指向?qū)忁q式思維的“玩·研·創(chuàng)”高中物理應(yīng)用課教學(xué)實(shí)踐

摘" "要：應(yīng)用課教學(xué)作為學(xué)生理解與運(yùn)用知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要陣地，不應(yīng)只快速介紹情境概念、套用推導(dǎo)公式，然后進(jìn)行習(xí)題訓(xùn)練，而應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷、體驗(yàn)相關(guān)教學(xué)真實(shí)情境，通過模型建構(gòu)達(dá)到領(lǐng)悟知識(shí)原理和遷移創(chuàng)新的目的。因此，教師在教學(xué)過程中應(yīng)有針對(duì)性地運(yùn)用審辯式思維引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課堂應(yīng)用知識(shí)進(jìn)行闖關(guān)教學(xué)。文章以“反沖運(yùn)動(dòng) 火箭”為例將審辯式思維下的“玩·研·創(chuàng)”教學(xué)模式運(yùn)用于應(yīng)用課教學(xué)，使學(xué)生在知識(shí)闖關(guān)和思維闖關(guān)過程中，感受物理學(xué)習(xí)的樂趣。

關(guān)鍵詞：審辯式思維；物理應(yīng)用課；闖關(guān)教學(xué)

引言

教育部2014年印發(fā)《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》，提出各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，并深入回答“立什么德、樹什么人”的根本問題，引領(lǐng)課程改革和育人模式變革[ 1 ]。而課堂教學(xué)作為傳授知識(shí)和培育學(xué)生的主陣地，能有效促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升[ 2 ]。因此，教師在課堂教學(xué)過程中應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的感知體驗(yàn)和模型建構(gòu)過程，并運(yùn)用審辯式思維下的“玩·研·創(chuàng)”教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)思維的提升[ 3-4 ]。所謂審辯式思維是指學(xué)生面對(duì)具有挑戰(zhàn)性問題或生活中真實(shí)情境時(shí)，通過問題鏈形式多角度引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、搜證和討論，刺激學(xué)生對(duì)知識(shí)深度思考，在此過程中著力培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移和拓展，培養(yǎng)其面對(duì)未知世界的能力。其構(gòu)成要素如表1。

審辯式思維強(qiáng)調(diào)以問題鏈形式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行闖關(guān)進(jìn)階，關(guān)注學(xué)生對(duì)問題的經(jīng)歷體驗(yàn)過程，注重學(xué)生的主體和教師的主導(dǎo)作用。在此過程中，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有知識(shí)建構(gòu)模型、總結(jié)規(guī)律、領(lǐng)悟原理，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的遷移創(chuàng)新和應(yīng)用。教師在新課教學(xué)過程中要不斷通過恰當(dāng)?shù)膯栴}引發(fā)學(xué)生對(duì)已有觀念的認(rèn)知沖突，使學(xué)生在相互交流、質(zhì)疑和討論中理解知識(shí)的本質(zhì)和內(nèi)涵。然而，現(xiàn)實(shí)教學(xué)中大多數(shù)教師少做或不做實(shí)驗(yàn)、快速介紹概念和推導(dǎo)公式，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受過程存在“體驗(yàn)缺失”，以致無法理解概念的本質(zhì)。此外，有部分教師將課堂淪為“一言堂”，使學(xué)生缺乏合作探究意識(shí)。這些教學(xué)方式都極大地抑制學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，也不符合知識(shí)的認(rèn)知和建構(gòu)過程，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效率低?；诖?，筆者結(jié)合余耿華老師提出的中學(xué)物理“玩·研·創(chuàng)”闖關(guān)教學(xué)模式，提出審辯式思維模式下的“玩·研·創(chuàng)”教學(xué)模式在應(yīng)用課教學(xué)中的實(shí)踐，其模式如圖1所示。

