促成高中物理教師教學(xué)設(shè)計(jì)能力提升的策略與途徑

蔡千斌

摘 要：促成高中物理教師教學(xué)設(shè)計(jì)能力提升的策略是提升教師“理解物理教材”“理解學(xué)習(xí)困惑”和“理解物理教學(xué)”的能力；促成高中物理教師教學(xué)設(shè)計(jì)能力提升的途徑是開(kāi)展高中物理說(shuō)課活動(dòng)和開(kāi)展撰寫(xiě)高中物理教學(xué)故事.

關(guān)鍵詞：高中物理教師；教學(xué)設(shè)計(jì)能力；提升策略；提升途徑

一、促成高中物理教師教學(xué)設(shè)計(jì)能力提升的策略

當(dāng)前高中物理教師的教學(xué)設(shè)計(jì)能力略顯不足。而影響高中物理教師教學(xué)設(shè)計(jì)能力的因素主要有三個(gè)：理解物理教材的能力、理解學(xué)生學(xué)習(xí)困惑的能力和理解物理教學(xué)的能力.下面，筆者從這三個(gè)方面來(lái)談促成高中物理教師教學(xué)設(shè)計(jì)能力提升的策略。

（一）提升“理解物理教材”的能力

1. 凸顯物理教學(xué)的重點(diǎn)難點(diǎn)

一些高中物理教師由于講得過(guò)多，結(jié)果“沖淡了教學(xué)的重點(diǎn)，淹沒(méi)了教學(xué)的難點(diǎn)”.教師只有在深刻理解教材的基礎(chǔ)上修剪無(wú)關(guān)的枝節(jié)，提取精要的內(nèi)容，才能凸顯教學(xué)的重點(diǎn)難點(diǎn).比如，高中“重力 基本相互作用”一節(jié)的教學(xué)，學(xué)生在初中就已學(xué)習(xí)過(guò)力的概念、力的作用效果、力大小的測(cè)量、力的單位、力的三要素、力的圖示、重力的概念、重力大小的計(jì)算、重力的方向等，高中要學(xué)習(xí)的新知識(shí)是重心的概念、物體的重心與何有關(guān)、四種基本相互作用.力的圖示在后續(xù)“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中要用到，力的示意圖是后續(xù)受力分析的基礎(chǔ)，四種基本相互作用是了解性知識(shí)，因此教學(xué)中就要突出“力的圖示和力的示意圖的畫(huà)法”、“重心概念”與“影響重心位置因素”的教學(xué).力的圖示、物體的重心與何有關(guān)是教學(xué)的難點(diǎn).抓住高中物理教學(xué)的重難點(diǎn)，也就把握了高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)的正確方向.

2. 遵循知識(shí)發(fā)生的邏輯循序

高中物理教師如能按照物理知識(shí)發(fā)生的邏輯順序來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)，就會(huì)加寬學(xué)生的思維順序.某教師教“重力 基本相互作用”時(shí)，以一個(gè)“錐體爬坡”的實(shí)驗(yàn)引入課題，指出在學(xué)了本節(jié)課后能解釋這一現(xiàn)象，接著就另起話題講力的概念、力的作用效果、力的圖示、力的示意圖、重力、重心、重心與何有關(guān)，然后再解釋“錐體爬坡”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.“錐體爬坡”實(shí)驗(yàn)在引課中除了起激發(fā)興趣作用外，沒(méi)有多大的效果，反而使學(xué)生學(xué)習(xí)的邏輯順序發(fā)生了中斷.不如將“錐體爬坡”的實(shí)驗(yàn)放到“重心”學(xué)習(xí)之后再來(lái)演示，然后讓學(xué)生解釋這一現(xiàn)象.經(jīng)過(guò)這樣的調(diào)整，知識(shí)的發(fā)生才變得有序.

（二）提升“理解學(xué)習(xí)困惑”的能力

1. 理解學(xué)生是怎么學(xué)習(xí)物理的

知道了學(xué)生是怎么學(xué)習(xí)物理的，才能有針對(duì)性地“為學(xué)生的學(xué)習(xí)而設(shè)計(jì)物理教學(xué)”.比如慣性大小的教學(xué).“慣性是物體本身固有的屬性，慣性的大小與速度無(wú)關(guān)與質(zhì)量有關(guān)，物體的質(zhì)量越大慣性越大.”學(xué)生往往先記住這個(gè)結(jié)論，然后利用這個(gè)結(jié)論去判斷物理現(xiàn)象.實(shí)際上，即使學(xué)生將結(jié)論背得滾瓜爛熟，但慣性的大小為什么與質(zhì)量有關(guān)而與速度無(wú)關(guān)，在他們的心中還是沒(méi)有搞清楚.一到關(guān)鍵時(shí)刻，“速度大慣性大”的念頭仍會(huì)不由自主地冒出來(lái).

