核心素養(yǎng)視域下物理習(xí)題專題的教學(xué)轉(zhuǎn)變*

董光順 李志堅(jiān)

摘? ? 要：核心素養(yǎng)作為課堂教學(xué)的價(jià)值歸屬，不僅需要踐行于新課教學(xué)，同樣應(yīng)該根植于習(xí)題教學(xué).核心素養(yǎng)視域下的習(xí)題教學(xué)高度符合了深度學(xué)習(xí)的基本特征，指向?qū)W生核心素養(yǎng)培育的課堂教學(xué)有利于喚醒學(xué)生開展深度學(xué)習(xí).

關(guān)鍵詞：習(xí)題教學(xué);核心素養(yǎng);動態(tài)平衡

學(xué)科核心素養(yǎng)的提出廣泛地推動了圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)研究和實(shí)踐.以物理學(xué)科為例，在以培育學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)的課堂（新課教學(xué)）實(shí)踐中，教學(xué)設(shè)計(jì)的思路和教師的教學(xué)行為都發(fā)生了可感知的變化.然而，相比于新課教學(xué)，習(xí)題教學(xué)改革卻缺乏有力的理論支撐.

一、習(xí)題教學(xué)的變革思路

從教學(xué)的價(jià)值視角看，物理核心素養(yǎng)作為物理學(xué)科教學(xué)的價(jià)值歸宿，我們需要在習(xí)題教學(xué)中正確理解習(xí)題的學(xué)習(xí)內(nèi)涵，還原習(xí)題課的教學(xué)價(jià)值，探尋學(xué)科核心素養(yǎng)在習(xí)題教學(xué)活動中的合理表達(dá)，才有可能探得習(xí)題教學(xué)改革的有效路徑.

二、核心素養(yǎng)視域下習(xí)題教學(xué)的價(jià)值重塑

物理學(xué)科核心素養(yǎng)高度概括了學(xué)生經(jīng)歷物理學(xué)習(xí)后應(yīng)該習(xí)得的必備品格和關(guān)鍵能力，它不僅適用于新課教學(xué)，同樣應(yīng)該植根于習(xí)題教學(xué)中.

物理習(xí)題是編制者將自然界和社會生活中客觀存在的物理現(xiàn)象和事物通過建模、賦值處理后形成的一種教學(xué)素材.問題情境是核心素養(yǎng)發(fā)展的最佳場域，學(xué)生在完整的問題解決過程中，至少需要依次經(jīng)歷：還原題境、關(guān)聯(lián)知識、信息加工、科學(xué)推理、演算表達(dá)等重要過程.若參照核心素養(yǎng)的話語體系，我們可以將上述過程概括為：以物理觀念為基礎(chǔ)，在科學(xué)思維參與下，以獲得有效策略為目的的科學(xué)探究活動.

三、探尋核心素養(yǎng)在習(xí)題教學(xué)中的合理表達(dá)

關(guān)于核心素養(yǎng)的培育，彭前程從教學(xué)設(shè)計(jì)層面明確指出：突出核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)該是“思維型教學(xué)”.思維型教學(xué)的大致流程是：創(chuàng)設(shè)情景—提出問題—自主探究—總結(jié)反思—應(yīng)用遷移[1].

為了探尋核心素養(yǎng)在習(xí)題教學(xué)中的培育路徑，筆者在觀摩全區(qū)骨干教師優(yōu)質(zhì)課展示時(shí)，細(xì)致地梳理了以“共點(diǎn)力動態(tài)平衡”為主題開展的多節(jié)異構(gòu)課.我們發(fā)現(xiàn)不同的授課教師在開展解題方法的教學(xué)時(shí)，幾乎都采用“知識回顧—例題講析—方法提煉—變式遷移”的傳統(tǒng)習(xí)題教學(xué)流程，教師習(xí)慣以例題為載體，偏重以講授的方式將解題經(jīng)驗(yàn)和技巧向?qū)W生直接傳授.我們很難在這種一線教師普遍采用的習(xí)題教學(xué)程序中感知到核心素養(yǎng)的撫育痕跡.筆者以相同的課題為例，做如下探索.

