徐艷梅

徐州市銅山區(qū)清華中學(xué)，江蘇 徐州 221116

傳統(tǒng)的物理課堂教學(xué)傾向于向?qū)W習(xí)者傳授物理概念、規(guī)律的文本知識，重視知識的容量和結(jié)論，輕視物理規(guī)律的探究過程，進而忽視學(xué)習(xí)者科學(xué)思維的發(fā)展。這容易使得學(xué)習(xí)者對所習(xí)得的物理概念和規(guī)律生搬硬套，建構(gòu)了自身不完整的物理觀念。

高中物理課程內(nèi)容是建立在初中物理的學(xué)習(xí)內(nèi)容之上的，學(xué)習(xí)者通過觀察和實驗對生活中的物理現(xiàn)象進行研究，通過模型建構(gòu)、科學(xué)推理與論證等方法，使學(xué)習(xí)中所提出的問題得以解決，進而在解決問題的過程中形成科學(xué)的研究方法和理論體系，以此來提升學(xué)習(xí)者的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

費曼學(xué)習(xí)理論出自理論物理學(xué)家諾貝爾物理學(xué)獎獲得者費曼。他1961年在加州理工學(xué)院講授物理學(xué)，所使用的教學(xué)講義經(jīng)其學(xué)生整理出版了《費曼物理學(xué)講義》，而后人們從中提煉出了費曼學(xué)習(xí)理論。費曼學(xué)習(xí)理論認為，知識的學(xué)習(xí)可以用 Concept（概念）、Review（回顧）、Teach（教授）、Simplify（簡化）四個關(guān)鍵詞進行概括。

筆者在深入分析費曼學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)之上，充分考慮物理教學(xué)的學(xué)科特點，結(jié)合“庫侖定律”一節(jié)的教學(xué)實踐，以提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)為目標，從理論與實踐層面提出以下幾條培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的實踐體會。

1 基于問題情境明確、理解學(xué)習(xí)目標

根據(jù)對費曼學(xué)習(xí)理論的關(guān)鍵詞Concept（概念）的理解，按照物理問題解決的思路，將其分為兩個步驟，首先是明確學(xué)習(xí)目標，其次是理解學(xué)習(xí)目標。其中，明確學(xué)習(xí)目標可以讓學(xué)習(xí)者對所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容有清晰的思維，產(chǎn)生對所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容深入了解的渴望，以及在進一步的學(xué)習(xí)行動中產(chǎn)生專注力，使學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行動更具有針對性，學(xué)習(xí)效率會大大提高。

教學(xué)片段1：

實驗演示：利用靜電鈴鐺敲響上課鈴。

教師介紹自制靜電鈴鐺的構(gòu)造，演示起電機使鈴鐺帶電后，小球左右搖擺敲響鈴鐺。

學(xué)生聆聽別致的鈴聲，思考“靜電鈴”的原理。

師：要想了解靜電鈴鐺的工作原理，我們需要學(xué)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容，電荷間的相互作用規(guī)律——庫侖定律。

物理概念和物理規(guī)律學(xué)習(xí)都是建立在學(xué)習(xí)者由生活經(jīng)驗所轉(zhuǎn)化的經(jīng)驗性知識的基礎(chǔ)之上，通過創(chuàng)設(shè)靜電鈴鐺敲響上課鈴的問題情境導(dǎo)入新課，在增加學(xué)習(xí)者日常生活經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上，一方面使學(xué)習(xí)者更加明確了學(xué)習(xí)目標，另一方面調(diào)動了學(xué)習(xí)者對所學(xué)習(xí)知識的求知欲。學(xué)習(xí)者的探索欲和求知欲同時也是科學(xué)態(tài)度與責任素養(yǎng)培養(yǎng)的重點內(nèi)容。

2 以問題為導(dǎo)引的自主學(xué)習(xí)