該教學(xué)模式以優(yōu)質(zhì)問題情境或游戲探究為闖關(guān)載體，根據(jù)已有知識(shí)建構(gòu)物理模型，通過有效實(shí)驗(yàn)探究概括總結(jié)結(jié)論。教師教學(xué)過程中應(yīng)重點(diǎn)研究和揭示知識(shí)背后的“思維模型”與“底層邏輯”，即學(xué)科的思想、方法、思維方式等。具體到教學(xué)上應(yīng)通過問題鏈引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、搜證、合作交流與反思，培養(yǎng)學(xué)生高階物理思維的形成。學(xué)生學(xué)習(xí)過程中應(yīng)側(cè)重于感知體驗(yàn)，把知識(shí)初步吸收后（內(nèi)化），再將知識(shí)以顯性化的方式表達(dá)出來（外化），如此經(jīng)過多次反復(fù)的“內(nèi)外”交替互相促進(jìn)融合，以達(dá)到熟練應(yīng)用的自動(dòng)化狀態(tài)（遷移創(chuàng)新）。通過運(yùn)用該教學(xué)模式，教師有針對(duì)性地設(shè)計(jì)和實(shí)施教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生在積極的學(xué)習(xí)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，提升學(xué)習(xí)成效。

1" "“審辯式思維+問題鏈”模式下的新課闖關(guān)教學(xué)案例

以人教版選擇性必修一第一章第四節(jié)“動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用——反沖運(yùn)動(dòng) 火箭”為例，運(yùn)用“審辯式思維+問題鏈”進(jìn)行新課闖關(guān)教學(xué)。課標(biāo)要求學(xué)生了解動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用后，能更好地通過動(dòng)量守恒定律的普適性來認(rèn)識(shí)自然界的統(tǒng)一性，進(jìn)一步體驗(yàn)守恒思想，增強(qiáng)證據(jù)意識(shí)和規(guī)律意識(shí)，提高建模能力和科學(xué)論證能力。具體教學(xué)流程如下。

1.1" 感知闖關(guān)

運(yùn)用感知體驗(yàn)闖關(guān)策略，對(duì)生活中常見的反沖運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行分析，完善學(xué)生對(duì)動(dòng)量守恒定律的條件和規(guī)律的認(rèn)識(shí)。通過運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析生活現(xiàn)象，形成相互作用的運(yùn)動(dòng)觀和分析、推理的科學(xué)思維。

闖關(guān)任務(wù)：明確反沖運(yùn)動(dòng)的定義特點(diǎn)。即①內(nèi)力作用；②一個(gè)物體分為兩個(gè)物體；③物體的兩個(gè)部分運(yùn)動(dòng)方向相反。

闖關(guān)情境：觀察公園自動(dòng)澆水器圖片和課堂演示自動(dòng)澆水裝置。

學(xué)生觀察公園中自動(dòng)澆水器圖片（圖2甲），教師利用礦泉水瓶自制自動(dòng)澆水器并演示，如圖2乙所示。礦泉水瓶頂部用細(xì)線垂直懸掛，距離礦泉水瓶底5 cm處繞瓶一圈均勻打四個(gè)孔并插入吸管，向水瓶中加水即可看到礦泉水瓶在旋轉(zhuǎn)噴水）。為了讓學(xué)生更好體驗(yàn)感知實(shí)驗(yàn)效果，邀請(qǐng)三組學(xué)生上臺(tái)演示自制澆水器。教師通過表2中的系列問題鏈引導(dǎo)學(xué)生觀察、描述和分析實(shí)驗(yàn)中液柱和礦泉水瓶運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。

闖關(guān)建議：物理知識(shí)只是形成學(xué)科素養(yǎng)的載體，學(xué)科活動(dòng)才是形成學(xué)科素養(yǎng)的渠道。因此，新課導(dǎo)入要注重學(xué)生的感知體驗(yàn)，問題鏈應(yīng)具有引導(dǎo)性，突出對(duì)學(xué)生審辯式思維品質(zhì)的培養(yǎng)，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生全面發(fā)展。正所謂，從頭教起，教的是思維，收獲的是智慧。

1.2" 探究闖關(guān)

