聚焦認知脈絡演繹 優(yōu)化課堂教學生態(tài)

唐洋

摘? ?要：文章對一節(jié)區(qū)級公開課進行課后反思。筆者先對教學設計初稿進行了認知層面的省視，進而基于認知的視角重構教學流程，在明晰了學科教學應該要做到“心中有理”“手中有物”“目中有人”的關注點后，規(guī)劃了最終的教學過程，并記錄了整個過程中的思考與啟示，提煉了課后的進一步反思。

關鍵詞：彈力;物理教學;實驗;認知;反思

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）12-0068-4

筆者曾有幸開設了一節(jié)“彈力”區(qū)級公開課。磨課歷時一個多月，教案修改十余次，在此過程中，對于物理教學有了一些新的思考。

1? ? 教學設計的研與思

1.1? ? 教學設計初稿

筆者根據(jù)彈力的教學要求，明確需要達到的教學目標：（1）知道彈力的概念;（2）理解彈力產生的原因;（3）能在具體情境中確定彈力的方向。

結合彈力的內容特點，本節(jié)課教學初步分為七個環(huán)節(jié)：

（1）學生參與的演示實驗“拉健身拉力器”，通過感性體驗引入彈力概念;

（2）彈性形變和范性形變的學生實驗，利用彈簧、橡皮泥探究形變的分類以及彈力產生的條件;

（3）微小形變演示實驗，通過光路放大法，間接觀察微小形變的存在;

（4）介紹彈力的作用點，給出“點接觸”與“面接觸”兩種場景，分析彈力的作用位置;

（5）研究實際生活情境中彈力的方向;

（6）以物理學史為載體，介紹彈力的大?。ê硕桑?

（7）總結彈力的定義、產生條件、三要素。

1.2? ? 基于認知視角的審視

仔細梳理上述教學過程，看似比較順暢，并較為完整地呈現(xiàn)了有關彈力的知識點，但深入思考，不難發(fā)現(xiàn)其中的不足：

（1）教學中的認知行為是如何形成的？

（2）通過上述教學行為，學生是否能理解“物理學科知識是如何被認知的？學科問題是如何被提出的？學科問題是如何被探究的？”

（3）為什么一開始會想到“拉健身拉力器”的實驗？思維的依據(jù)與前提是什么？

（4）微小形變演示儀構建的依據(jù)是什么？還能構建怎樣的裝置來研究這個問題？

（5）胡克定律雖然不在目前考查范圍之內，但其具有的啟迪學生認知思維能力的價值是不可低估的，教師能否既基于課程標準，又適度地超越，充分以知識點為載體，有效培養(yǎng)學生的物理思維能力，提升學科核心素養(yǎng)？

……

從認知的視角重新審視原來的教學行為會發(fā)現(xiàn)，上述教學僅僅關注了知識本身的脈絡，教學可以實現(xiàn)“知其然”的效果，卻忽略了認知學科知識的脈絡，即沒有實現(xiàn)“知其所以然”的更高層次的效果。

教案初稿的設計具有較為鮮明的“基于既定思維樣板的認知方式”的特點，即教師直接參照既定的問題解決思路，將探究過程逐一呈現(xiàn)，以此完成知識形成過程的再現(xiàn)。如若養(yǎng)成這樣的學習習慣，當學生今后獨立面對新的場景時，是否能在不假于教師之力的前提下，獨立完成探究呢？

由此可以引發(fā)進一步的思考：能否構建另一種“基于自主演繹問題解決思路”的教學流程？倘若考慮“學科問題是如何提出的？學科知識又是如何被認知的？”等更具有認知意義的教學問題，才能更觸及認知形成的本源，讓教學達到“不僅知其然，更能知其所以然”的層次。

2? ? 基于認知視角重構教學

為了有效激活學生的認知思維，貫徹以學生為本位的課程教學理念，學科教學應該力求做到“心中有理”“手中有物”“目中有人”。

2.1? ? “心中有理”：備課要梳理學科知識體系構建的認知脈絡

備課過程中，教師除了要關注知識本身，更需要關注以下認知問題：學生已有的知識背景是怎樣的？知識是如何形成的？知識體系是如何構建的？認知過程是如何演繹的？

（1）關注學生的認知背景。彈力是一種常見的作用力，學生在日常生活中有一定的經(jīng)驗積累。那么，教師在備課過程中，需要思考：經(jīng)歷怎樣的認知過程，才能從已有的生活經(jīng)驗中找出學科認知的起點？

