郭 拯

(慈溪市教育局教研室 浙江 寧波 315300)

探究性教學是指學生在教師所創(chuàng)設(shè)的學習情境中，通過以“自主、探究、合作”為特征的學習方式，解決問題、獲得知識與技能，內(nèi)化情感態(tài)度與價值觀的教學方式和教學過程.探究教學的精髓重在“探究設(shè)計”，探究設(shè)計的精髓重在“主體認知問題的情境設(shè)計”.

分析目前物理課堂教學中的問題情境設(shè)計，主要存在以下幾個突出問題：

(1)簡單化.問題情境設(shè)計限于教材顯性內(nèi)容，注重知識的識記性，輕視理解與評價性的問題情境；

(2)隨意化.問題情境設(shè)計不符合學生的認知水平和年齡特征，沒有考慮科學認識的內(nèi)在規(guī)律；

(3)虛擬化.問題情境設(shè)計并沒有建立在真切的物理實驗探究基礎(chǔ)上，教學呈現(xiàn)只留于語言表達和結(jié)論陳述，輕視問題探索的推演過程，學科教學特征不明顯.

那么，如何有效地設(shè)計主體認知問題的情境，使課堂教學具有清晰的結(jié)構(gòu)化邏輯脈絡(luò)呢？本文試從以下幾個方面進行論述.

1 主體認知問題情境的設(shè)計內(nèi)涵

主體認知問題所揭示的知識具有其內(nèi)在的邏輯結(jié)構(gòu)，只有結(jié)構(gòu)化知識才最易內(nèi)化為學生的認知結(jié)構(gòu)，而結(jié)構(gòu)化的問題情境則為這種轉(zhuǎn)化提供了心理空間，促進這種轉(zhuǎn)化.具體體現(xiàn)為不同的教學環(huán)節(jié)有不同的問題情境設(shè)計，不同的問題情境表現(xiàn)出不同的互動關(guān)系構(gòu)建，不同的互動關(guān)系表現(xiàn)出不同的教學活動主題.教學過程互動環(huán)節(jié)同構(gòu)于不同類型的問題系統(tǒng)的認知情境環(huán)節(jié)，體現(xiàn)在3個對應(yīng)關(guān)系上：

(1)問題探究難度與認知水平相協(xié)調(diào)——情境設(shè)計的前提；

(2)問題探究目標與教學目標相協(xié)調(diào)——情境設(shè)計的關(guān)鍵；

(3)問題的知識涵蓋與認知內(nèi)容相協(xié)調(diào)——認知問題的實質(zhì)性保證.

在物理課堂教學中，應(yīng)使問題情境結(jié)構(gòu)、物理知識結(jié)構(gòu)與學生認知結(jié)構(gòu)三者和諧統(tǒng)一，相互促進.

2 如何進行主體認知問題情境的設(shè)計

問題情境設(shè)計的目的是引發(fā)認知沖突、提出研究問題、引導學生分析歸納并將學習遷移擴展.其主要特點就是在“問題解決中學習”，讓學生就學科內(nèi)容形成問題，通過“事情為什么會是這樣的”，使學生主動、深入地激活原有經(jīng)驗，理解問題內(nèi)涵，分析、推論生成新理解、新假設(shè).

2.1 以科學思維方法重構(gòu)問題情境的發(fā)展邏輯

知識間的邏輯關(guān)聯(lián)反映的是科學研究的發(fā)展過程，邏輯間的關(guān)聯(lián)一定存在物理學的思想方法.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和物理思想的情境，科學思維方法是構(gòu)建問題情境的重要依據(jù).

案例分析1:以“電容的比值定義法”例談問題情境設(shè)計.

“電容器與電容”教學環(huán)節(jié)的核心是運用“比值定義法“建立電容概念.考查這一概念的教學過程，多數(shù)教師的問題情境設(shè)計線索如下：

(1)研究電容器充放電過程，說明電容器是一個儲存電荷的器件；

(3)類比遷移.將電容器所帶電荷量與容器所儲水量相比擬，內(nèi)化概念內(nèi)涵.

