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    基于SECI理論的高中物理“圓周運(yùn)動(dòng)”情境化教學(xué)設(shè)計(jì)

    2023-09-12 02:48:33李婷王長(zhǎng)江
    物理教學(xué)探討 2023年8期
    關(guān)鍵詞:圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)

    李婷 王長(zhǎng)江

    摘? ?要:情境在物理教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施以及教學(xué)評(píng)價(jià)等各個(gè)方面都有其獨(dú)特的重要性。SECI理論中的四種知識(shí)轉(zhuǎn)化模式為物理情境化教學(xué)實(shí)施提供了新的理論依據(jù)。教師可以SECI理論為指導(dǎo),從知識(shí)轉(zhuǎn)化的角度,將情境化教學(xué)分為社會(huì)化、外化、組合化、內(nèi)化四個(gè)有邏輯、易操作的階段。結(jié)合人教版高中物理必修二的“圓周運(yùn)動(dòng)”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),提供SECI理論引領(lǐng)下情境化教學(xué)的具體策略。

    關(guān)鍵詞:SECI理論;圓周運(yùn)動(dòng);教學(xué)設(shè)計(jì)

    中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ? 文章編號(hào):1003-6148(2023)8-0035-5

    《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》)指出“要通過創(chuàng)設(shè)學(xué)生積極參與、樂于探究、善于實(shí)驗(yàn)、勤于思考的學(xué)習(xí)情境”[1],課標(biāo)中“情境”一詞共出現(xiàn)67次。情境是知識(shí)產(chǎn)生的場(chǎng)域,在問題情境中學(xué)習(xí)知識(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。國(guó)外對(duì)情境教學(xué)的研究起步較早,并已取得重要突破,目前的研究主要集中在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的以學(xué)生為中心的問題情境創(chuàng)設(shè)[2],總體已經(jīng)偏向成熟且實(shí)踐性較強(qiáng)。自陶行知提出“行是知之始,知是行之成”以來(lái),國(guó)內(nèi)教育者就開始關(guān)注情境化教學(xué)。李吉林是國(guó)內(nèi)較早研究情境化教學(xué)的學(xué)者,她提出知識(shí)與情境相互依存,指明了國(guó)內(nèi)教育研究者進(jìn)行情境化教學(xué)探索的方向[3]。

    本文基于SECI理論,運(yùn)用情境化教學(xué)策略進(jìn)行“圓周運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)設(shè)計(jì),期望能為教育工作者開展情境化教學(xué)提供新的思路和具體參考。

    1? ? SECI理論引領(lǐng)下的情境化教學(xué)概述

    1.1? ? SECI理論的主要內(nèi)容

    英國(guó)學(xué)者邁克爾·波蘭尼從認(rèn)知維度上提出了“意會(huì)知識(shí)”的概念。“意會(huì)知識(shí)”又稱隱性知識(shí),具有高度的個(gè)人性、無(wú)意識(shí)性、環(huán)境依賴性等特點(diǎn),其產(chǎn)生往往伴隨體驗(yàn)[4],難以形式化表達(dá),故要以模型、比喻等方式進(jìn)行傳遞。與隱性知識(shí)相對(duì)的顯性知識(shí)則是以文字、數(shù)字、聲音等形式表示的知識(shí),用數(shù)據(jù)、視覺圖像等方式進(jìn)行表達(dá),溝通較為容易。

