蓋家祥

摘? ?要：本文以功的教學為例，分析幾種教學設(shè)計的優(yōu)缺點，給出基于邏輯重演的概念教學設(shè)計，讓學生體驗思維創(chuàng)新，使教學經(jīng)歷從完成三維目標到培養(yǎng)核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：物理觀念;概念教學;功

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2019）3-0012-3

物理學科核心素養(yǎng)是學生通過學科的學習應具有的關(guān)鍵能力和必備品格。其包括相互聯(lián)系的四部分：物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任。其中，物理觀念在核心素養(yǎng)四部分中占據(jù)了基礎(chǔ)地位。建構(gòu)物理觀念的過程也是學生科學思維的過程，是科學探究、科學態(tài)度與責任發(fā)展的前提。教學實踐中，科學地進行物理核心概念的教學是建構(gòu)物理觀念的重要基礎(chǔ)。只有科學地建立起物理概念，才能科學地探究和理解物理規(guī)律，頭腦中才能提煉和升華出物理觀念。

在物理概念教學中，功與能量是難點，在學生學習了功的概念后進行提問：到底何為功？一大部分學生機械地回答了公式W=Fs。這種基于數(shù)學關(guān)系的記憶表達顯然不是核心素養(yǎng)視域下的物理觀念。究其原因，一定是教學實踐中概念教學的設(shè)計偏離了核心素養(yǎng)的要求。在概念教學過程中，學生建構(gòu)何種物理觀念，關(guān)鍵在于教師的教學設(shè)計。

學者古德萊德把課程分為五類：理想課程、正式課程、領(lǐng)會課程、實行課程與經(jīng)驗課程。從專家機構(gòu)提出的理想課程，到學生實際體驗到的經(jīng)驗課程，關(guān)鍵在于教師把領(lǐng)會到的課程設(shè)計為實行的課程。

初中物理與高中物理都有關(guān)于功概念的教學，高中階段教材在引入功時，一般都從功能關(guān)系入手，也即認為學生在已有能量的前概念后，從“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”的角度介紹定義這個物理量的必要性，一般學生較易于接受。但在初中階段，課程設(shè)置上先有功再有能，能量的概念建立在功的概念基礎(chǔ)之上，在功的概念教學中，無能量概念而介紹功，給學生造成了認知的困難。

下面展示幾種功的概念教學的設(shè)計處理方式并進行分析。

設(shè)計1：各教材引入功的概念的比較

①直接定義方式

通過推物體水平運動或者提拉物體豎直上升的情境，給出定義：功等于力和物體在力的方向上通過的距離的乘積。北師大版、粵滬版、教科版、人教版、上教版、蘇科版等教材基本均采用直接定義的方式給出功的概念。情境舉例如圖1所示。

②數(shù)據(jù)分析方式

滬科版教材在引入機械功的概念時，以滑輪提重物的情境（如圖2所示），引導學生分析出手施加的力與繩子自由端運動的距離的乘積約等于物重與物體上升距離的乘積，即Fs=Gh，定義出這個有意義的乘積等量即為功。

對比各版本教材的引入設(shè)計，可以發(fā)現(xiàn)，第一種方式直接定義出功的概念，雖簡單明了但不符合認知規(guī)律，學生對為什么這樣定義功會存有疑問。第二種方式通過數(shù)據(jù)分析探究出Fs=Gh這個“乘積等量”，鍛煉了學生分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問題的能力，但是這個“乘積等量”的意義究竟如何，教材的一句話“其他機械也是如此，可見這個乘積是一個有意義的物理量”[1]顯然不能說服學生。

設(shè)計2：根據(jù)教學重演論設(shè)計引入功的概念

教學重演論認為，學生學習科學概念的過程就是人類科學研究過程的重演[2]。工業(yè)革命時期，工程師為了衡量蒸汽機的效能，建立了功的概念。據(jù)此，可以設(shè)計蒸汽機豎直提升重物或者水平拉動物體的情境，讓學生比較蒸汽機干活的多少，建立功的概念。一臺蒸汽機先后提升同一500 N重物1 m和2 m，比較兩次干活的多少;蒸汽機先后提升500 N和200 N一大一小兩個重物1 m高度，比較兩次干活的多少;蒸汽機第一次提升500 N大重物1 m，第二次提升200 N小重物2 m，比較兩次干活的多少。經(jīng)歷三次比較，學生意識到若要衡量蒸汽機干活的多少，力和距離是兩個都要考慮的因素，且力和距離的增多都會使得蒸汽機干活更多。又由于不同物理量相加無意義，所以干活的多少可以用力和距離的乘積這種最簡單的方式定義出來，將功從形式上理解為力在距離上的一種積累。在教學實踐中，不少教師變換蒸汽機這種與學生經(jīng)驗偏離較遠的情境，將情境生活化，學生更易于接受并引發(fā)學生積極的思考。如建立情境：搬運一大一小兩堆磚，大堆搬運距離近，小堆搬運距離遠，哪堆支付費用多？這種情境的邏輯與物理學史中工程師衡量蒸汽機效能的邏輯相同，可認為是邏輯上的重演論。相對于教學重演論來說，這種簡化的生活化的情境刨除了蒸汽機提拉重物情境的傳動等無關(guān)因素的影響，更容易突出思維本質(zhì)。

設(shè)計3：體驗式邏輯重演設(shè)計引入功的概念

設(shè)計2的教學重演設(shè)計相對于設(shè)計1的教材設(shè)計，更符合人類的認知規(guī)律，有助于建構(gòu)物理觀念，而生活化的邏輯重演設(shè)計則拉近了情境與學生的距離。但是這些設(shè)計都是非體驗的，必須借助言語的直觀或者模象的直觀來創(chuàng)設(shè)情境。筆者在教學實踐中，設(shè)計了基于重演論的學生可參與并直接體驗的實驗環(huán)節(jié)，利用實物直觀，在邏輯上重演了科學家建立功的概念的過程，深化了學生物理觀念的建構(gòu)。

將紙巾團成紙團，用一長一短兩段紙管作為發(fā)射裝置，如圖3所示。

通過上述分析可見，在物理核心概念的教學中，基于體驗式邏輯重演的教學設(shè)計符合人類認知發(fā)展的規(guī)律。物理本質(zhì)、邏輯關(guān)系和數(shù)學思維在學生頭腦中重演，生活化的情境和可執(zhí)行的過程，讓絕大多數(shù)普通人體驗了科學家等科學界中的“關(guān)鍵少數(shù)”的思維創(chuàng)新，使學生既落實了基本知識與基本技能，又在解決可執(zhí)行的任務(wù)過程中鍛煉了發(fā)現(xiàn)問題和分析解決問題的能力，有了可體驗的情感、態(tài)度與價值觀的升華。更重要的是，創(chuàng)新的設(shè)計使學生在有限的時間、空間里獲得了人類認知史上的間接經(jīng)驗與直接經(jīng)驗的集合體，使教學經(jīng)歷了從完成三維目標到培養(yǎng)核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變[3]，凸顯了自然主義和實用主義色彩。

參考文獻：

[1]廖伯琴.義務(wù)教育教科書·物理（八年級）[M].上海：上?？茖W技術(shù)出版社，2012：195.

[2]張紅霞.教育重演論與中國教育改革[J].教育研究，1998（2）：60-63.

[3]郭玉英.從三維課程目標到物理核心素養(yǎng)[J].物理教學，2017（11）：1-8.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）