2. 于學(xué)習(xí)中的障礙處設(shè)計(jì)教學(xué)

奧蘇伯爾指出：“影響學(xué)習(xí)的唯一最重要的因素，就是學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道了什么.要探明這一點(diǎn)，并應(yīng)據(jù)此進(jìn)行教學(xué).”[1]高中物理教師在了解學(xué)生知道什么的基礎(chǔ)上，判斷學(xué)生學(xué)習(xí)路徑中的障礙，然后根據(jù)這一學(xué)習(xí)障礙選定解決的辦法，幫助學(xué)生排除學(xué)習(xí)障礙.仍以慣性大小的教學(xué)為例來(lái)說(shuō)明.教學(xué)內(nèi)容是：“慣性是物體本身固有的屬性，慣性的大小由物體的質(zhì)量決定與物體的速度無(wú)關(guān).”分析學(xué)生的學(xué)習(xí)障礙：教學(xué)中從“屬性”一下跳到“大小”，學(xué)生的思維發(fā)生了中斷.解決的辦法：在“屬性”（性質(zhì)）與“大小”之間建立一個(gè)中間地帶——“本領(lǐng)”，即“慣性是物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的本領(lǐng)”.理由是“屬性”無(wú)法跟“大小”直接聯(lián)系起來(lái)，而本領(lǐng)有“大小”，本領(lǐng)的大小能跟慣性的大小聯(lián)系起來(lái).因此教師將精力集中到“本領(lǐng)”這個(gè)中間地帶上，才能突破教學(xué)的難點(diǎn).教學(xué)中首先明確“慣性是物體固有的屬性”、“慣性是物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的本領(lǐng)”、“慣性的大小就是物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化本領(lǐng)的大小，因此慣性大小與速度大小無(wú)關(guān)”，然后設(shè)置情境：兩輛相同型號(hào)的卡車，一輛空載，一輛滿載，在相同大小的牽引力作用下，都由靜止開(kāi)始加速至100km/h.問(wèn)：哪一輛卡車啟動(dòng)快？學(xué)生憑生活經(jīng)驗(yàn)可知，空載的卡車啟動(dòng)快，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快，說(shuō)明空載卡車抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的本領(lǐng)??；滿載卡車啟動(dòng)慢，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化慢，說(shuō)明滿載卡車抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的本領(lǐng)大.由此可知，物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化本領(lǐng)的大小與質(zhì)量有關(guān)，由質(zhì)量決定，即慣性的大小由質(zhì)量決定.

（三）提升“理解物理教學(xué)”的能力

理解高中物理教學(xué)主要指理解以下四點(diǎn)：（1）為什么教；（2）教什么；（3）怎么教；（4）教得怎么樣.“為什么教”是高中物理教學(xué)的價(jià)值所在；“教什么”是指高中物理的教學(xué)內(nèi)容；“怎么教”是指高中物理的教學(xué)方法問(wèn)題；“教得怎么樣”是對(duì)高中物理教學(xué)效果的評(píng)價(jià).比如牛頓第三定律的教學(xué).（1）明確教這節(jié)課的價(jià)值.在此之前，我們研究的都是單個(gè)物體，從牛頓第三定律開(kāi)始我們研究的是兩個(gè)物體.牛頓第三定律這節(jié)課是我們從研究單個(gè)物體到研究?jī)蓚€(gè)物體的一個(gè)分界線.（2）清楚這節(jié)課要教的重難點(diǎn)內(nèi)容.關(guān)鍵是講清定律中“總是”兩字.“總是”體現(xiàn)在“靜止物體之間”、“運(yùn)動(dòng)物體之間”（包括做“勻速直線運(yùn)動(dòng)”、“變速直線運(yùn)動(dòng)”和“曲線運(yùn)動(dòng)”的物體之間）.“總是”體現(xiàn)在“固—固”、“固—液”、“固—?dú)狻蔽矬w之間的相互作用.“總是”體現(xiàn)在接觸力這樣、非接觸力也這樣的物理現(xiàn)象中.（3）知道提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的方法.教師分析了“用手背敲桌面，手感到痛”、“人游泳時(shí)手和腳要往后劃水，人才能往前游”兩個(gè)例子，然后指出：第一個(gè)例子是固體與固體之間的相互作用，第二個(gè)例子是固體與液體之間的相互作用，再啟發(fā)學(xué)生，“你覺(jué)得生活中還有什么樣的例子能說(shuō)明其他種類物體之間的相互作用呢？”學(xué)生提出：“直升機(jī)停在空中時(shí)，直升機(jī)的螺旋槳將空氣往下推，對(duì)空氣有往下的作用力，被往下推的空氣對(duì)直升機(jī)有向上的反作用力，使直升機(jī)停在空中.這是固體與氣體之間的相互作用.”學(xué)生在教師所舉例子的基礎(chǔ)上說(shuō)出直升機(jī)的例子，說(shuō)明所學(xué)的知識(shí)發(fā)生了內(nèi)化.通過(guò)這個(gè)教學(xué)過(guò)程提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)——對(duì)生活現(xiàn)象的物理學(xué)反思.（4）評(píng)價(jià)這節(jié)課的教學(xué)效果.教師問(wèn)：“馬拉車勻速前進(jìn)時(shí)，馬對(duì)車的拉力等于車對(duì)馬的拉力；馬拉車加速前進(jìn)時(shí)，馬對(duì)車的拉力大于車對(duì)馬的拉力.這種說(shuō)法對(duì)嗎，請(qǐng)說(shuō)明理由.”目的是檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果.