    SECI理論最初是由日本學(xué)者竹內(nèi)宏高和野中郁次郎在《創(chuàng)新求勝》中提出的企業(yè)管理策略[5],其知識(shí)管理和知識(shí)螺旋的基本原理后來(lái)被應(yīng)用于教學(xué)中。SECI理論認(rèn)為,知識(shí)分為顯性知識(shí)和隱性知識(shí),這兩種知識(shí)的轉(zhuǎn)化是知識(shí)創(chuàng)造的主要途徑,并在此基礎(chǔ)上提出了知識(shí)在“隱性—隱性、隱性—顯性、顯性—顯性、顯性—隱性”間互相轉(zhuǎn)換的四個(gè)模式。野中提出知識(shí)創(chuàng)造的主體是個(gè)體本身而非組織,新的知識(shí)是主體與客體在連續(xù)轉(zhuǎn)換的場(chǎng)域中相互作用的綜合結(jié)果。個(gè)體要習(xí)得新知,則應(yīng)當(dāng)在構(gòu)建好的情境中進(jìn)行探索,完成知識(shí)的理解與遷移,并在新的情境中應(yīng)用。

    SECI理論的四種知識(shí)轉(zhuǎn)移模式包括:社會(huì)化(Socialization)、外化(Externalization)、組合化(Combination)以及內(nèi)化(Internalization)。四個(gè)模式中知識(shí)分別進(jìn)行隱性—隱性、隱性—顯性、顯性—顯性、顯性—隱性的轉(zhuǎn)化,并且轉(zhuǎn)化過程呈螺旋式上升。上升過程既有橫向維度上的拓展,又有縱向維度上的升高。在縱向螺旋上升的同時(shí),因?yàn)閭€(gè)人的隱性知識(shí)一直在轉(zhuǎn)化為顯性知識(shí),個(gè)人知識(shí)螺旋底部的“知識(shí)半徑”會(huì)同步增大。每經(jīng)過一個(gè)SECI周期,整體的橫面和縱面都會(huì)增大,下一次的知識(shí)創(chuàng)造則會(huì)基于更廣闊的知識(shí)基礎(chǔ),讓新舊知識(shí)相互“碰撞”,從而進(jìn)入知識(shí)創(chuàng)新的良性螺旋上升模式。

    1.2? ? SECI理論引領(lǐng)下的情境化教學(xué)環(huán)節(jié)

    情境教學(xué)是通過對(duì)一定事件的形象描述或一定課堂環(huán)境的設(shè)置、模擬,激發(fā)學(xué)生的情感與思維,使學(xué)生產(chǎn)生身臨其境的體驗(yàn),從而達(dá)到一定的教育目的。情境化教學(xué)一方面可以寓教于樂,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生充分參與到課堂中,另一方面可以化難為易,減少陌生感,使知識(shí)生動(dòng)形象,易于進(jìn)行聯(lián)結(jié),形成記憶。

    SECI理論強(qiáng)調(diào)多層次場(chǎng)域有機(jī)結(jié)合,進(jìn)而形成組織[6]。在教學(xué)過程中,我們通過設(shè)置教學(xué)情境來(lái)完成場(chǎng)域的構(gòu)建,激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知活力。SECI理論引領(lǐng)下的情境化教學(xué)在實(shí)際教學(xué)中分為以下四個(gè)階段(圖1)。

    1.2.1? ? 構(gòu)建隱性知識(shí)向隱性知識(shí)轉(zhuǎn)化的創(chuàng)始場(chǎng)

    知識(shí)創(chuàng)造的起點(diǎn)是隱性知識(shí)向隱性知識(shí)轉(zhuǎn)化的創(chuàng)始場(chǎng),師與生、生與生在創(chuàng)始場(chǎng)中進(jìn)行情感和經(jīng)驗(yàn)的交流,完成知識(shí)螺旋生成的社會(huì)化階段。教師作為課堂中的傳授者積極關(guān)注學(xué)生的情況,培養(yǎng)良好的師生關(guān)系,使場(chǎng)域中隱性知識(shí)的傳遞跨越師生的身份障礙,更好地激發(fā)雙方的熱情。在具體情境中,學(xué)生將日常生活中所感受的事例轉(zhuǎn)化為自己頭腦中的經(jīng)驗(yàn),通過感受、觀察等形式獲得獨(dú)屬于個(gè)體的知識(shí),此時(shí)的知識(shí)轉(zhuǎn)化是非語(yǔ)言形式的。

