活動(dòng)：初中物理概念教學(xué)設(shè)計(jì)的有效載體

鄭克東

摘? ? 要：物理概念教學(xué)中，由于教學(xué)只注重傳授而忽略概念的建構(gòu)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)概念理解膚淺，概念應(yīng)用時(shí)總犯錯(cuò).實(shí)踐證明，活動(dòng)是有效載體.活動(dòng)視域下概念教學(xué)設(shè)計(jì)的要義是在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的情境驅(qū)動(dòng)下操作、體驗(yàn)，在任務(wù)改造的活動(dòng)中解決認(rèn)知沖突，在具身感知的活動(dòng)中建立模型，在理論探究的活動(dòng)中論證模型，在模型應(yīng)用的活動(dòng)中遷移認(rèn)知.

關(guān)鍵詞：概念教學(xué);教學(xué)設(shè)計(jì);電流的磁場(chǎng)

物理概念是客觀事物關(guān)于物理的共同屬性和本質(zhì)特征在人們頭腦中的反映，是客觀事物的抽象.現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為概念是主體與客體的中介，活動(dòng)是主客體間的相互作用.因而，促進(jìn)概念形成的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)該在感知活動(dòng)階段引發(fā)主客體相互作用，通過(guò)活動(dòng)初建結(jié)構(gòu)，形成“隱概念”;在具體運(yùn)演階段，通過(guò)概念活動(dòng)，形成“初概念”;在形式運(yùn)演階段，通過(guò)理念探究活動(dòng)，形成“邏輯概念”[1].活動(dòng)視域下的教學(xué)設(shè)計(jì)理念是活動(dòng)促進(jìn)人的發(fā)展[2]，主要任務(wù)就是設(shè)定適宜的活動(dòng)目標(biāo)，設(shè)計(jì)出學(xué)生參與的活動(dòng)，提供為達(dá)到目標(biāo)所需要的活動(dòng)方法和條件，讓學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)在活動(dòng)中生長(zhǎng)，思維在活動(dòng)深化，向著利于自身發(fā)展的方向轉(zhuǎn)變.

物理概念有很多，但大多可以化歸為幾個(gè)核心概念.“場(chǎng)”就是那為數(shù)不多的核心概念，“電流磁場(chǎng)”在初中生看來(lái)，雖然是 “磁場(chǎng)”的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，但更是新概念的建立，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察、經(jīng)驗(yàn)事實(shí)等一系列實(shí)踐和理論的探究活動(dòng)，建立起物理概念的系統(tǒng)結(jié)構(gòu).現(xiàn)擷取“電流的磁場(chǎng)”的幾個(gè)設(shè)計(jì)片段進(jìn)行分析，以期為以活動(dòng)為載體的概念教學(xué)設(shè)計(jì)提供開(kāi)展的范例.

一、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，激活認(rèn)知需要

主體活動(dòng)的主動(dòng)性是活動(dòng)視域下教學(xué)設(shè)計(jì)的重要原則，其基本要求是：從實(shí)際問(wèn)題開(kāi)始，激發(fā)主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī).初中物理中主要通過(guò)差異性實(shí)驗(yàn)、情境模擬、生活事例等途徑創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的情境.此階段，筆者通過(guò)三個(gè)活動(dòng)創(chuàng)設(shè)情境，以便學(xué)生認(rèn)識(shí)通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng).

活動(dòng)1：魔盒推開(kāi)旁邊的小磁針

器材：魔盒（外貼紅藍(lán)兩色貼紙，內(nèi)裝由螺線管、導(dǎo)線、電源、開(kāi)關(guān)組成的電路）、菱形磁針.

現(xiàn)象：魔盒的一端靠近磁針，磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn).

問(wèn)題：猜猜里面有什么機(jī)關(guān)？

操作：拆開(kāi)第一層盒，出現(xiàn)標(biāo)有NS的盒子，繼續(xù)拆，出示螺線管.

總結(jié)：揭示課題并板書(shū).

活動(dòng)2：小磁針偏轉(zhuǎn)了

操作：讀讀實(shí)驗(yàn)說(shuō)明書(shū)，如圖1，按電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察.

問(wèn)題：小磁針偏轉(zhuǎn)了，說(shuō)明了什么？

總結(jié)：通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)，這種現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng).

活動(dòng)3：回看視頻

問(wèn)題：你有什么新發(fā)現(xiàn)？（兩次小磁針偏轉(zhuǎn)方向相反，導(dǎo)線中電流方向不同）

總結(jié)：通電導(dǎo)體周圍有磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與電流的方向有關(guān).