二、促成高中物理教師教學(xué)設(shè)計(jì)能力提升的途徑

促成高中物理教師教學(xué)設(shè)計(jì)能力提升的途徑主要有兩個(gè)，開(kāi)展高中物理說(shuō)課活動(dòng)和撰寫(xiě)高中物理教學(xué)故事.兩者各有側(cè)重，互為補(bǔ)充，相輔相成.前者是一種依賴于教學(xué)同伴的合作活動(dòng)，需通過(guò)教學(xué)同伴的合作研究才能展開(kāi)，如有專家的參與指導(dǎo)，就能迅速地提升高中物理教師的教學(xué)設(shè)計(jì)能力.這是一項(xiàng)針對(duì)某一節(jié)完整教學(xué)內(nèi)容所開(kāi)展的研究活動(dòng).后者是一種依賴于教師自身個(gè)體的反思活動(dòng)，需用教學(xué)理論拷問(wèn)教學(xué)事件，經(jīng)教學(xué)分析，形成個(gè)性化的教學(xué)主張.這是一項(xiàng)針對(duì)教學(xué)內(nèi)容某一局部細(xì)節(jié)或整體架構(gòu)所開(kāi)展的研究活動(dòng).

（一）開(kāi)展高中物理說(shuō)課活動(dòng)