物理學科知識是人類對于自然現(xiàn)象認知的結果，而認知起源于學科問題，學科問題因學科現(xiàn)象而被激發(fā)。因此，倘若課堂教學要激活學生的思維，首先需要創(chuàng)設能喚醒學生生活經(jīng)驗的場景，有效打開問題空間，在師生、生生的問答與交流中完成對知識的探究，并收獲認知的能力。

（2）對知識認知順序的思考。物理學科知識，就其描述的知識角度與特征，主要對應“現(xiàn)象元素的梳理與內涵界定”“現(xiàn)象特征與屬性的歸納總結”“現(xiàn)象成因的把脈解析”三個維度，據(jù)此，可以總結出學科知識的關注點：“是什么”“怎么樣”“為什么”，進而梳理出本節(jié)課的探究主線脈絡：①什么是彈力？②彈力有什么規(guī)律？③為什么會產生彈力？

（3）對教學認知順序的思考。備課過程中，以學生的知識背景為起點，明確認知的目標后，需要形成具有認知意義的課堂教學行為，即需要確定應通過怎樣的課堂思維路徑來完成對該學科知識的認知。

為了對彈力形成完整的認知，課堂教學脈絡擬定如下：創(chuàng)設情境—表征學科現(xiàn)象—提煉現(xiàn)象共性元素—提出認知目標（知識性疑惑）—討論如何研究（認知性疑惑）—辨析認知過程—選擇認知策略（實驗認知、邏輯推理）—踐行認知方略—創(chuàng)獲作為結論的知識。

2.2? ? “手中有物”：實驗可以升華為認知物理的一種方式，達到突破教學重難點的效果

實驗教學在課堂教學的推進中可以起到一定的作用，在授課過程中，適時地引入不同功能的實驗（如演示實驗與學生實驗、探究實驗與驗證實驗等），可以幫助學生完成知識的構建。與此同時，需考慮如何引導學生的思維真正進入實驗，通過實驗場景、設置問題來激活認知元素。

本節(jié)課對彈力產生條件及其大小規(guī)律的研究，采取實驗作為認知的方式，將整個認知流程梳理如下：

（1）對學科現(xiàn)象構成的共性元素進行提煉;

（2）明晰現(xiàn)象元素間可能存在的相互關系;

（3）實驗裝置的部件組成對應學科現(xiàn)象元素;

（4）部件組合的依據(jù)是元素間可能存在的相互關系;

（5）實驗數(shù)據(jù)的記錄與表征（可以結合圖像法）;

（6）實驗數(shù)據(jù)的處理與分析（包含誤差分析）。

根據(jù)以上認知過程，完成裝置搭建、步驟擬定、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、獲得結論，完成以實驗為載體的認知流程。

此外，還可以引導學生在實驗后進一步思考：“為什么可以用這樣的實驗裝置來探究該學科問題？” 并追問：“還可以構建怎樣的實驗裝置來完成探究？”通過對實驗裝置構建的深入梳理，明晰實驗認知形成的思維脈絡，并進行遷移拓展、舉一反三，最終達到提升學生實驗設計能力的教學效果。

2.3? ? “目中有人”：有效的課程教學須以學生為本位，應觸及學生的認知內核

在教學初稿試講開始前，指導老師給了筆者很多的指導，她看了初稿的詳案后，就從物理教師對于物理學的整體把握談起，分析了認知思維對物理學的重要性。在磨課階段，她又引導筆者思考“物理學到底是干什么的？”“課堂教學最終要達到的目標是什么？”促使筆者反思原有的課堂教學行為，并逐步意識到，原先自己對于課堂教學的理解存在一定的偏差。

筆者一直有“教學應該是一個非常順暢的過程”的觀點，這種想法實則是有一定問題的，因為學生的認知障礙點沒有暴露出來，思維是存在暗礁的，而這些障礙點，應該是教師在課堂上要重點化解的。如果教師過度注重傳授知識本身，眼中沒有學生，課堂過于以教師為中心，以自己對于知識的理解取代了學生的學習，就導致課堂教學沒有觸及學生的邏輯思維漏洞，只是“一言堂”，并沒有“思維的滿堂彩”。