（一）嘗試將物理觀念向物理應(yīng)用觀念轉(zhuǎn)化

學(xué)生在新課教學(xué)中習(xí)得的相互作用觀念，是由核心概念和規(guī)律通過提煉和升華而形成的知識網(wǎng)絡(luò).我們認(rèn)為，在解決問題時(shí)，學(xué)生不僅要能準(zhǔn)確調(diào)用物理觀念中的核心知識，還需要具備對問題情境的分析和建模能力，掌握解決問題時(shí)的程序性知識，學(xué)生才能夠生成解決問題的恰當(dāng)策略.我們將這種可以直接應(yīng)用于解決問題的較為綜合的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)稱為“應(yīng)用物理觀念”.例如，學(xué)生在處理三力靜態(tài)平衡問題時(shí)熟練掌握的“已整合好”的能力，就是解決多力平衡問題、動態(tài)平衡問題時(shí)需要具備的應(yīng)用觀念.這里“已整合好”的認(rèn)知能力主要包括：問題情境分析（或建模）能力、相互作用觀念中的相關(guān)內(nèi)容、處理力學(xué)問題的程序性知識和基礎(chǔ)思維.

教學(xué)片段1：形成“三力動態(tài)平衡”相關(guān)的物理應(yīng)用觀念

第一步：重視原始問題情境，構(gòu)建理想模型

創(chuàng)設(shè)情景：如圖1所示，用網(wǎng)兜將籃球懸掛在豎直墻壁上，則球?qū)Ρ诘淖饔昧κ嵌嗌伲?/p>

活動：學(xué)生通過模型構(gòu)建，將原始問題轉(zhuǎn)化成如圖2所示的物理模型.

第二步：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究

活動1：學(xué)生利用天平、量角器測量籃球質(zhì)量和繩墻夾角，采集數(shù)據(jù).

活動2：分析問題情境的“基本”特征，被懸掛起的籃球保持靜止，籃球處于受力平衡狀態(tài).

第三步：調(diào)用相互作用觀念中的最關(guān)聯(lián)知識

（1）核心規(guī)律：物體受力平衡時(shí)合外力為零，在三力平衡狀態(tài)下，任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力平衡.

（2）核心知識：力的矢量合成法則.

（3）相關(guān)知識：三角函數(shù).

第四步：對科學(xué)探究過程進(jìn)行論證

如圖3所示，在繩端栓連力傳感器測出繩子受力大小，與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證.

第五步：幫助學(xué)生形成應(yīng)用觀念

學(xué)生經(jīng)歷上述學(xué)習(xí)體驗(yàn)后，有助于識別和分析該問題的“基本”情景特征，掌握處理該類問題的核心程序，建立科學(xué)的問題模型，精準(zhǔn)調(diào)用物理觀念中相關(guān)的核心知識，從而形成解決動態(tài)平衡問題的“應(yīng)用觀念”，應(yīng)用物理觀念所包含的基本要素如圖4所示.

教學(xué)評析：物理觀念在人腦中的儲存，主要是依賴核心概念和規(guī)律在生成過程中所經(jīng)歷的探究情境，而物理應(yīng)用觀念的儲存則是以問題情境的特征作為主要的聯(lián)結(jié)方式.物理應(yīng)用觀念促進(jìn)物理觀念向應(yīng)用方向構(gòu)建和發(fā)展，更加清晰地統(tǒng)攝和整合了物理觀念與社會生活之間的聯(lián)系，其基本關(guān)系如圖5所示.

學(xué)生只有形成清晰的物理應(yīng)用觀念，在解決具體問題時(shí)，才能夠通過問題情景的特征引起足夠的思考動力，并形成明確的思考定向.

不難發(fā)現(xiàn)，在習(xí)題教學(xué)中，我們以實(shí)際問題作為載體，讓學(xué)生經(jīng)歷物理觀念向物理應(yīng)用觀念轉(zhuǎn)變的學(xué)習(xí)過程時(shí)，同樣從核心素養(yǎng)層面強(qiáng)化了“科學(xué)探究”和“科學(xué)思維”（模型構(gòu)建、科學(xué)論證）.