說(shuō)課是一項(xiàng)要求說(shuō)課者說(shuō)清教什么、怎么教、為什么這么教的教研活動(dòng).如果在高中物理說(shuō)課中能說(shuō)清楚這些要素，那么上述“理解物理教學(xué)”的策略就落到了實(shí)處.它能有效地促成高中物理教師教學(xué)設(shè)計(jì)能力的提升.比如“自由落體運(yùn)動(dòng)”一節(jié)的說(shuō)課.（1）討論輕、重物體誰(shuí)下落得快.教師演示一顆粉筆頭和一張白紙?jiān)诘雀咛庒尫耪l(shuí)先下落的實(shí)驗(yàn)，提出問(wèn)題：是否重的物體一定比輕的物體下落快？教師讓學(xué)生在提供的粉筆頭、一張白紙、半張白紙這三樣?xùn)|西中選擇合適的器材來(lái)證明自己的觀點(diǎn).目的是激發(fā)學(xué)生的求異思維，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力.學(xué)生將揉成一團(tuán)的半張白紙與平鋪的一張白紙?jiān)诘雀咛庒尫?，得出輕的物體下落快.學(xué)生將揉成一團(tuán)的半張白紙與揉成一團(tuán)的一張白紙?jiān)诘雀咛庒尫?，得出輕的物體與重的物體下落一樣快.在不同條件下得出了三個(gè)不同的結(jié)論.為了追求科學(xué)規(guī)律的簡(jiǎn)潔性，我們循著歷史的足跡探詢物理的基本規(guī)律.教師介紹伽利略的“落體悖論”思想，否定了亞里士多德“重的物體比輕的物體下落快”的結(jié)論.目的是讓學(xué)生經(jīng)歷物理思辨的邏輯推理過(guò)程，感受物理思維的偉大力量.然后提出伽利略的結(jié)論同剛才學(xué)生實(shí)驗(yàn)所得出的結(jié)論不一致，到底是什么原因干擾了我們對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究？再利用“牛頓管”實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證伽利略的想法.比較牛頓管在“抽掉少許空氣”、“抽掉較多空氣”、“盡可能多地抽掉空氣”的不同條件下金屬片、羽毛下落快慢的實(shí)驗(yàn)，推想在真空環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再播放月球上宇航員的落體實(shí)驗(yàn).讓學(xué)生經(jīng)歷“問(wèn)題→實(shí)驗(yàn)→推理→牛頓管實(shí)驗(yàn)→月球上的實(shí)驗(yàn)”這一過(guò)程，充分感受到邏輯推理與實(shí)驗(yàn)完美結(jié)合的美妙之處.進(jìn)一步明確了在不考慮空氣阻力，只考慮所受重力的情況下，重的物體與輕的物體下落得一樣快.由此建立了自由落體運(yùn)動(dòng)的理想模型.目的是讓學(xué)生體驗(yàn)到物理模型的建立過(guò)程.（2）自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì).通過(guò)模型的建立，得出自由落體運(yùn)動(dòng)的定義，明確自由落體運(yùn)動(dòng)的條件.提出問(wèn)題：自由落體運(yùn)動(dòng)是一種什么樣的加速直線運(yùn)動(dòng)，是勻加速直線運(yùn)動(dòng)還是變加速直線運(yùn)動(dòng)？怎么證明？在學(xué)生提出方案的基礎(chǔ)上教師做自由落體運(yùn)動(dòng)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn).教師將“能發(fā)出紫外線的頻率可調(diào)的LED頻閃光源球（如頻率調(diào)至50Hz）”靜止釋放，利用小球發(fā)出的紫外線使貼在黑板上的涂有熒光物質(zhì)的光影畫(huà)布感光.在光影畫(huà)布上鋪一張透明塑料膜，當(dāng)光影畫(huà)布感光后，用記號(hào)筆在塑料膜上做下記號(hào)，就可利用塑料膜來(lái)研究小球做自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，求出下落加速度的大小.目的是通過(guò)創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)達(dá)到頻閃照相的效果，以方便地研究落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和求出落體加速度的大小.再用PPT展示一張排列雜亂的不同緯度處重力加速度值的表格，讓學(xué)生尋找g的規(guī)律.目的是打亂書(shū)上表格按緯度增大g增大的排列順序，避免一眼就能看出結(jié)果、缺少思維含量的做法.（3）自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和應(yīng)用.讓學(xué)生通過(guò)回憶初速為零勻加速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)推導(dǎo)出自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.通過(guò)破解“時(shí)間尺”測(cè)量同學(xué)反應(yīng)時(shí)間的秘密達(dá)到學(xué)以致用，靈活運(yùn)用物理規(guī)律的目的.

（二）撰寫(xiě)高中物理教學(xué)故事

高中物理教學(xué)故事是通過(guò)教師親身經(jīng)歷的教學(xué)事件，包括教師自己教學(xué)中發(fā)生的教學(xué)事件和觀課中發(fā)現(xiàn)的教學(xué)事件，運(yùn)用教學(xué)理論進(jìn)行教學(xué)分析，由此產(chǎn)生個(gè)性化教學(xué)主張的一種敘事形式.高中物理教師可采用“一則自身親歷的教學(xué)事件+教學(xué)分析+由此產(chǎn)生的教學(xué)主張”的寫(xiě)法撰寫(xiě)教學(xué)故事，通過(guò)分析形成自己的教學(xué)主張來(lái)提升教學(xué)設(shè)計(jì)的能力.它具有親身經(jīng)歷、短小精煉、啟迪教學(xué)智慧、便于改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)的鮮明特征.當(dāng)積累的高中物理教學(xué)故事多了后，還可將某幾則相關(guān)聯(lián)的教學(xué)故事組成一個(gè)“教學(xué)故事串”，提煉出新的教學(xué)主張.比如關(guān)于彈力的教學(xué)故事串.

教學(xué)故事1：教師先展示一副動(dòng)漫圖片：（如圖1所示）一顆橡皮子彈擊中動(dòng)漫人物路飛的大肚.然后解說(shuō)，路飛的大肚將橡皮子彈反彈回去，說(shuō)明路飛的大肚對(duì)子彈有彈力的作用.