更進一步來講，該問題反映的是教師的課程觀和教學觀需要進行調整。因此，筆者試著盡量拋開原有的備課和上課習慣，試著充分考慮學生，以學生為本位，重新梳理教學環(huán)節(jié)，并在之后的試講和開課過程中，多關注“為什么”“怎么做”，而不是“是不是”“對不對”，設置思維容量更大的問題，并更多地讓學生來表達（比如一起策劃實驗方案、讓畫錯受力圖的學生來講自己是如何思考的），爭取讓學生的思維暗礁得以暴露出來。這樣的課上得“曲曲折折”，甚至有一次講完彈力的方向就已經(jīng)下課，但這樣的課實則是更有效的，因為發(fā)生了真正有價值的思維活動。

3? ? 公開課教學設計

認知任務1：問題驅動——現(xiàn)象描述與問題生成（“是什么”）

認知活動1：在描述與思辨中形成學科問題。

展示撐桿跳運動、拉弓射箭、蹦床運動等場景。

認知目標：面對現(xiàn)象，如何思考？結合已有的力學背景知識，能提出什么樣的問題？

認知活動2：在提煉元素過程中完成向實驗演示的過渡。

教師點撥：為了幫助大家更好地理解剛才發(fā)生的現(xiàn)象，我們來做一個演示實驗，請一位同學上臺，教師展示器材——一個彈簧拉力健身器。能否利用這個器材，演繹之前的現(xiàn)象？

認知目標：為什么用該裝置，通過上述操作，能夠呈現(xiàn)之前的力學現(xiàn)象？實驗器材中元素的構成與情境中一樣（一個施力物體，一個發(fā)生形變的物體）。

認知解析：思辨認知活動的由來，根據(jù)情境元素生成實驗器材，基于情境元素作用關系，進而演繹實驗過程，完成從生活情境向實驗情境的過渡。

教師點撥：我們是否可以通過以下問題的思考，如：現(xiàn)象組成的元素（一個施力物體、一個發(fā)生形變的受力物體）、現(xiàn)象產生的條件（物體發(fā)生怎樣的形變）、現(xiàn)象的成因解析（為什么會產生一個力），以此尋找出學科認知的切入點。

認知活動3：在探究活動中內化并形成認知共識。

認知目標：形變作為與這種力有關的一個屬性，是否意味著所有的形變都可以產生這種力？

為了幫助學生形成內化，設計學生自主活動，提供一根小彈簧、一塊橡皮泥，要求其自主設計實驗方案，按要求完成探究：能不能歸納出這種與形變有關的力產生的條件？

教師點撥：以“形變能否復原”為依據(jù)，物理學將能恢復原狀的形變稱為“彈性形變”，不能復原的形變稱為“范性形變”。發(fā)生了彈性形變的物體，由于要恢復原狀，對引起形變的物體會產生力的作用，這種力叫作彈力。

認知任務2：問題驅動——現(xiàn)象屬性與特征梳理（“怎么樣”）

認知活動1：在思辨中形成認知方向。

認知目標：在思考了“什么是彈力”之后，你還能提出什么問題？

教師點撥：比如“彈力具有怎么樣的規(guī)律？”面對這個認知目標，該如何尋找思維的切入點？

力具有三要素。首先，彈力的方向，與恢復形變的方向有關，既然是形變物恢復原狀過程產生的力，那么方向應該與形變物復原的方向一致。作用在接觸的位置上（分為接觸點與接觸面）。

那么，彈力的大小與哪些因素有關？我們該如何完成探究？

在明晰了認知目標以后，我們需要去明確應選擇怎樣的途徑或方法來認知該學科問題。思辨物理學科認知特征，對學科問題的認知通常有邏輯推理與實驗探究兩種主要手段。怎樣去選擇我們應采取的認知途徑或方法呢？

認知活動2：在辨析中選擇認知途徑。

教師點撥：倘若選擇實驗作為認知物理問題的方法，能否請大家設計實驗方案，完成認知？

認知活動3：在實驗探究中歸納規(guī)律與特征。

為了深入了解彈力大小的定量規(guī)律，教師適時給出一套實驗系統(tǒng)：一具鐵架臺、幾根軟硬度不同的彈簧、一把尺、一組已知質量的鉤碼。

認知目標：能否用這些器材來探究彈力大小所遵循的規(guī)律？為什么？

教師點撥：現(xiàn)象具有多變量的特點，如彈簧軟硬、鉤碼數(shù)量等。所以，可以采用控制變量的方法來完成探究。

其次，要測量力的大小，可以以物體平衡條件為研究的依據(jù)，把彈簧掛在鐵架臺上，把鉤碼掛在彈簧下方，處于靜止狀態(tài)，由平衡條件分析出彈簧彈力的大小。

再者，需要測量形變的儀器——尺。這些實驗器材符合所要研究的情境的元素。

最后，記錄數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)表格或圖像法），通過歸納數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)的規(guī)律，形成對現(xiàn)象特征的認知與梳理，得到胡克定律。