    1.2.2? ? 構(gòu)建隱性知識(shí)向顯性知識(shí)轉(zhuǎn)化的對(duì)話場(chǎng)

    教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和所擁有的隱性知識(shí)不同,將學(xué)生進(jìn)行分組。在教師構(gòu)建的對(duì)話場(chǎng)中,教師發(fā)揮主導(dǎo)作用,設(shè)置情境引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行討論,學(xué)生通過比喻、模型化等方法將自己腦海中的知識(shí)進(jìn)行清晰的表達(dá)。因個(gè)體隱性知識(shí)的差異性,師生間、學(xué)生間可能會(huì)產(chǎn)生激烈的討論,但最終在辯論中會(huì)達(dá)成較為一致的答案。探討過程秉承尊重、包容的原則,學(xué)生會(huì)更積極地將隱性知識(shí)轉(zhuǎn)化為顯性知識(shí)。對(duì)話場(chǎng)中的隱性知識(shí)外化會(huì)使學(xué)生間的思想發(fā)生碰撞,在碰撞中反思自身不足,吸取他人長(zhǎng)處,對(duì)知識(shí)的理解會(huì)更加全面,完成知識(shí)的創(chuàng)新。

    1.2.3? ? 構(gòu)建顯性知識(shí)向顯性知識(shí)轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)場(chǎng)

    知識(shí)的形成需要系統(tǒng)的對(duì)比整合。教師應(yīng)當(dāng)及時(shí)將學(xué)生討論后的顯性知識(shí)(如物理概念、科學(xué)觀點(diǎn))通過思維導(dǎo)圖、表格等方式形成清晰的知識(shí)結(jié)構(gòu)。學(xué)生也可以通過對(duì)比新舊知識(shí)完成知識(shí)的篩選、分析和總結(jié),完成顯性知識(shí)到顯性知識(shí)的組合。在具體教學(xué)情境中,可以課本作為主要脈絡(luò),同時(shí)加入課標(biāo)中沒有但適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的成分,使顯性知識(shí)更具系統(tǒng)性、科學(xué)性和發(fā)展性,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的整理與升級(jí)。

    1.2.4? ? 構(gòu)建顯性知識(shí)向隱性知識(shí)轉(zhuǎn)化的實(shí)踐場(chǎng)

    內(nèi)化是一個(gè)將顯性知識(shí)在頭腦中具象化的過程,是實(shí)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)知從量變到質(zhì)變的過程。在前三個(gè)階段的教學(xué)過程中,師生只是完成了對(duì)高度凝練知識(shí)的交互并產(chǎn)生了新的顯性知識(shí),學(xué)生仍需要在大量的、有指向性的新情境中進(jìn)行實(shí)踐才能將這些顯性知識(shí)內(nèi)化為屬于自身的隱性知識(shí)。要檢驗(yàn)知識(shí)的內(nèi)化程度,教師可以通過測(cè)驗(yàn)、創(chuàng)設(shè)新情境等途徑,考查學(xué)生的知識(shí)遷移能力[7]。

    2? ? SECI理論引領(lǐng)下的“圓周運(yùn)動(dòng)”教學(xué)設(shè)計(jì)

    “圓周運(yùn)動(dòng)”是人教版(2019年版)高中物理必修二第六章的內(nèi)容,是后續(xù)學(xué)習(xí)第七章“萬(wàn)有引力與宇宙航行”以及選擇性必修二第一章第3節(jié)“帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”的基礎(chǔ)。

    根據(jù)《課標(biāo)》要求,“圓周運(yùn)動(dòng)”的情境化教學(xué)要達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)為:會(huì)用線速度、角速度、周期描述圓周運(yùn)動(dòng);理解線速度、角速度的物理意義;掌握線速度、角速度的關(guān)系;能在具體情境中確定線速度和角速度。