運(yùn)用自主探究闖關(guān)策略，通過構(gòu)建模型分析水噴出后滿足動(dòng)量守恒規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。此外，通過小組合作設(shè)計(jì)開放性定性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證反沖運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步感知反沖運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體朝相反的方向運(yùn)動(dòng)，提升學(xué)生證據(jù)意識(shí)和質(zhì)疑意識(shí)。最后，運(yùn)用含氣墊導(dǎo)軌的光電門實(shí)驗(yàn)演示反沖運(yùn)動(dòng)，從數(shù)據(jù)上證實(shí)反沖運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體符合動(dòng)量守恒規(guī)律。

闖關(guān)任務(wù)：建立模型分析自動(dòng)澆水器滿足動(dòng)量守恒定律，并從定性和定量角度驗(yàn)證反沖運(yùn)動(dòng)符合動(dòng)量守恒規(guī)律。

闖關(guān)情境1：通過感知體驗(yàn)情境，構(gòu)建反沖運(yùn)動(dòng)物理模型。具體教學(xué)片段如下：

師：上一關(guān)通過展示自動(dòng)澆水器和體驗(yàn)自制澆水器實(shí)驗(yàn)，學(xué)生已初步明確反沖運(yùn)動(dòng)的定義和基本特點(diǎn)。

同學(xué)們根據(jù)自動(dòng)澆水器的運(yùn)動(dòng)情況，能否根據(jù)前面所學(xué)的知識(shí)，歸納該情境符合所學(xué)的哪種規(guī)律呢？

教室里聽到有些學(xué)生說動(dòng)量定理，也有一些學(xué)生說定量守恒定律。

師：大家想想動(dòng)量守恒定律和動(dòng)量定理的研究對(duì)象分別是誰？

生A：哦！明白了，動(dòng)量定理研究對(duì)象一般是單個(gè)物理，而動(dòng)量守恒定律研究對(duì)象為系統(tǒng)，至少兩個(gè)物體。

師：那大家能說說在這個(gè)問題里的研究對(duì)象是指哪個(gè)物體？

生B：（脫口而出）這里研究對(duì)象是水瓶和噴出來的水，所以噴水過程中應(yīng)滿足動(dòng)量守恒定律。

師：那請(qǐng)問動(dòng)量守恒定律成立的條件是什么？

生（齊）：系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零。

師：那大家想想噴水過程中系統(tǒng)所受合外力為零嗎？

教室零零星星傳來澆水過程系統(tǒng)還受到重力等其他力，合外力不為零。

生B：澆水過程中，系統(tǒng)合外力不為零，但是在水與水瓶分離過程中產(chǎn)生的力很大，使得重力可以忽略不計(jì)，而該相互作用力又屬于內(nèi)力。因此，系統(tǒng)動(dòng)量是守恒的。

師：非常好！通過大家的分析、討論，得出噴水過程中內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，可認(rèn)為該過程近似滿足動(dòng)量守恒。那如何構(gòu)建自動(dòng)澆水器澆水過程中動(dòng)量守恒的物理模型呢？

生C：可以選取一段剛噴出的液柱和水瓶作為研究對(duì)象，在此過程中可認(rèn)為內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，這一過程近似動(dòng)量守恒。

師：這里假設(shè)水瓶及水的質(zhì)量為M，極短時(shí)間噴出質(zhì)量為m的液柱，噴出液柱速度為v，知自動(dòng)澆水器噴水過程中滿足動(dòng)量守恒定律：0=mv-（M-m）v'。

設(shè)計(jì)意圖和落實(shí)素養(yǎng)：圖3是自動(dòng)澆水器科學(xué)建模流程圖。學(xué)生此前已掌握動(dòng)量概念、動(dòng)量定理和定量守恒定律這些基本規(guī)律的特點(diǎn)。此時(shí)引入反沖運(yùn)動(dòng)模型符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，教師通過一系列問題鏈的引導(dǎo)已然使學(xué)生不自覺地對(duì)問題產(chǎn)生深度思考，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)推理和科學(xué)思維的提升。

