí)方向與要求,設(shè)計(jì)幾個(gè)相應(yīng)問題,進(jìn)行結(jié)構(gòu)知識的鞏固.

(4) 課堂小結(jié),作業(yè)布置.

用立體的知識圖譜更有利于表示各項(xiàng)之間的關(guān)聯(lián),例如圖3中,你還可以補(bǔ)充“平衡”、“運(yùn)動(dòng)”、“機(jī)械”、“功與能”之間的連線上的關(guān)聯(lián)因子,能夠幫助你打通知識之間的壁壘,促進(jìn)你學(xué)習(xí)的深入,即所謂的深度學(xué)習(xí).

3.6 教學(xué)延伸與評價(jià)

結(jié)合學(xué)生課后作業(yè)的反饋,分析與發(fā)現(xiàn)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)圖譜的問題,可以通過下一次課的生生、師生交流完善.實(shí)現(xiàn)教學(xué)有痕到無痕的對接,使學(xué)生形成相對完整的階段性知識圖譜.當(dāng)然,也要讓學(xué)生明確,各自知識圖譜可以是不同的,例如教師也可以形成如圖4的圖譜，關(guān)鍵是符合自己的認(rèn)知和物理知識本身的邏輯即可,而不必是唯一的.但要學(xué)會(huì)自己分析、歸納,將其畫出來,用直觀的、立體的圖譜表達(dá)出你的所知,這樣既便于發(fā)現(xiàn)自己存在的問題,又利于知識的深刻理解.

圖4 力學(xué)立體知識圖譜(2)

不論何時(shí),讓學(xué)生明確這點(diǎn)很重要.建構(gòu)知識圖譜,可以減輕學(xué)生工作記憶的負(fù)荷,輕裝上陣,能著力提升學(xué)生問題解決的能力.

4 運(yùn)用知識圖譜提升學(xué)生核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力

有研究表明，專家的知識體系與初學(xué)者的知識體系之前有一個(gè)重大差異,即他們對一種概念、事實(shí)與技能間的關(guān)聯(lián)數(shù)量與關(guān)聯(lián)密度不同.在專家的腦中,所有已知事實(shí)與信息之間的聯(lián)系交織成密集的網(wǎng)絡(luò),而在初學(xué)者腦中,這樣的網(wǎng)絡(luò)是稀疏的、不完整的.這些聯(lián)系的密集程度對于知識的記憶和理解都有影響.當(dāng)新的事實(shí)進(jìn)入這個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)時(shí),就會(huì)牢牢扎根于此,也會(huì)更容易在多語境中得到使用.而且由于這些事實(shí)與其他大量事實(shí)和信息聯(lián)系緊密,所以專家比初學(xué)者更熟悉如何在其他語境中使用或運(yùn)用某條事實(shí).運(yùn)用知識圖譜于復(fù)習(xí)課教學(xué)之中,就是要加速使學(xué)生從“初學(xué)者”到“專家”這個(gè)進(jìn)程,讓學(xué)生在輕負(fù)荷的環(huán)境下,在師生、生生學(xué)習(xí)共同體的環(huán)境下,通過交流互動(dòng)、批判反思、質(zhì)疑創(chuàng)新等方式,形成自己的立體的、關(guān)聯(lián)的、系統(tǒng)的認(rèn)知結(jié)構(gòu),其中包含了文化的因素,包含了自主的因素,包含了合作的因素,提升的是學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力,實(shí)施的是真正意義上立德樹人的教學(xué).當(dāng)然,教學(xué)和學(xué)習(xí)都是一項(xiàng)長期的、持續(xù)的活動(dòng),師生運(yùn)用知識圖譜于教學(xué)和學(xué)習(xí)之中也是如此,初期教學(xué)時(shí),設(shè)計(jì)以教師引導(dǎo)為主教學(xué),待學(xué)生熟練以后,可以設(shè)計(jì)讓學(xué)生為主的課堂教學(xué).一句話,就是我們設(shè)計(jì)的可視化教學(xué)要讓學(xué)生自身的物理知識結(jié)構(gòu)和認(rèn)知結(jié)構(gòu)豐滿、立體、關(guān)聯(lián)起來.