    “圓周運(yùn)動(dòng)”難點(diǎn)之一是圓周運(yùn)動(dòng)的速度過于抽象,學(xué)生在傳統(tǒng)課堂只能機(jī)械接受知識(shí),無(wú)法將理論和實(shí)際聯(lián)系起來(lái)。因此,本文結(jié)合SECI理論對(duì)“圓周運(yùn)動(dòng)”一節(jié)展開教學(xué)設(shè)計(jì),探索情境化教學(xué)的具體實(shí)施方法,對(duì)“圓周運(yùn)動(dòng)”一章中第一課時(shí)“線速度 角速度”進(jìn)行設(shè)計(jì),希望能彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足,為研究者提供新的思路。

    2.1? ? 知識(shí)轉(zhuǎn)化序列

    在“線速度 角速度”內(nèi)容中,知識(shí)在“隱性—隱性、隱性—顯性、顯性—顯性、顯性—隱性”間互相轉(zhuǎn)換的序列如表1所示。

    2.2? ? 教學(xué)設(shè)計(jì)示例

    2.2.1? ? 體驗(yàn)情境,構(gòu)建隱性知識(shí)轉(zhuǎn)化為隱性知識(shí)的創(chuàng)始場(chǎng)

    創(chuàng)設(shè)情境:以2021年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)自行車女子團(tuán)體競(jìng)速賽為情境,教師展示比賽短視頻及圖片(圖2)。

    設(shè)計(jì)意圖:以?shī)W運(yùn)會(huì)場(chǎng)景引入,材料是學(xué)生常見的自行車,創(chuàng)設(shè)的是與學(xué)生生活貼近的情境,在對(duì)學(xué)生有吸引力的情境中引起學(xué)生對(duì)即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容的關(guān)注。

    教師活動(dòng):向?qū)W生展示架起后輪自行車(實(shí)物)的傳動(dòng)裝置,帶領(lǐng)學(xué)生觀察自行車各構(gòu)件。用三種顏色的飄帶在鏈輪、飛輪和后輪上標(biāo)識(shí)出A,B,C三個(gè)位置,其中B,C與飛輪圓心共線,如圖3所示。

    問題1:當(dāng)自行車腳踏板轉(zhuǎn)動(dòng),飛輪和后輪會(huì)如何轉(zhuǎn)動(dòng),輪上的點(diǎn)做什么運(yùn)動(dòng)?

    問題2:同軸但不同半徑的邊緣點(diǎn)(B和C)、不同半徑不同軸圓上的邊緣點(diǎn)(A和B),速度大小能否進(jìn)行比較?

    問題3:如何比較圓周運(yùn)動(dòng)的快慢?有幾種方法?

    問題4:第一種方法怎么定義物理量?怎么定義圓周運(yùn)動(dòng)軌跡上某一點(diǎn)的線速度?

    問題5:線速度的大小、單位和方向?

    問題6:曲線運(yùn)動(dòng)的線速度和直線運(yùn)動(dòng)的速度的關(guān)系?

    問題7:第二種方法怎么定義物理量?在名稱上如何與線速度加以區(qū)分?物理意義、單位分別是什么?

    問題8:線速度和角速度有關(guān)系嗎?什么關(guān)系?

    設(shè)計(jì)意圖:場(chǎng)景和具體問題是教師與學(xué)生隱性知識(shí)交互的橋梁。在體驗(yàn)師生熟悉的場(chǎng)景和回答問題時(shí),學(xué)生會(huì)回憶頭腦中已有的隱性知識(shí),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)教師提出的情境問題進(jìn)行嘗試性理解,得到獨(dú)屬于個(gè)人的階段性認(rèn)識(shí)。這個(gè)階段的完成要基于師生、生生間的信任和價(jià)值認(rèn)同,成員關(guān)系和諧會(huì)促進(jìn)師生對(duì)知識(shí)的共鳴(例如,有共同的目標(biāo)或者較強(qiáng)的班級(jí)凝聚力)。在這個(gè)階段,學(xué)生基本不能確定自己答案的正誤,也很難以清晰、系統(tǒng)化的物理語(yǔ)言進(jìn)行表達(dá)。