費曼學(xué)習(xí)理論中Concept（概念）的第二步是理解學(xué)習(xí)對象，它要求學(xué)習(xí)者多角度理解知識，對知識進行有邏輯的系統(tǒng)化，并將知識納入學(xué)習(xí)者已有的知識體系中。將知識進行有邏輯的系統(tǒng)化最有效的方法就是制作知識流程圖。通過知識流程圖可以將與物理概念、物理規(guī)律相關(guān)的知識要點以表格、圖像或者樹狀圖等形式呈現(xiàn)出來，加深并鞏固了學(xué)習(xí)內(nèi)容，促進學(xué)習(xí)者將知識融入自身的知識體系，從而使知識系統(tǒng)化。

教學(xué)片段2:

教師提出問題：

（1）通過何種方法改變靜電鈴鐺鈴聲的強弱？猜測電荷間靜電力的大小可能與哪些因素有關(guān)？

（2）實驗中，如何測量兩個帶電體的間距？如何改變電荷量的大??？

（3）實驗中，如何體現(xiàn)電荷間靜電力的大小及靜電力的變化？

（4）實驗采用什么研究方法？

（5）組內(nèi)討論制訂本實驗的實驗方案。

高中物理的學(xué)習(xí)內(nèi)容對于學(xué)習(xí)者來說是一個新生事物，教學(xué)中教師通過問題的引導(dǎo)，能夠幫助學(xué)習(xí)者快速篩選重要的知識，將學(xué)習(xí)目標瞄準在對庫侖力大小影響因素的探究，提高了課堂教學(xué)的效率。教師的問題引導(dǎo)并非是對物理概念、規(guī)律的知識要點提問，而是旨在幫助學(xué)習(xí)者理解庫侖力的大小關(guān)系、制訂實驗方案。學(xué)生在此基礎(chǔ)之上通過對教師所提問題的深度理解和加工，從而形成關(guān)于探究庫侖力大小關(guān)系的知識流程圖（圖1）。知識流程圖是一種可視化的思維路徑，能夠有助于學(xué)習(xí)者物理觀念的形成，使學(xué)習(xí)者整個的學(xué)習(xí)過程中都貫穿著對庫侖力的理解與思考，學(xué)習(xí)者的科學(xué)思維能力得到不斷的發(fā)展。

圖1 庫侖定律知識流程圖

3 融合回顧反思的小組活動

費曼學(xué)習(xí)理論中Review（回顧）指的是對學(xué)習(xí)目標的回顧反思。學(xué)習(xí)者通過回顧向小組內(nèi)成員展示個人學(xué)習(xí)成果。在回顧的過程中，將剛才學(xué)習(xí)過程中所形成的短時記憶進行調(diào)取，進而使短時記憶得到強化發(fā)展成為長時記憶。傾聽者通過質(zhì)疑使學(xué)習(xí)者發(fā)現(xiàn)自身理解知識時存在的誤區(qū)，進一步加強對所學(xué)知識的理解，完善了學(xué)習(xí)者的知識流程圖。

