高中物理“互構(gòu)課堂”教學(xué)邏輯與實(shí)施策略*

郭 拯

(慈溪市教育局教研室 浙江 慈溪 315300)

核心素養(yǎng)的培育是當(dāng)下教育領(lǐng)域改革的核心.如何將這一教育理念落實(shí)于學(xué)校教育、扎根于課堂教學(xué)，筆者結(jié)合多年的課堂教學(xué)研究，提出高中物理“互構(gòu)課堂”教學(xué)模型.主要觀點(diǎn)為“目標(biāo)任務(wù)是基石、情境問題是關(guān)鍵、多維評價(jià)是動(dòng)力.”即通過內(nèi)隱于知識(shí)邏輯的教學(xué)目標(biāo)體系的確立與引領(lǐng)，構(gòu)建貫穿認(rèn)知邏輯和思維方法的學(xué)習(xí)任務(wù)問題群情境，實(shí)施多維學(xué)生活動(dòng)評價(jià)，使學(xué)習(xí)任務(wù)層的目標(biāo)和情境化問題群——“協(xié)同融合”，情境化問題群與學(xué)習(xí)活動(dòng)評價(jià)——“學(xué)評共生”，從而架構(gòu)“師生交互、教學(xué)同構(gòu)”的課堂新樣態(tài)，其教學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示.因限于文章篇幅，本文先對“目標(biāo)體系的確立和主體學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)”兩方面作一闡述，供研討商榷.

圖1 高中物理“互構(gòu)課堂”教學(xué)結(jié)構(gòu)

1 構(gòu)建教學(xué)目標(biāo)體系

1.1 主題單元目標(biāo)的構(gòu)建

構(gòu)建主題單元目標(biāo)的前提是必須先梳理清楚教材的結(jié)構(gòu)體系，如以人教版高中物理必修第一冊和第二冊為例：必修第一冊的主題就是兩個(gè)“機(jī)械運(yùn)動(dòng)與物理模型”“相互作用與運(yùn)動(dòng)定律”，必修第二冊的主題是3個(gè)“曲線運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律”“牛頓力學(xué)的局限性與相對論初步”“機(jī)械能及其守恒定律”.在此基礎(chǔ)上再梳理清楚某一主題單元本身的教學(xué)結(jié)構(gòu)體系，如以必修第二冊“曲線運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律”為例，其教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)體系如圖2所示.

圖2 “曲線運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律”教學(xué)結(jié)構(gòu)體系

這些教學(xué)內(nèi)容圍繞的核心問題就是“物體做曲線運(yùn)動(dòng)要有什么樣的條件，又滿足什么樣的規(guī)律”，具體的教學(xué)案例分別為“拋體運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、星體運(yùn)動(dòng)”等，然后在此基礎(chǔ)上再厘清具體的課時(shí)內(nèi)容與教學(xué)要求，由此而確定這一主題單元需要培育的4方面核心素養(yǎng) (略).所以，構(gòu)建主題單元目標(biāo)的策略體現(xiàn)為以下3點(diǎn)：(1)提煉核心問題、揭示主題內(nèi)涵；(2)梳理內(nèi)容架構(gòu)、明確具體案例；(3)確定課時(shí)內(nèi)容、理清教學(xué)要求.

在我們確定核心素養(yǎng)的培育目標(biāo)時(shí)，需要注意的是“只有一個(gè)主題單元，才有完整的4個(gè)方面的物理核心素養(yǎng)培育可言，對于一堂課而言，絕非面面俱到都必須培育所有的核心素養(yǎng)，這個(gè)既不現(xiàn)實(shí)，更不科學(xué).

1.2 課時(shí)教學(xué)目標(biāo)的確立與學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)的分解

課時(shí)教學(xué)目標(biāo)的確立必須依據(jù)教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)邏輯發(fā)展，策略上是先提煉出課時(shí)教學(xué)內(nèi)容需要解決的關(guān)鍵問題.