    2.2.2? ? 質(zhì)疑問難,構(gòu)建隱性知識(shí)轉(zhuǎn)化為顯性知識(shí)的對(duì)話場(chǎng)

    學(xué)生回答1:圓周運(yùn)動(dòng)。

    學(xué)生回答2:通過觀察,因?yàn)椋曼c(diǎn)和A點(diǎn)不在同一個(gè)圓上,難以比較;B點(diǎn)看起來(lái)轉(zhuǎn)得比C點(diǎn)快;B點(diǎn)和C點(diǎn)在一個(gè)圓上,所以一樣快。

    學(xué)生回答3:兩個(gè)方法。一是可以通過相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的路程衡量快慢;二是通過相同時(shí)間轉(zhuǎn)過的角度比較快慢。

    學(xué)生回答4:質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)通過的弧長(zhǎng)和所用時(shí)間的比值叫作線速度。

    學(xué)生回答6:圓周運(yùn)動(dòng)的線速度是瞬時(shí)速度。

    學(xué)生回答7:角速度是與線速度不同的概念,描述轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)該用角度比時(shí)間。單位由角度單位和時(shí)間單位推出。

    學(xué)生回答8:都是描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量,應(yīng)該有關(guān)系。

    設(shè)計(jì)意圖:用質(zhì)疑問難的方式,引導(dǎo)學(xué)生將隱性知識(shí)進(jìn)行表達(dá)。教師針對(duì)學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行分組,最終選擇小組代表進(jìn)行表述。學(xué)生梳理自己的隱性知識(shí),在將自己頭腦中對(duì)線速度、角速度的模糊理解通過文字、語(yǔ)言或圖像進(jìn)行表達(dá)甚至辯論時(shí),將隱性知識(shí)顯性化,并與他人的知識(shí)進(jìn)行碰撞產(chǎn)生不同角度、比較全面的新知識(shí),有利于后續(xù)在系統(tǒng)場(chǎng)中構(gòu)建物理概念。

    2.2.3? ? 概括省思,構(gòu)建顯性知識(shí)轉(zhuǎn)化為顯性知識(shí)的系統(tǒng)場(chǎng)

    結(jié)論1:軌跡是圓的曲線運(yùn)動(dòng)叫圓周運(yùn)動(dòng)。

    結(jié)論2:觀察的結(jié)論不可靠,可以進(jìn)行定量比較。B,C點(diǎn)在相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同,則可以比較相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng);A,B點(diǎn)在相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)相同,則可以比較相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度。

    結(jié)論3:有兩種方法。可以將相同時(shí)間規(guī)定為單位時(shí)間。比較方法總結(jié)為:通過單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的路程大小比較快慢;通過單位時(shí)間轉(zhuǎn)過的角度大小比較快慢。

    結(jié)論6:這里的線速度實(shí)際上就是我們?cè)诿枋鲋本€運(yùn)動(dòng)中已經(jīng)學(xué)過的瞬時(shí)速度。當(dāng)Δt足夠小時(shí),弧長(zhǎng)Δs的長(zhǎng)度與線段Δl幾乎沒有差別,即弧長(zhǎng)Δs的大小約等于物體的位移大小Δl。