教學(xué)片段3：

小組活動：

（1）實驗原理探討

學(xué)生1：加速搖動起電機，靜電鈴鐺就會越響亮。

靜電力的大小可能與電荷量的大小、帶電體間的距離有關(guān)。

……

傾聽者1：帶電體的形狀、大小、電荷分布對測量帶電體間距離的影響？

傾聽者2：如果兩個帶電體相距較近，能否將其看作點電荷？

傾聽者3：靜電力的大小與豎直方向夾角的具體關(guān)系是什么？

傾聽者4：實驗中是否有快速測量出懸線與豎直方向的夾角大小的方法？

……

（2）制訂實驗計劃

（3）實驗器材選擇

（4）驗證實驗猜想

（5）得出實驗結(jié)果

結(jié)合物理教學(xué)的特點，將費曼學(xué)習(xí)理論中的Review（回顧）與物理教學(xué)中的小組活動進行了融合。

小組活動中，學(xué)習(xí)者經(jīng)歷了對實驗原理的討論、實驗器材的選擇、實驗計劃的制訂與完善、以小組為單位的實驗探究活動等。通過以上活動，學(xué)習(xí)者的科學(xué)思維能力得以發(fā)展，學(xué)習(xí)者真實感受到了科學(xué)探究過程，進而對科學(xué)本質(zhì)的認識更加真切，科學(xué)探究能力進一步得到培養(yǎng)。小組活動中由傾聽者的質(zhì)疑所引起的反思能夠幫助學(xué)習(xí)者更清晰地知道實驗中所要研究的帶電體應(yīng)具有什么樣的特點，帶電體在什么情況下可以看作點電荷，帶電體所受的靜電力的大小如何呈現(xiàn)等內(nèi)容。當學(xué)習(xí)者發(fā)現(xiàn)在知識的學(xué)習(xí)中存在盲區(qū)、誤區(qū)，能夠進一步加深對所學(xué)知識的理解，同時能夠?qū)⑿〗M活動中所學(xué)習(xí)的知識轉(zhuǎn)化為實驗操作的注意要點和對實驗原理的完善，進而與自身經(jīng)驗相結(jié)合，從而產(chǎn)生更加詳細的知識流程圖。通過以上學(xué)習(xí)過程，學(xué)習(xí)者進一步加深和完善對物理概念的理解，學(xué)習(xí)者的物理觀念也因此得以提升。同時，通過在物理教學(xué)中組織學(xué)生小組活動，創(chuàng)造了學(xué)生交流的機會，發(fā)展了學(xué)生的表達能力，活動的組織提升了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責任感。

4 基于小組展示的以教代學(xué)

Teach（教授）是費曼學(xué)習(xí)理論的核心。當學(xué)習(xí)者將教授作為一種任務(wù)加入學(xué)習(xí)計劃時，學(xué)習(xí)者需要在輸出的過程中充當著解惑者、傳道者的角色，因此在學(xué)習(xí)過程中他就要更加主動地對知識的重要部分加強理解，更加關(guān)注與知識相關(guān)的論點、論證及邏輯關(guān)系。學(xué)習(xí)者的講授并不是一種簡單的背誦重復(fù)，他要將所學(xué)習(xí)的知識與自己的知識建立聯(lián)系，從傾聽者的反饋中進一步加深了對知識的理解深化，并且最大效率地提升了所學(xué)知識的內(nèi)容留存率。因此，Teach（教授）是一種強大的學(xué)習(xí)力。

教學(xué)片段4：

學(xué)習(xí)者通過以教代學(xué)的過程，無形之間與傾聽者建立一個交流過程。比如，當學(xué)習(xí)者講授到探究庫侖力的原理時、實驗器材的選擇時，他的講授需要獲得傾聽者的認可。學(xué)習(xí)者在教授過程中，需要對教授的內(nèi)容進行組織，比如對電荷間相互作用力的探究過程，學(xué)習(xí)者將其分為：探究課題、實驗方法、實驗器材、實驗原理、實驗探究和實驗結(jié)論幾個部分（圖2）。在思考采用何種形式進行表達時，可以采用文字，也可以采用知識流程導(dǎo)圖，或者在有些知識中可以采用表格或圖像。通過以上的準備、講授，提升了學(xué)習(xí)者制訂實驗計劃的能力，對科學(xué)結(jié)果進行交流反思的能力。同時，通過與傾聽者的交流，提升了學(xué)習(xí)者的交流和表達能力。

圖2 學(xué)生展示的結(jié)構(gòu)

教師在操作過程中，為了提高學(xué)生的教授效果，可以提出以下要求：（1）注意語言技巧，表達簡潔、易懂、無歧義；（2）圍繞知識闡述學(xué)習(xí)者對知識的理解，要有一定的深度；（3）講授前充分利用好小組討論獲得的反饋信息。