分析上述教學案例，其所設(shè)計的問題情境存在一定缺陷，我們說比較是抽象概念的前提，更是比值定義法的前提，它是確定研究對象之間差異性和共同性的思維過程和方法.比值定義法問題情境的構(gòu)建分析如下：

第二，同中求異，闡述屬性.即同一物理條件下，揭示共性反映的屬性.問題情境設(shè)計：

第三，同異綜合，揭示本質(zhì).由于物理現(xiàn)象的復雜性和多樣性，決定了在構(gòu)建“比值定義法的問題情境”時，一般方法是“由個別到一般、由部分到整體、由簡單到復雜、有淺入深、由現(xiàn)象到本質(zhì)”的順序進行設(shè)計.其中的邏輯思維過程體現(xiàn)在“異中求同、同中求異、同異綜合”中逐漸構(gòu)建，進而揭示物理本質(zhì)，其流程圖可表示如下：

異中求同

同中求異→選取標準→同異綜合

找出關(guān)鍵物理量→比 值→提示本質(zhì)

比值定義法作為概念構(gòu)建的一種重要方法，高中物理教學中與之同類情境構(gòu)建的還有，諸如：加速度、電場強度、磁感應(yīng)強度等，上述思維方法的問題情境構(gòu)建具有一定的普通性.除了比值定義法之外，物理科學方法還有許多，如“理想模型方法”.

案例分析2:以“自由落體運動模型”例談問題情境設(shè)計.

理想模型是為了便于研究而建立的一種高度抽象的理想客體.實際的物理過程都是諸多因素作用的結(jié)果，理想運動模型建立的核心思想是突出問題研究的主要方面，忽略次要因素的作用，只考慮主要因素引起的運動變化過程.它們以客觀存在為原型的，作為抽象思維的結(jié)果，也是對客觀事物的一種反映.讓學生深刻體驗到其中的物理學思想方法是問題情境構(gòu)建的重要意義.過程如下：

(1)先演示在有空氣阻力的情況下，羽毛和小鐵片一起由靜止下落，并未同時落地;

(2)將空氣抽去一部分，羽毛和小鐵片下落接近；

(3)再抽去一部分(幾乎達真空)，羽毛和小鐵片幾乎同時落地；

(4)合理外推：在沒有空氣阻力的情況下，羽毛和小鐵片一起由靜止下落，將同時落地；

(5)反向扭轉(zhuǎn)開關(guān)，放入空氣再次對比剛才的情境，落地的時間差異又很大了.

上述問題情境的設(shè)計所涉及的方法有,應(yīng)用因果共變分析法、反向?qū)Ρ确椒ǖ?高中物理學科蘊含著十分豐富的科學思維方法，除上述例舉的兩種科學思維方法外，又如：控制變量法、演繹推理法、實驗歸納法、類比法等等，這些內(nèi)隱于科學思維方法中的具體化的邏輯結(jié)構(gòu)是問題情境構(gòu)建的重要依據(jù).

所以，德國著名物理學家玻恩(1882～1970)說：“我榮獲1954年的諾貝爾獎金，與其說是因為我所發(fā)表的著作里包括了一個自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，倒不如說是因為那里面包括一個關(guān)于自然現(xiàn)象的新思想方法基礎(chǔ)的發(fā)現(xiàn).”

2．2 以學生的認知變化趨勢預(yù)設(shè)教學環(huán)節(jié)的情境發(fā)展

相應(yīng)的教學環(huán)節(jié)根植于系列探究問題的土壤中.課堂教學中，設(shè)計系列主體問題探究時，要提供有助于形成概括結(jié)論的情境化方法，引導學生通過分析比較等方法，以事實為論據(jù)歸納出概括性結(jié)論，進而實現(xiàn)教材呈現(xiàn)的知識邏輯向教學呈現(xiàn)的認知邏輯的情境發(fā)展.如以人教版新課程《物理·必修1》

“牛頓第一定律”一節(jié)內(nèi)容為例.

案例分析3:以“牛頓第一定律”例談教學環(huán)節(jié)的情境發(fā)展.