案例分析：人教版必修第一冊第三章“摩擦力”(第1課時(shí)滑動(dòng)摩擦力)為例

該課時(shí)需要解決的關(guān)鍵問題有3個(gè)：“一是什么是滑動(dòng)摩擦力；二是滑動(dòng)摩擦力的方向所遵循的規(guī)律；三是滑動(dòng)摩擦力的大小所遵循的規(guī)律是什么”.由此在提煉關(guān)鍵問題的任務(wù)基礎(chǔ)上，確定該課時(shí)教學(xué)目標(biāo)有以下幾點(diǎn).

(1)定性感知摩擦現(xiàn)象，了解生活生產(chǎn)實(shí)際情境中的摩擦力現(xiàn)象，掌握滑動(dòng)摩擦力的概念.

(2)掌握滑動(dòng)摩擦力方向特點(diǎn)，會(huì)根據(jù)實(shí)際情境分析滑動(dòng)摩擦力的方向.

(3)理解并掌握滑動(dòng)摩擦力大小所遵循的規(guī)律，了解動(dòng)摩擦因數(shù)與哪些因素有關(guān).

(4)理解并掌握運(yùn)用控制變量法研究滑動(dòng)摩擦力的探究方法，掌握運(yùn)用圖表及圖像分析物理數(shù)據(jù)的方法.

實(shí)際教學(xué)中，課時(shí)教學(xué)目標(biāo)確立后尚需要以關(guān)鍵問題為軸將課時(shí)目標(biāo)分解到學(xué)習(xí)任務(wù)層，使課堂教學(xué)的每一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)都有明確的目標(biāo)對應(yīng)，這是落實(shí)素養(yǎng)培育目標(biāo)的關(guān)鍵點(diǎn).如以上述案例而言，學(xué)習(xí)任務(wù)層的目標(biāo)與教學(xué)主要環(huán)節(jié)的對應(yīng)關(guān)系如表1所示.

表1 “滑動(dòng)摩擦力”學(xué)習(xí)任務(wù)的目標(biāo)與教學(xué)主要環(huán)節(jié)的對應(yīng)關(guān)系

當(dāng)然，在確立與分解學(xué)習(xí)任務(wù)層目標(biāo)時(shí)尚需要注意：一是有些目標(biāo)的達(dá)成是貫穿在幾個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)中的，特別是科學(xué)探究中思維方法類的目標(biāo)達(dá)成和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任類目標(biāo)的達(dá)成.二是在敘寫課時(shí)教學(xué)目標(biāo)時(shí)，要對目標(biāo)動(dòng)詞的內(nèi)涵有準(zhǔn)確的把握，如以布魯姆認(rèn)知領(lǐng)域的目標(biāo)分類而言，要理解并掌握好“知道(knowledge)、領(lǐng)會(huì)(comprehension)、應(yīng)用(application)、分析(analysis)、綜合(synthesis)、評價(jià)(evaluation)”6個(gè)層次的目標(biāo)內(nèi)涵.

以上是新課教學(xué)的學(xué)習(xí)任務(wù)層目標(biāo)分解策略.對復(fù)習(xí)課教學(xué)目標(biāo)的確立與分解，其策略與方法體系也是一樣的，因限于文章篇幅不再贅述.

2 創(chuàng)設(shè)主體學(xué)習(xí)活動(dòng)

目標(biāo)決定了學(xué)習(xí)任務(wù)層的內(nèi)容與教學(xué)組織形式，主體學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)必須根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)層的目標(biāo)而定，而且指向必須明確有效.對于某一明確的學(xué)習(xí)任務(wù)層的教學(xué)設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵的設(shè)計(jì)策略是遵循以下兩條：一是以學(xué)生的認(rèn)知變化趨勢預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)化的問題群情境，二是以科學(xué)思維方法互構(gòu)問題群情境的發(fā)展.

2.1 以學(xué)生的認(rèn)知變化趨勢預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)化的問題群情境

課堂教學(xué)中，相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)根植于系列探究問題的土壤中.設(shè)計(jì)系列主體問題探究時(shí)，要提供有助于形成概括結(jié)論的情境化方法，引導(dǎo)學(xué)生通過分析比較等方法，以事實(shí)為論據(jù)歸納出概括性結(jié)論，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)教材呈現(xiàn)的知識(shí)邏輯向教學(xué)呈現(xiàn)的認(rèn)知邏輯的情境發(fā)展.