    教師活動(dòng):以表格形式呈現(xiàn)“線速度”和“角速度”的定義式、物理意義、單位及相互的聯(lián)系(表2)。

    設(shè)計(jì)意圖:教師針對(duì)學(xué)生討論和交流中的問題,引導(dǎo)學(xué)生深入推理和歸納,構(gòu)建系統(tǒng)場(chǎng),進(jìn)行顯性知識(shí)的概括和思考。通過類比、推理等方法,將情境抽象為質(zhì)點(diǎn)圓周運(yùn)動(dòng)模型,將學(xué)生表達(dá)的模糊的顯性知識(shí)按照思維過程逐步深入引導(dǎo)。學(xué)生在這個(gè)階段中可以獲得其他顯性知識(shí),對(duì)自身零散的認(rèn)識(shí)進(jìn)行歸納整理,使用表格、知識(shí)樹、思維導(dǎo)圖等方式將知識(shí)合理化與系統(tǒng)化。構(gòu)建系統(tǒng)場(chǎng)有利于學(xué)生將現(xiàn)有知識(shí)聯(lián)接之前學(xué)過的知識(shí)或者將要學(xué)習(xí)的知識(shí)形成知識(shí)框架。

    2.2.4? ? 學(xué)以致用,構(gòu)建顯性知識(shí)轉(zhuǎn)化為隱性知識(shí)的實(shí)踐場(chǎng)

    問題9:比較A,B,C三點(diǎn)的線速度與角速度?

    教師活動(dòng):選取中心軸線或固定參考點(diǎn),采用多媒體或者實(shí)物標(biāo)記的方法,讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究并記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)間,以及在此時(shí)間內(nèi)通過的弧長(zhǎng)、角度。

    學(xué)生活動(dòng):比較相同時(shí)間內(nèi)通過的弧長(zhǎng),得到A,B,C三個(gè)位置通過的弧長(zhǎng)滿足:sA=sB

    問題10:毛澤東詩(shī)句中的“坐地日行八萬(wàn)里,巡天遙看一千河”要在地球的哪個(gè)緯度才可以實(shí)現(xiàn)?該點(diǎn)的線速度和角速度分別是多少?

    教師活動(dòng):教師用地球儀展示地球的自轉(zhuǎn),在地球表面上取一個(gè)點(diǎn),說(shuō)明該點(diǎn)做的運(yùn)動(dòng)是圓周運(yùn)動(dòng),進(jìn)一步布置課后探究習(xí)題。

    設(shè)計(jì)意圖:學(xué)生腦海中已經(jīng)有關(guān)于線速度、角速度的基本知識(shí),要檢驗(yàn)學(xué)生是否真正理解所學(xué)知識(shí),應(yīng)以多種形式進(jìn)行評(píng)估,如實(shí)踐報(bào)告、接近實(shí)際情境的測(cè)試題等。在這個(gè)環(huán)節(jié),學(xué)生將已習(xí)得的顯性知識(shí)在頭腦中以個(gè)性化的形式綜合呈現(xiàn),其理解程度雖然難以用語(yǔ)言表達(dá),但可以在相關(guān)練習(xí)中檢驗(yàn)知識(shí)是否已發(fā)生遷移以及知識(shí)的遷移程度。關(guān)鍵在于讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理來(lái)源于生活,服務(wù)于生活,要注重積累解決實(shí)際情境中問題的經(jīng)驗(yàn)。

    3? ? 小? 結(jié)

    針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)存在的學(xué)生所學(xué)理論難以聯(lián)系實(shí)際的問題,本文基于SECI模型及情境化教學(xué)相關(guān)理論,提出了SECI理論引領(lǐng)下的情境化教學(xué)實(shí)施策略,并給出了教學(xué)設(shè)計(jì)案例。情境化教學(xué)結(jié)合SECI理論是物理教學(xué)的一種新的教學(xué)形式嘗試,通過這種方式進(jìn)行教學(xué),遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律,利于學(xué)生習(xí)得知識(shí)和進(jìn)行知識(shí)遷移。物理教育工作者在教學(xué)中已經(jīng)開始重視情境的使用,在使用中結(jié)合SECI理論進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)不失為一種合理的、清晰的、新穎的、有效的思路。

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    (欄目編輯? ? 鄧? ?磊)

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