教學(xué)分析1：第一，高一學(xué)生中不識(shí)路飛為何人的有很多，只有平時(shí)喜愛(ài)動(dòng)漫的同學(xué)才熟悉.教學(xué)中引用路飛的例子并不適宜.第二，一副肚皮畫(huà)得這么夸張而又是靜態(tài)的圖片離現(xiàn)實(shí)生活太過(guò)遙遠(yuǎn)，且在現(xiàn)實(shí)生活中一顆高速飛行的玩具子彈擊中人的肚皮也是一件相當(dāng)危險(xiǎn)的事情，物理教學(xué)中不宜宣揚(yáng)這種危險(xiǎn)的事情.第三，人的肚皮是柔軟的，不可能將高速飛行的橡皮子彈反彈回去，這與動(dòng)漫情境截然不同.第四，完全可用一個(gè)真實(shí)的簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明彈力的產(chǎn)生過(guò)程.比如，被壓縮的彈簧一端固定，另一端與小車接觸，放手后被壓縮的彈簧在恢復(fù)原長(zhǎng)的過(guò)程中將與之接觸的小車彈出去，說(shuō)明被壓縮的彈簧對(duì)與之接觸的小車產(chǎn)生了彈力的作用.

教學(xué)主張1：拒絕虛構(gòu)的漫畫(huà)，采用真實(shí)的實(shí)驗(yàn).

教學(xué)故事2：上課所用的黑板能在水平方向上沿黑板槽靈活推動(dòng).教師在黑板槽的底部放置一面平面鏡，在黑板前方一兩米處的桌面上安放一支亮著的激光筆，激光筆發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后照到天花板上，然后請(qǐng)一位學(xué)生上臺(tái)沿垂直黑板面的方向推黑板，結(jié)果天花板上的激光亮點(diǎn)發(fā)生了明顯的移動(dòng).教師總結(jié)說(shuō)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)利用了“光杠桿”放大微小形變的設(shè)計(jì)思想，天花板上激光亮點(diǎn)的移動(dòng)說(shuō)明黑板受力時(shí)發(fā)生了微小的形變.

教學(xué)分析2：由于黑板槽縫隙的影響，黑板受學(xué)生推力時(shí)在可移動(dòng)槽內(nèi)的移動(dòng)距離要遠(yuǎn)大于黑板受壓發(fā)生的微小形變.因此天花板上光點(diǎn)的明顯移動(dòng)主要是由于黑板在可移動(dòng)槽內(nèi)的偏移引起的.因此這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)是一個(gè)偽實(shí)驗(yàn).

教學(xué)主張2：要真實(shí)驗(yàn)不要偽實(shí)驗(yàn).在利用“放大法”觀看微小形變的實(shí)驗(yàn)中，既經(jīng)典巧妙又易做的當(dāng)數(shù)按壓扁玻璃瓶的實(shí)驗(yàn)，只要將一個(gè)帶有細(xì)管瓶塞塞入盛滿紅墨水的扁玻璃瓶中，就可操作.這個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器易得，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯.可惜上課教師沒(méi)有采用這個(gè)簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn).

將教學(xué)故事1與教學(xué)故事2組成一個(gè)教學(xué)故事串，可以形成新的教學(xué)主張.

新的教學(xué)主張：高中物理的“實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀”——實(shí)驗(yàn)教學(xué)要多做、巧做、真做.多做實(shí)驗(yàn)指對(duì)于可以做出的實(shí)驗(yàn)就不要用圖片，應(yīng)多做實(shí)驗(yàn)用實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)理.巧做實(shí)驗(yàn)指實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了巧妙的物理思維方法.如上述玻璃瓶實(shí)驗(yàn)就運(yùn)用了物理學(xué)中的“放大”思想.真做實(shí)驗(yàn)指要拒絕虛假的實(shí)驗(yàn)做真實(shí)的實(shí)驗(yàn).

總之，高中物理教師在開(kāi)展教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)如始終堅(jiān)持將提升“理解物理教材”的能力、“理解學(xué)習(xí)困惑”的能力和“理解物理教學(xué)”的能力放在首位，在教學(xué)反思中以“開(kāi)展高中物理說(shuō)課活動(dòng)”和“撰寫(xiě)高中物理教學(xué)故事”為載體，必將迎來(lái)自身教學(xué)設(shè)計(jì)能力的進(jìn)一步提升.

參考文獻(xiàn)：

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