如以上述案例中“滑動(dòng)摩擦力的方向到底遵循什么樣的規(guī)律”這一關(guān)鍵問題而言：

(1)教材呈現(xiàn)的知識(shí)邏輯，一是定義了什么是滑動(dòng)摩擦力；二是直接給出滑動(dòng)摩擦力所遵循的規(guī)律.

(2)教學(xué)呈現(xiàn)的認(rèn)知邏輯設(shè)計(jì)如表2所示.

表2 “滑動(dòng)摩擦力”教學(xué)呈現(xiàn)的認(rèn)知邏輯設(shè)計(jì)

教學(xué)呈現(xiàn)的認(rèn)知邏輯就是“以學(xué)生的認(rèn)知變化趨勢”預(yù)設(shè)“結(jié)構(gòu)化的問題群情境”，而“結(jié)構(gòu)化問題群情境”一般遵循的設(shè)計(jì)依據(jù)為(以上述問題群情境設(shè)計(jì)為例)：

從特殊情境(僅是相對地面)到一般情境(任意相對運(yùn)動(dòng)物體間)；從孤立物體(木塊)到任意物體；從單一知識(shí)認(rèn)知(理解)到深度學(xué)習(xí)(遷移).即問題群情境的設(shè)計(jì)可以從3個(gè)維度“即研究過程延伸、研究對象拓展、知識(shí)層次漸進(jìn)”來概述，從而形成結(jié)構(gòu)化的問題群情境，使學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)由點(diǎn)到線再到面，進(jìn)而發(fā)展為結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體.這一問題群情境的設(shè)計(jì)思路，也是我們高中物理課堂教學(xué)中的規(guī)律課、概念課中的問題群情境設(shè)計(jì)的基本策略.我們可以用圖3來表示.

圖3 結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體

“真正的理解是事物怎樣動(dòng)作和事情怎樣做有關(guān)的……”.主體認(rèn)知問題所揭示的知識(shí)具有其內(nèi)在的邏輯結(jié)構(gòu)，只有結(jié)構(gòu)化知識(shí)才最易內(nèi)化為學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，而結(jié)構(gòu)化的問題群情境則為這種轉(zhuǎn)化提供了心理空間，促進(jìn)這種轉(zhuǎn)化.以學(xué)生的認(rèn)知變化趨勢預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)化的問題群情境策略主要體現(xiàn)在3個(gè)對應(yīng)關(guān)系上：

1)問題群情境探究難度與認(rèn)知水平相協(xié)調(diào)——情境設(shè)計(jì)的前提；

2)問題群情境探究目標(biāo)與教學(xué)目標(biāo)相協(xié)調(diào)——情境設(shè)計(jì)的關(guān)鍵；

3)問題群的知識(shí)涵蓋與認(rèn)知內(nèi)容相協(xié)調(diào)——認(rèn)知問題的實(shí)質(zhì)性保證.

在物理課堂教學(xué)中，應(yīng)使問題情境結(jié)構(gòu)、物理知識(shí)結(jié)構(gòu)與學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)三者和諧統(tǒng)一，相互促進(jìn).

2.2 以科學(xué)思維方法互構(gòu)問題群情境的發(fā)展

知識(shí)間的邏輯關(guān)聯(lián)反映的是科學(xué)研究的發(fā)展過程，邏輯間的關(guān)聯(lián)一定存在物理學(xué)的思想方法.問題情境的生成與呈現(xiàn)是具有內(nèi)在規(guī)律性的，物理情境是具有物理知識(shí)和物理思想的情境，科學(xué)思維方法是互構(gòu)問題群情境發(fā)展的重要依據(jù).

如以上述案例中探究滑動(dòng)摩擦力大小所依據(jù)的科學(xué)思維方法主要為：(1)控制變量法；(2)測量轉(zhuǎn)換法；(3)分析歸納法；(4)圖表圖像數(shù)學(xué)方法；(5)比較分析法；(6)合理外推法等.

其中(1)(2)(3)科學(xué)思維方法主要應(yīng)用在“定性探究影響滑動(dòng)摩擦力大小因素”階段，互構(gòu)下列問題群情境的發(fā)展.

1)如何設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)探究方案，如圖4所示.如何測量滑動(dòng)摩擦力大小.