認知活動4：在思辨中完成認知拓展與深化。

認知目標：手指按壓桌子，感受到了桌子給予的彈力。思考：請問桌子現(xiàn)在發(fā)生形變了嗎？有彈力，說明一定有形變，那么如何觀察這種肉眼幾乎不可見的形變？

教師點撥：展示微小形變演示儀，通過激光多次反射的光路放大來間接觀察。

進一步思考：為什么利用上述實驗裝置可以研究微小形變？你還能構建怎樣的實驗裝置來完成研究？

認知活動5：在甄別中誘發(fā)認知遷移。

認知目標：舉例分析生活中與彈力有關的現(xiàn)象。

認知任務3：問題驅動——現(xiàn)象成因剖析與拓展應用（“為什么”）

認知活動1：在透視現(xiàn)象中把脈問題成因。

認知目標：為什么會產生彈力？彈力的本質是什么？（教師只需提一下，但不做回答，作為課后思考）

4? ? 關于聚焦認知脈絡、優(yōu)化課堂生態(tài)的思考

本次公開課教學給筆者最大的反思莫過于對認知的重新審視。在教育教學過程中，學生通過怎樣的教學培養(yǎng)，才能具有自主認知物理問題的能力？即通過已有知識的學習，如何掌握認知問題的一般思維策略，讓自己將來面對其他新問題時，能演繹出一系列較為清晰且有序的思維流程，完成對問題的探究。

這就需要教師聚焦認知脈絡演繹的過程，關注知識是如何構建的？知識是如何被認知的？突破原有的“基于既定思維樣板的認知方式”的教學模式，追求更具有認知培養(yǎng)意義的“基于自主演繹問題解決思路”的育人模式，以認知為核心要素，完成對知識序、教學序的穿針引線，從備課到授課，一以貫之，達到“二序合一”的效果，追求“心中有理”“手中有物”“目中有人”的課堂教學生態(tài)。

與此同時，課后還有一些讓筆者苦思冥想?yún)s懸而未決的問題：怎樣的教學行為才能真正激活學生的認知？如何評價認知教學的效果？如何評價學生的認知能力水平？是否考試成績優(yōu)秀就能說明學生具有出類拔萃的認知能力？認知結果是否能反映認知的過程？如何考查認知的過程……筆者將帶著這些疑問在日后的教學實踐中做進一步的思考。

更進一步來講，學科教學本身并不是終極目標，育人才是。相較于三維教學目標，目前核心素養(yǎng)的提出就是回歸學習者本位的嘗試，從關注知識到關注人的素養(yǎng)與能力，這是時代對未來人材需求的風向標。因此，學科教學的落腳點應該聚焦于對人的培養(yǎng)，知識是載體，學科教學是途徑與方法，學生的成長是最終目的，而認知能力的培養(yǎng)可以作為一個切入點。那么，如何在育人過程中貫徹對學生認知能力的培養(yǎng)、如何進行配套的評價、如何有效提升其學科核心素養(yǎng)等問題，是值得教師長期關注與探索的。

符合認知的教學，要求學生在學習過程中不僅僅停留在“欣賞”知識，更要是“創(chuàng)獲”知識;需要教師的教學不是一次次的“重現(xiàn)”，更要力爭“創(chuàng)造”，讓課堂成為迸發(fā)智慧火花、綻放創(chuàng)造力與生命力的殿堂，這也是值得教師在職業(yè)生涯中一直追求的目標之一。

“教育的理想之一，是追尋理想的教育”，公開課目的之一是與同儕交流與研討，更重要的是給予開課者一次自我突破的契機，帶來困惑與反思，進而尋求更優(yōu)化的課堂教學生態(tài)。在試講與磨課的過程中，借助他人的經(jīng)驗，超越自我的教學習慣，跳出自己的“舒適區(qū)”，在整個過程中學習到新的教學知識、教學技能與教學理念，取長補短，讓自己在一次次的淬煉中臻于成熟。

（欄目編輯? ? 李富強）