（二）創(chuàng)設(shè)科學(xué)探究體驗(yàn)，生成解決問題的核心方法

學(xué)生經(jīng)歷解決物理問題的過程就是科學(xué)探究的過程，習(xí)題教學(xué)中核心方法的生成與新課學(xué)習(xí)中核心規(guī)律的探究十分相似.我們需要在核心方法的探究中重視科學(xué)思維的融入，凸顯分析綜合、推理論證和辨析創(chuàng)造的思維活動痕跡.

教學(xué)片段2：生成動態(tài)平衡問題中的核心方法：“動態(tài)三角形法”

第一步：教師呈現(xiàn)進(jìn)階問題——動態(tài)平衡問題

問題：如圖1所示，若我們將懸掛籃球的細(xì)繩緩慢縮短，則墻壁對籃球的彈力如何變化？

第二步：學(xué)生調(diào)用已初步形成的物理應(yīng)用觀念嘗試解決問題

活動1：學(xué)生進(jìn)行問題情景分析，然后通過信息加工（識別問題的“基本”信息點(diǎn)：即籃球“受三力作用平衡”），便能快速調(diào)用已內(nèi)化的物理應(yīng)用觀念，獲得如圖6所示的籃球的受力關(guān)系N=mg·tan[θ].

活動2：通過繩墻夾角的變化，分析彈力大小變化.（備注：人教版高一數(shù)學(xué)還沒有開始三角函數(shù)的教學(xué)）

第三步：引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)換分析問題的視角，形成解決問題的創(chuàng)新策略

提出問題：我們能否結(jié)合力的矢量性對作用力的大小變化進(jìn)行定性分析.

意圖：鼓勵(lì)學(xué)生自主從定性角度對解決問題的新方法進(jìn)行科學(xué)探究并形成結(jié)論，從而解決實(shí)際問題.

活動1：引導(dǎo)學(xué)生選取不同的幾個(gè)位置做出小球的受力分析（如圖7所示），通過比較彈力作用線的長短，分析彈力的大小變化.

問題：能否更直觀地觀測彈力大小的連續(xù)變化情況.

綜合創(chuàng)造：學(xué)生通過思考討論，將A、B、C三個(gè)位置的矢量三角形平移在一起，創(chuàng)造性地生成解決該問題的策略“動態(tài)三角形法”，如圖8所示.

動態(tài)三角形法基于作用力的矢量特征，讓學(xué)生從定量計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄐ苑治?，從認(rèn)知方式層面改變了學(xué)生解決力學(xué)問題的思路，也為學(xué)生繼續(xù)探究解決動態(tài)平衡問題的其他幾種方法奠定了基礎(chǔ).

教學(xué)評析：不少學(xué)生對于學(xué)科方法（如此處的動態(tài)三角形法）的認(rèn)識是錯(cuò)位且模糊的，他們?nèi)菀族e(cuò)誤地將學(xué)科知識等同于學(xué)科方法，或?qū)W(xué)科知識與科學(xué)方法混淆，進(jìn)而妨礙對科學(xué)方法的理解和應(yīng)用.事實(shí)上，在習(xí)題教學(xué)中，物理方法必須獨(dú)立于物理觀念和物理應(yīng)用觀念呈現(xiàn)在學(xué)生面前，重視科學(xué)方法的探究和建構(gòu)，有助于學(xué)生掌握科學(xué)方法的內(nèi)容和功能，促使他們關(guān)注到科學(xué)方法對策略生成過程中所采用的思路、程序、規(guī)則、技巧和模式所產(chǎn)生的影響，從而在頭腦中形成關(guān)于科學(xué)方法的清晰輪廓.

