孫春成

(江蘇省江陰市青陽中學(xué)，江蘇 無錫 214401)

在知識更新越來越快和關(guān)注問題解決的信息化時代，需要學(xué)生具備跨情境、跨時空和跨文化的遷移應(yīng)用能力，但并不是所有的知識都能被靈活遷移，只有上升到觀念層次的知識才能被有效遷移，觀念性知識的獲得需要觀念建構(gòu)的教學(xué)。

1 觀念建構(gòu)教學(xué)的內(nèi)涵

觀念建構(gòu)教學(xué)旨在幫助學(xué)生形成觀念性認(rèn)識、增進(jìn)觀念性理解、促進(jìn)觀念性反思。通過觀念建構(gòu)過程整合分散的事實(shí)、問題、概念和規(guī)律等，實(shí)現(xiàn)學(xué)科內(nèi)、學(xué)科間的橫向關(guān)聯(lián)和縱向拓展，逐步理解學(xué)科的本質(zhì)和內(nèi)涵。

物理觀念建構(gòu)教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生從物理學(xué)視角形成關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動與相互作用、能量等的基本認(rèn)識，首先基于對自然現(xiàn)象、事實(shí)的模型建構(gòu)和抽象概括，建構(gòu)物理概念、探索物理規(guī)律，其次對物理概念和規(guī)律進(jìn)行關(guān)聯(lián)整合、凝練升華，形成物理觀念，這是觀念建構(gòu)教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，最后，對于物理觀念進(jìn)行學(xué)科關(guān)聯(lián)和反思上浮形成哲學(xué)觀點(diǎn)。物理觀念和哲學(xué)觀點(diǎn)層次的知識具有廣泛的遷移力和持久的解釋，能夠被靈活遷移應(yīng)用，解決實(shí)際問題和解釋自然現(xiàn)象，具體關(guān)系如圖1。

圖1

超越現(xiàn)象和事實(shí)走向物理觀念和哲學(xué)觀點(diǎn)層次，實(shí)際就是實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的過程，遷移應(yīng)用的靈活程度是判斷深度學(xué)習(xí)的重要依據(jù)，因此，觀念建構(gòu)教學(xué)是促進(jìn)深度學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生的有效路徑。

2 促進(jìn)高中物理觀念建構(gòu)教學(xué)的策略

下面以“運(yùn)動的合成與分解”教學(xué)為例，探討物理觀念建構(gòu)教學(xué)的策略。

2.1 聯(lián)系已有經(jīng)驗(yàn)，通過關(guān)聯(lián)分析促進(jìn)觀念建構(gòu)

知識之間的聯(lián)系有時是表層的，有時是內(nèi)在的，在新知識學(xué)習(xí)的過程中，通過創(chuàng)設(shè)情境，聯(lián)系已有知識與經(jīng)驗(yàn)，并促進(jìn)認(rèn)知同化、順應(yīng)和平衡。然后在關(guān)聯(lián)分析的基礎(chǔ)上建構(gòu)觀念性認(rèn)識，分析的內(nèi)容可以是邏輯意義層面，也可以是實(shí)驗(yàn)探究層面，通過觀念建構(gòu)形成持久性理解。

教學(xué)片斷1：上課前用手機(jī)拍攝一段班級同學(xué)體育課上打籃球投籃的視頻，課堂上呈現(xiàn)給學(xué)生，借助學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)提出問題：如何投籃才能更準(zhǔn)、更遠(yuǎn)呢？這就需要對籃球運(yùn)動的軌跡進(jìn)行科學(xué)分析，此時須抓住主要因素(籃球重力)、忽略次要因素(空氣阻力)，幫助學(xué)生建立曲線運(yùn)動模型。