三個(gè)活動(dòng)中三個(gè)問(wèn)題串起一個(gè)認(rèn)知鏈，問(wèn)題1“盒子里有什么機(jī)關(guān)讓小磁針偏轉(zhuǎn)”，不僅能激發(fā)學(xué)生的好奇心，而且還能讓學(xué)生勾連已有知識(shí)，為學(xué)習(xí)“電流的磁場(chǎng)”做好準(zhǔn)備.問(wèn)題2“小磁針偏轉(zhuǎn)說(shuō)明了什么”，促使學(xué)生激活認(rèn)知結(jié)構(gòu)，迅速提取出有用信息（磁場(chǎng)對(duì)放入其中的小磁針有力的作用）對(duì)眼前的現(xiàn)象進(jìn)行分析判斷.問(wèn)題3“你有什么新發(fā)現(xiàn)”， 激化學(xué)生的認(rèn)知思維，發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線周圍不僅存在磁場(chǎng)，而且其磁場(chǎng)方向與電流方向有關(guān).

二、改造任務(wù)，觸發(fā)認(rèn)知沖突

主體活動(dòng)的建構(gòu)性指出主體活動(dòng)的本質(zhì)是一種指向活動(dòng)對(duì)象的主動(dòng)建構(gòu)、積極探索、不斷改造的過(guò)程.此階段，要求活動(dòng)設(shè)計(jì)能夠改造任務(wù)，在觸發(fā)認(rèn)知沖突的過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究與建構(gòu).通電螺線管周圍的磁場(chǎng)由若干通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)疊加形成的，但不少老師設(shè)計(jì)的教學(xué)思路是先教通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)，然后直接轉(zhuǎn)到通電螺線管周圍的磁場(chǎng).這樣的設(shè)計(jì)，跳過(guò)兩者之間的邏輯，雖然學(xué)生接受了結(jié)論，但心中仍有這樣的困惑：為什么研究了通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)后就想到研究通電螺線管呢？為此，設(shè)計(jì)以下的活動(dòng)，消除學(xué)生的疑惑，幫助學(xué)生理清兩種磁場(chǎng)間的內(nèi)在關(guān)系.

活動(dòng)4：增強(qiáng)通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)

任務(wù)：一根通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)很弱，不增加器材，怎樣才能增強(qiáng)它的磁場(chǎng)呢？

操作：用一根導(dǎo)線對(duì)折，通電后靠近小磁針，學(xué)生觀察小磁針偏轉(zhuǎn)的角度.

問(wèn)題：小磁針不偏轉(zhuǎn)，怎么回事？

解釋：對(duì)折后兩股導(dǎo)線中的電流方向相反，產(chǎn)生的兩個(gè)磁場(chǎng)相互抵消.

改造：將對(duì)折的導(dǎo)線繞成一個(gè)圈拉開(kāi)，再靠近小磁針試試.

操作：老師將對(duì)折拉開(kāi)的兩股導(dǎo)線繞成一圈，想要繼續(xù)增強(qiáng)通電導(dǎo)線的磁場(chǎng)，你會(huì)怎么做？（學(xué)生想到繼續(xù)繞下去）

總結(jié)：把導(dǎo)線繞在圓筒上就制成了螺線管，法國(guó)科學(xué)家阿拉戈、安培等發(fā)現(xiàn)螺線管能像天然磁石一樣吸引鐵屑.

上述活動(dòng)中，學(xué)生在完成 “增強(qiáng)一根通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)” 的改造性任務(wù)中，用活動(dòng)教學(xué)倡導(dǎo)的主動(dòng)學(xué)習(xí)方式，經(jīng)歷了任務(wù)活動(dòng)的探究過(guò)程：分析學(xué)習(xí)材料發(fā)現(xiàn)對(duì)折后的兩股通電導(dǎo)線不能使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，“只有一根導(dǎo)線，又要增強(qiáng)磁場(chǎng)”的兩難情境，引起認(rèn)知沖突.將材料細(xì)節(jié)與已有知識(shí)進(jìn)行對(duì)應(yīng)分析，啟發(fā)學(xué)生積極思維，發(fā)現(xiàn)“對(duì)折后的兩股導(dǎo)線中電流方向相反產(chǎn)生的磁場(chǎng)相抵”的問(wèn)題，最后在任務(wù)改造中完成從具體到抽象再到具體的認(rèn)識(shí)小循環(huán)，領(lǐng)悟方法、學(xué)會(huì)知識(shí)、發(fā)展能力.

三、具身認(rèn)知，建立認(rèn)知模型

主體活動(dòng)的實(shí)踐性強(qiáng)調(diào)借助一定的物質(zhì)手段，讓學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做、教學(xué)做合一的具身認(rèn)知中，建立起認(rèn)知模型.此階段，具身認(rèn)知的概念教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，要求有兩點(diǎn)：一是有階段性，梯度分明的活動(dòng)，可以讓對(duì)象明確具體可感，模型理解有層次、有深度[3]，二是有可操作性，具身可感的活動(dòng)，利于學(xué)生從身心感受出發(fā)，進(jìn)行總結(jié)概括、理性思辨.電流的磁場(chǎng)是看不見(jiàn)、摸不著但又客觀存在的，比較抽象，如果設(shè)計(jì)離身的認(rèn)知學(xué)習(xí)活動(dòng)，那么建立起來(lái)的電流磁場(chǎng)模型就會(huì)搖搖晃晃.下面通過(guò)兩個(gè)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電流磁場(chǎng)的具身認(rèn)知目標(biāo).