(1)教材呈現(xiàn)的知識邏輯

1)引用愛因斯坦的比喻，簡述歷史上關(guān)于“力和運動”的觀點，引出物理學有效的“偵察”方法；

2)通過“理想實驗”魅力展示，闡述伽利略的研究過程，揭示科學研究方法和物理本質(zhì),提出笛卡兒觀點；

3)“牛頓物理學的基石——慣性定律”的揭示；

4)通過“思考與討論”揭示物理學重要概念“慣性”與“質(zhì)量”的關(guān)系.

考察這一經(jīng)典課例的課堂教學，多數(shù)教師從生活現(xiàn)象著眼引出歷史上的研究觀點，然后通過理想實驗得出伽利略觀點，這一層面的教學設(shè)計相對比較到位，且有許多亮點.但從伽利略發(fā)展到笛卡兒，再從笛卡兒發(fā)展到牛頓的觀點，這一深入思維層面的教學展開卻缺乏有效系列問題的情境構(gòu)建.從教學設(shè)計上而言，思維漸進地展示過程決定了系列問題的情境發(fā)展，系列問題的情境發(fā)展須以學生的認知變化趨勢加以構(gòu)建.這一教學環(huán)節(jié)的設(shè)計補充如下：

(2)教學呈現(xiàn)的認知邏輯

問題情境1)：教材為引出牛頓第一定律而闡述的伽利略理想實驗，他的設(shè)計思想是怎樣的？你認為他對“力和運動”的關(guān)系認識意味著什么？

問題情境2)：笛卡兒補充道：如果運動物體不受任何力的時候，它的運動速度數(shù)值和方向都不會改變，請分析他比伽利略的認識高明在哪些方面？

問題情境3)：牛頓第一定律表明了哪些內(nèi)涵？牛頓的認識比前人更高明在哪些方面?

比較上面知識邏輯和認識邏輯系統(tǒng)，知識邏輯明確的是“學什么”，由教材系統(tǒng)決定；認知邏輯明確的是“怎么學”，由主體的認知規(guī)律決定.預(yù)設(shè)的認知邏輯使整體教學目標具體分解為一個個教學環(huán)節(jié)的過程性目標，并內(nèi)化成學生期望的學習目標，以此“喚醒”學生的自主意識，誘導學生學習潛能的開發(fā).

考查“牛頓第一定律”的整體教學情境設(shè)計，應(yīng)注重從4種典型科學思維方法加以深入逐次有序構(gòu)建：

1)控制變量法.實驗探究，讓小球從同一斜面上同一高度由靜止?jié)L下，觀察分析現(xiàn)象；

2)合理外推法.假定平面越光滑，小球運動的距離就越大，若平面無摩擦小球就將永遠做勻速運動；

3)理想化方法.無摩擦的運動就是一種理想化模型；

4)分析歸納法.如上述案例闡述，伽利略、笛卡兒、牛頓觀點的思維漸進性發(fā)展.

教學環(huán)節(jié)的情境發(fā)展是以學生認知變化趨勢為依據(jù)的邏輯發(fā)展過程，其關(guān)鍵在于學生能將親身獲得的知識、方法，納入到主體認知結(jié)構(gòu)中，形成知識遷移能力；并使教學設(shè)計的過程目標建立在內(nèi)隱過程與外顯行為相結(jié)合的可測量的操作性基礎(chǔ)上.

我們說，物理教學內(nèi)容按特點可以分為概念性教學內(nèi)容、規(guī)律性教學內(nèi)容、實驗探究教學內(nèi)容和應(yīng)用性教學內(nèi)容.以上案例僅是以規(guī)律性教學內(nèi)容的粗略靜態(tài)分析，在教學實際中對課堂教學的問題情境或系列問題情境的設(shè)計邏輯，要根據(jù)不同的教學內(nèi)容、教學課型和學生實際情況，進行依據(jù)于物理科學方法的教學設(shè)計，引導知識的發(fā)展過程，使學生不僅能掌握知識，而且能知道所學的知識是用了什么方法得出的，從而讓學生感覺到學習的真正意義.