基于這個模型，提出問題：如何分析籃球的運(yùn)動規(guī)律呢？可以放手讓學(xué)生自主討論問題，提出解決方案，因?yàn)橥ㄟ^前面牛頓運(yùn)動定律的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)形成“運(yùn)動與相互作用”的物理觀念，這里是利用“運(yùn)動與相互作用”觀念解決問題。

學(xué)生經(jīng)過分析和討論后能得出結(jié)論：籃球做斜拋運(yùn)動，在水平方向上由于不受力作用，應(yīng)該做勻速直線運(yùn)動；在豎直方向上由于只受重力，應(yīng)該先向上勻減速運(yùn)動，當(dāng)?shù)竭_(dá)最高點(diǎn)后再向下做勻加速運(yùn)動。這就是“化曲為直”和“化繁為簡”思想的具體運(yùn)用，將看似復(fù)雜的曲線運(yùn)動分解為兩個熟悉的直線運(yùn)動進(jìn)行處理，幫助學(xué)生形成以下觀念：任何復(fù)雜的運(yùn)動通過分解可以轉(zhuǎn)化為簡單的運(yùn)動進(jìn)行處理。

2.2 基于具身體驗(yàn)，通過反思內(nèi)化促進(jìn)觀念建構(gòu)

自然現(xiàn)象和事實(shí)是觀念形成的基石，這些事實(shí)和現(xiàn)象如何被加工、內(nèi)化、凝練，從而升華為學(xué)生的觀念？筆者認(rèn)為最重要的途徑是學(xué)習(xí)者的具身體驗(yàn)，具身體驗(yàn)是事實(shí)轉(zhuǎn)為觀念的“高速公路”，學(xué)生基于具身體驗(yàn)，通過對體驗(yàn)的過程、方式和結(jié)果進(jìn)行反思內(nèi)化，最終可以建構(gòu)觀念性認(rèn)識。

教學(xué)片斷2：為幫助學(xué)生進(jìn)一步內(nèi)化“化曲為直”的思想方法，可以設(shè)置讓學(xué)生進(jìn)行真實(shí)體驗(yàn)的情境，裝置原理如圖2所示，將氣墊導(dǎo)軌放在桌面上并進(jìn)行調(diào)平，在玻璃管中加滿水，并在里面放一個紅蠟浮子，玻璃管固定在一個滑塊上，滑塊用一根細(xì)線連接，細(xì)線的另一端通過定滑輪連接一只鉤碼，在整個裝置后面放置一塊有機(jī)玻璃板，用于記錄紅蠟塊位置。

圖2

打開氣源，將紅蠟塊由玻璃管底部釋放，第一次實(shí)驗(yàn)時在滑塊上不掛細(xì)線，讓一名學(xué)生向右輕推玻璃管，另一名同學(xué)用黑色記號筆在玻璃背面每隔一定時間記錄一次紅蠟塊的位置，記錄7、8個點(diǎn)，并進(jìn)行連線。然后在玻璃板后面放置一塊同樣大小的白色KT板，便于學(xué)生觀察軌跡，發(fā)現(xiàn)其為一條傾斜的直線。第二次實(shí)驗(yàn)時在滑塊上掛上細(xì)線，一名同學(xué)釋放鉤碼，另一名同學(xué)用黑色記號筆在玻璃背面每隔一定時間記錄一次紅蠟塊的位置，也記錄7、8個點(diǎn)，并進(jìn)行連線，其軌跡如圖3所示。

圖3

學(xué)生對這一過程和結(jié)果進(jìn)行反思內(nèi)化，得出結(jié)論：兩個互相垂直的勻速直線運(yùn)動合成的結(jié)果為勻速直線運(yùn)動；一個勻速直線運(yùn)動和一個與其垂直的勻變速直線運(yùn)動合成為曲線運(yùn)動，軌跡為拋物線。由于合成與分解是互逆的關(guān)系，要研究一個曲線運(yùn)動就很容易想到可以將其分解為兩個方向的直線運(yùn)動進(jìn)行研究，讓學(xué)生深刻理解“化曲為直”的思想方法。