5 以應(yīng)用為主的簡化吸收

費曼學(xué)習(xí)理論中的Simplify是簡化和吸收的意思。費曼認為，任何知識無論包含多少概念和分支，它都存在一個理解和吸收該知識的關(guān)鍵之處。學(xué)習(xí)者在對知識進行簡化和吸收的過程中，提升了自身思維能力的同時深化了對知識的理解與認知。學(xué)習(xí)的最終目的是抽取我們需要的東西，形成自己的知識體系。費曼認為，要想對知識進行簡化和吸收，首先要對知識進行分解，找出理解和吸收該知識的關(guān)鍵之處也就是核心知識；其次是將核心知識進行有邏輯的系統(tǒng)化。

教學(xué)片段5：

借助兩根相同長度的絕緣細繩，將兩個帶同種電荷的相同大小的帶電小球懸掛在同一點。如圖3所示，兩帶電小球的質(zhì)量分別為m1，m2，球A所帶的電荷量大于球B所帶的電荷量。兩小球靜止時，懸線與豎直方向的偏角分別為α和β，請根據(jù)已知信息判斷二者的關(guān)系，并說明原因。

圖3 教學(xué)片段示意圖

如何通過物理問題的解決達到對知識的簡化和吸收？在解決物理問題的過程中所需要的物理概念或物理規(guī)律就是我們所學(xué)習(xí)的核心知識。通過使用物理知識解決物理問題，能夠加深對知識的理解，進而使其融入到學(xué)習(xí)者自身的知識體系中，從而使其達到核心知識有邏輯的系統(tǒng)化，也即完成了知識的簡化和吸收。

比如，在“庫侖定律”這節(jié)內(nèi)容中，我們需要簡化和吸收的知識要點是理解庫侖定律的內(nèi)容，并能夠使用庫侖定律解決相關(guān)問題。在物理問題中，兩個小球的質(zhì)量分別為m1，m2，球A所帶的電荷量大于球B所帶的電荷量，兩個帶電小球之間的庫侖力有什么關(guān)系呢？懸線與豎直方向的偏角又取決于什么呢？通過物理問題的解決讓學(xué)習(xí)者理解了電荷間的庫侖力是一對相互作用力，取決于兩個帶電體的電荷量的乘積，兩個電荷間作用力的方向在兩個電荷間的連線上。同時，也理解了懸線夾角與電荷量、質(zhì)量的關(guān)系。

然而，教學(xué)中為何還要花大力氣對電荷間的相互作用力的規(guī)律進行實驗探究，而不直接將庫侖定律的內(nèi)容告知學(xué)習(xí)者呢？因為一個物理概念或物理規(guī)律背后的邏輯根源、因果關(guān)系或者其他背景信息都屬于原理性知識，掌握物理概念或物理規(guī)律的原理性知識能夠幫助學(xué)習(xí)者降低對“記憶量”的依賴，同時提升學(xué)習(xí)者對所學(xué)知識的內(nèi)容留存率，物理實驗探究也是簡化吸收的一種?？梢?，簡化吸收其實并非學(xué)習(xí)過程中的一個步驟。

基于費曼學(xué)習(xí)理論的知識基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)物理概念、規(guī)律的過程中，大致經(jīng)歷了對物理概念或物理規(guī)律的知識性學(xué)習(xí)，通過小組活動和展示交流所進行的對知識的反思總結(jié)，和以教代學(xué)為主的知識轉(zhuǎn)化，到最后基于知識遷移應(yīng)用為形式的知識簡化，實現(xiàn)了對物理概念、規(guī)律的習(xí)得，從而使學(xué)習(xí)者的物理科學(xué)思維能力得以鍛煉，使學(xué)習(xí)者的科學(xué)探究能力得以提升，從整體上促進了學(xué)習(xí)者物理觀念的形成。在學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動過程中，使學(xué)習(xí)者的科學(xué)態(tài)度與責任素養(yǎng)得以提升。因此，基于費曼學(xué)習(xí)理論的物理教學(xué)實踐有利于提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，對立德樹人、提升學(xué)生的整體素養(yǎng)意義重大。