闖關(guān)情境2：如圖4，給出實(shí)驗(yàn)器材（多個(gè)氣球、小車、水、塑料水瓶、塑料盆），要求學(xué)生自主選擇器材感知反沖運(yùn)動(dòng)。

闖關(guān)情境3：用含氣墊導(dǎo)軌的光電門演示反沖運(yùn)動(dòng)，從定量角度驗(yàn)證反沖運(yùn)動(dòng)滿足動(dòng)量守恒定律（如圖5所示）。

探究闖關(guān)問題鏈如表3所示。

闖關(guān)建議：具身認(rèn)知理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)不是孤立個(gè)體行為，而是在個(gè)體與他人思想的碰撞過程中逐步建立起來的。因此，探究闖關(guān)過程應(yīng)充分發(fā)揮教師的主觀能動(dòng)性，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與積極性。此外，實(shí)驗(yàn)探究應(yīng)遵循就地生活取材原則，通過簡單的生活實(shí)驗(yàn)探究揭示背后的物理內(nèi)涵。對(duì)于學(xué)生的認(rèn)知也必須符合從定性到定量探索的過程，使學(xué)生在討論、質(zhì)疑和搜證中獲得成長，促進(jìn)高階物理思維的形成。

1.3" 應(yīng)用闖關(guān)與作業(yè)設(shè)計(jì)

展示中國航天火箭發(fā)展史圖片，讓學(xué)生了解國家科技進(jìn)步，增強(qiáng)民族自豪感和愛國熱情。同時(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)火箭升空原理的探索欲。學(xué)生依據(jù)探究闖關(guān)學(xué)習(xí)的知識(shí)主動(dòng)將反沖運(yùn)動(dòng)與火箭升空聯(lián)系起來，真正做到將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)際。

闖關(guān)任務(wù)：探討反沖運(yùn)動(dòng)處理的一般化思路。

闖關(guān)情境：運(yùn)用模型理解火箭工作原理。

應(yīng)用闖關(guān)問題鏈如表4所示。

設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生講解，教師在黑板上板書反沖運(yùn)動(dòng)的一般化處理思路，如圖6示。讓學(xué)生從生活實(shí)際中提煉反沖運(yùn)動(dòng)模型，并用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的遷移應(yīng)用與創(chuàng)新。

闖關(guān)建議：在學(xué)習(xí)反沖運(yùn)動(dòng)基本概念的前提下，明確自動(dòng)澆水器、火箭升空均屬于反沖運(yùn)動(dòng)且滿足動(dòng)量守恒定律。運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決火箭升空問題時(shí)，需關(guān)注課堂的開放性、優(yōu)化提問，引導(dǎo)學(xué)生自主表達(dá)和板書，教師對(duì)其做評(píng)價(jià)和總結(jié)并提出修改建議。此外，教師需帶領(lǐng)學(xué)生回顧本節(jié)課知識(shí)結(jié)構(gòu)和相關(guān)物理方法，培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。

2" 結(jié)束語

針對(duì)傳統(tǒng)教育教學(xué)中存在的問題和不足，提出將審辯式思維模式下的“玩·研·創(chuàng)”教學(xué)模式運(yùn)用于應(yīng)用課教學(xué)，以“反沖運(yùn)動(dòng) 火箭”為例從感知闖關(guān)、探究闖關(guān)、應(yīng)用闖關(guān)和從作業(yè)設(shè)計(jì)角度探索新課闖關(guān)教學(xué)。愛因斯坦說，“提出一個(gè)問題比解決一個(gè)問題更重要”。在物理核心素養(yǎng)的要求下，課堂教學(xué)過程應(yīng)加強(qiáng)問題意識(shí)、質(zhì)疑能力和審辯式思維的培養(yǎng)，通過創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)膯栴}情境，讓學(xué)生不斷探索和總結(jié)科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，提高理解物理知識(shí)的能力；讓學(xué)生積極參與課堂教學(xué)活動(dòng)，展開討論、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，并引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地解決問題。這樣長此以往，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生保持持久的學(xué)習(xí)積極性。

參考文獻(xiàn)：

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