2.3 探尋知識本質(zhì)，通過抽象、概括促進(jìn)觀念建構(gòu)

觀念的形成是對知識的內(nèi)涵與本質(zhì)認(rèn)識不斷深化的結(jié)果，教學(xué)中一方面促進(jìn)學(xué)生在對知識產(chǎn)生的起源與發(fā)展、演變與關(guān)聯(lián)的概括中建構(gòu)觀念，另一方面促進(jìn)學(xué)生在對知識獲得的過程與路徑、思想與方法、邏輯與意義、作用與價值的理解中建構(gòu)觀念，使觀念的形成上升到更加上位的元認(rèn)知層次。

教學(xué)片斷3：借助前面一節(jié)探究曲線運(yùn)動條件的實(shí)驗(yàn)，用水平儀將盤子調(diào)平，先不在盤子中放入磁鐵，從斜面頂端釋放蘸了墨汁的小鋼球，發(fā)現(xiàn)它在白紙上的運(yùn)動軌跡為直線。接下來在斜面下端靠左側(cè)某位置放上磁鐵，釋放蘸了墨汁的小鋼球，發(fā)現(xiàn)小鐵球向左偏轉(zhuǎn)做曲線運(yùn)動，當(dāng)在斜面下端靠右側(cè)某位置放上磁鐵時，小鋼球向右偏轉(zhuǎn)做曲線運(yùn)動。

然后在原來直線軌跡的前方和左側(cè)各放一塊磁鐵，發(fā)現(xiàn)此時軌跡的曲率半徑變小，但運(yùn)動速率變大；在原來直線軌跡的前方和右側(cè)各放一塊磁鐵，出現(xiàn)了類似的結(jié)果，4次實(shí)驗(yàn)中小鋼球軌跡的俯視圖如圖4所示。

圖4

通過4次實(shí)驗(yàn)的對比、抽象、概括，學(xué)生自主得出結(jié)論：曲線運(yùn)動的軌跡是由物體的初速度和受力情況決定的。

觀念根據(jù)其遷移或解釋范圍的不同，可以分為大觀念和小觀念，大觀念的建構(gòu)需要以大單元為單位進(jìn)行整體設(shè)計與組織教學(xué)，小觀念的構(gòu)建可以在課時教學(xué)中完成。另外，不論在新課教學(xué)還是在習(xí)題教學(xué)中，觀念建構(gòu)都是核心素養(yǎng)時代教學(xué)的追求，新課教學(xué)如果只是關(guān)注一些零散的事實(shí)、概念和規(guī)律將失去教學(xué)的意義，習(xí)題教學(xué)如果只是就題論題就容易陷入了題海戰(zhàn)術(shù)的泥淖，對學(xué)生核心素養(yǎng)的提升沒有多大幫助。

教學(xué)片斷4：對質(zhì)量為m的物體A進(jìn)行受力分析(圖5)。這是一個開放性的問題，因?yàn)椴恢牢矬wA的運(yùn)動狀態(tài)。當(dāng)A靜止時，受到重力、地面支持力、向左的靜摩擦力和拉力共4個力作用；當(dāng)A勻速運(yùn)動時，受到重力、地面支持力、向左的滑動摩擦力和拉力作用；當(dāng)A加速運(yùn)動時，除了可能受到4個作用力外，也可能只受到重力和拉力兩個力的作用。從而幫助學(xué)生初步建立觀念：物體的運(yùn)動狀態(tài)及其改變與其受力情況密切相關(guān)，通過進(jìn)一步拓展，加強(qiáng)學(xué)生對運(yùn)動和相互作用的認(rèn)識，在習(xí)題教學(xué)中通過超越問題表象，通過總結(jié)、提升，促進(jìn)學(xué)生形成觀念性認(rèn)識，真正發(fā)揮習(xí)題的教學(xué)功能。

圖5