（三）保留足夠的自主學(xué)習(xí)空間，觸發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)

無論在何種類型的課堂教學(xué)中，倘若要引起學(xué)生的深層學(xué)習(xí)，那么，必不可少的前提就是為學(xué)生提供合理的可發(fā)展的獨(dú)立思考空間，并設(shè)法喚起學(xué)生發(fā)生以高階思維為主的高投入性學(xué)習(xí).因此，克制解題方法“緊迫傳遞”的不良教學(xué)習(xí)慣，在習(xí)題教學(xué)中刻意“留白”，創(chuàng)設(shè)類似于新課教學(xué)中學(xué)生能夠獨(dú)立探究和討論空間是習(xí)題教學(xué)變革的另一關(guān)鍵.

教學(xué)建議：在常規(guī)的習(xí)題課堂中，一線教師多以典型例題的方式，迫切地為學(xué)生展示解決各類動態(tài)平衡問題的技巧.我們認(rèn)為，在高中物理習(xí)題教學(xué)中，思維含量高、具有教學(xué)價(jià)值的經(jīng)典學(xué)科方法十分有限，應(yīng)該充分重視，認(rèn)真開發(fā).教師在授課過程中應(yīng)該以“動態(tài)三角形法”的探究為基礎(chǔ)，為學(xué)生提供相應(yīng)的教學(xué)素材（如表1中的題目情景），讓學(xué)生在課后以小組合作的形式，探究相應(yīng)問題的解決策略雛形，并提交探究報(bào)告進(jìn)行展示交流.

認(rèn)知基礎(chǔ)：1.學(xué)生經(jīng)歷“教學(xué)片段1”所示的學(xué)習(xí)后，已初步形成了三力動態(tài)平衡問題的應(yīng)用觀念;2.學(xué)生經(jīng)歷“教學(xué)片段2”所示的學(xué)習(xí)后，基本形成了解決問題的基本思路：“力的大小→矢量→力作用線長短→引入合適的方法→構(gòu)建多組力三角形→分析受力變化”.

學(xué)習(xí)活動：學(xué)生在利用習(xí)得的方法解決新問題時(shí)不斷出現(xiàn)的認(rèn)知沖突中，發(fā)生以分析、綜合、評價(jià)和創(chuàng)造為核心思維的學(xué)習(xí)活動.

教學(xué)評析：轉(zhuǎn)變后的習(xí)題專題教學(xué)，在此環(huán)節(jié)中縮小學(xué)科知識的占位，聚焦學(xué)科方法的生成，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主探究.教師的主要任務(wù)是為學(xué)生提供恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)素材，設(shè)置合理的認(rèn)知障礙，并設(shè)計(jì)清晰的自主探究路線，為學(xué)生發(fā)生深度學(xué)習(xí)創(chuàng)造可能.我們希望利用教學(xué)上的這種改變，幫助學(xué)生將解決問題的“學(xué)科方法”從解決問題的“學(xué)科知識”中成功剝離，將學(xué)習(xí)方式從“記識”向“探究”轉(zhuǎn)變，促使學(xué)生在解決同領(lǐng)域的新問題時(shí)，在意識、方式和能力上，都能從“試誤”（套用）轉(zhuǎn)向“分析”.

郭華指出，在相當(dāng)長的時(shí)期里，“教學(xué)即傳遞”是人們對教學(xué)活動的定位，這種教學(xué)導(dǎo)向主要引發(fā)的是以死記硬背為手段的表層學(xué)習(xí)，很大程度上片面化了教師、學(xué)生的角色與地位，也弱化了知識本應(yīng)有的意義與作用[2].雖然，“探究學(xué)習(xí)”不能等同于深度學(xué)習(xí)，但探索和經(jīng)歷知識的形成過程，是學(xué)生發(fā)生深度學(xué)習(xí)的必要機(jī)制.

我們認(rèn)為，核心素養(yǎng)視域下的習(xí)題教學(xué)高度符合了深度學(xué)習(xí)的基本特征，指向?qū)W生核心素養(yǎng)培育的課堂教學(xué)有利于喚醒學(xué)生開展深度學(xué)習(xí).

參考文獻(xiàn)：

[1]彭前程.聚焦核心素養(yǎng)? ?編好新教材[J].中學(xué)物理，2019（15）：2–6.

[2]郭華.深度學(xué)習(xí)及其意義[J].課程?教材?教法，2016（11）：25–32.