圖4 定性探究影響滑動(dòng)摩擦力大小因素的實(shí)驗(yàn)裝置

2)如何進(jìn)行定性實(shí)驗(yàn)探究.在不同的實(shí)驗(yàn)控制條件下，組織“Ff與物體的壓力間的大小FN、物體間接觸面的粗糙程度、接觸面積大小、相對運(yùn)動(dòng)的速度大小”等學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、測量數(shù)據(jù).

3)如何分析歸納影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素.從而引入定量數(shù)字探究實(shí)驗(yàn).

其中(4)(5)(6)科學(xué)思維方法主要應(yīng)用在“定量探究影響滑動(dòng)摩擦力大小因素”階段，互構(gòu)下列問題群情境的深入發(fā)展.

1)如何進(jìn)行比較精確的定量實(shí)驗(yàn)探究.得出實(shí)驗(yàn)探究：力傳感器定量探究滑動(dòng)摩擦力與壓力的關(guān)系，如圖5所示.師生共同完成演示實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).

圖5 力傳感器定量探究滑動(dòng)摩擦力與壓力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置

2)如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析.得出數(shù)據(jù)分析步驟：①描點(diǎn)；②觀察數(shù)據(jù)點(diǎn)分布特點(diǎn)；③分析得出運(yùn)用直線擬合方法.

3)如何將“Ff∝FN推理為Ff=μFN”，并揭示比例系數(shù)μ的內(nèi)涵.運(yùn)用如圖6所示圖線分析比較得出“在相同的壓力下，因?yàn)榇植诔潭鹊牟煌?，才有不同的滑?dòng)摩擦力Ff的值，F(xiàn)f-FN圖線中斜率μ反應(yīng)的正是接觸面的粗糙程度.”

圖6 Ff-FN圖

4)如何理解FN的內(nèi)涵.實(shí)驗(yàn)探究合理外推：抬高長木板的一端，由于木板有所傾斜，又導(dǎo)致了不同的滑動(dòng)摩擦力Ff的值.如果木板越來越傾斜，滑動(dòng)摩擦力又將會(huì)如何變化？如果長木板轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直平面，此時(shí)滑動(dòng)摩擦力Ff的情況又將會(huì)如何？從而得出FN的真正內(nèi)涵.

高中物理學(xué)科蘊(yùn)含著十分豐富的科學(xué)思維方法，這些內(nèi)隱于教學(xué)邏輯中的具體化的科學(xué)思維方法正是問題群情境發(fā)展的重要依據(jù).所以，著名教育家玻利亞說“在教一個(gè)科學(xué)的分支(或一個(gè)理論、一個(gè)概念)時(shí)，我們應(yīng)讓孩子重蹈人類思想發(fā)展中那些最關(guān)鍵的步子.” 以科學(xué)思維方法互構(gòu)問題群情境的發(fā)展的主要策略：一是物理問題的認(rèn)識(shí)往往經(jīng)歷由特殊到一般，再由一般到個(gè)別的反復(fù)過程，是歸納和演繹的統(tǒng)一；二是科學(xué)認(rèn)識(shí)的過程一般是模型建構(gòu)、分析與綜合、推理與論證的辯證結(jié)合過程；三是物理學(xué)科內(nèi)在的邏輯體系與它的歷史發(fā)展線索是相統(tǒng)一的.

上述文中僅就“構(gòu)建教學(xué)目標(biāo)體系”與“創(chuàng)設(shè)主體學(xué)習(xí)活動(dòng)”兩方面作了些闡述，貫穿于學(xué)習(xí)任務(wù)層目標(biāo)的是知識(shí)邏輯，貫穿于學(xué)習(xí)任務(wù)活動(dòng)的是認(rèn)知邏輯和思維方法，這就是課堂教學(xué)的主線.在具體落實(shí)課堂教學(xué)時(shí)，尚需要進(jìn)一步理順的是學(xué)習(xí)任務(wù)層目標(biāo)與學(xué)習(xí)任務(wù)活動(dòng)間的協(xié)同融合和教與學(xué)關(guān)系的互構(gòu)核心——問題群的探究解決.對“互構(gòu)課堂”中，學(xué)評共生的驅(qū)動(dòng)力——多維評價(jià)及相互間的關(guān)系另行撰文闡述.