孫春成

(江蘇省江陰市青陽中學(xué)，江蘇 無錫 214401)

在知識更新越來越快和關(guān)注問題解決的信息化時代，需要學(xué)生具備跨情境、跨時空和跨文化的遷移應(yīng)用能力，但并不是所有的知識都能被靈活遷移，只有上升到觀念層次的知識才能被有效遷移，觀念性知識的獲得需要觀念建構(gòu)的教學(xué)。

1 觀念建構(gòu)教學(xué)的內(nèi)涵

觀念建構(gòu)教學(xué)旨在幫助學(xué)生形成觀念性認識、增進觀念性理解、促進觀念性反思。通過觀念建構(gòu)過程整合分散的事實、問題、概念和規(guī)律等，實現(xiàn)學(xué)科內(nèi)、學(xué)科間的橫向關(guān)聯(lián)和縱向拓展，逐步理解學(xué)科的本質(zhì)和內(nèi)涵。

物理觀念建構(gòu)教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生從物理學(xué)視角形成關(guān)于物質(zhì)、運動與相互作用、能量等的基本認識，首先基于對自然現(xiàn)象、事實的模型建構(gòu)和抽象概括，建構(gòu)物理概念、探索物理規(guī)律，其次對物理概念和規(guī)律進行關(guān)聯(lián)整合、凝練升華，形成物理觀念，這是觀念建構(gòu)教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，最后，對于物理觀念進行學(xué)科關(guān)聯(lián)和反思上浮形成哲學(xué)觀點。物理觀念和哲學(xué)觀點層次的知識具有廣泛的遷移力和持久的解釋，能夠被靈活遷移應(yīng)用，解決實際問題和解釋自然現(xiàn)象，具體關(guān)系如圖1。

圖1

超越現(xiàn)象和事實走向物理觀念和哲學(xué)觀點層次，實際就是實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的過程，遷移應(yīng)用的靈活程度是判斷深度學(xué)習(xí)的重要依據(jù)，因此，觀念建構(gòu)教學(xué)是促進深度學(xué)習(xí)真實發(fā)生的有效路徑。

2 促進高中物理觀念建構(gòu)教學(xué)的策略

下面以“運動的合成與分解”教學(xué)為例，探討物理觀念建構(gòu)教學(xué)的策略。

2.1 聯(lián)系已有經(jīng)驗，通過關(guān)聯(lián)分析促進觀念建構(gòu)

知識之間的聯(lián)系有時是表層的，有時是內(nèi)在的，在新知識學(xué)習(xí)的過程中，通過創(chuàng)設(shè)情境，聯(lián)系已有知識與經(jīng)驗，并促進認知同化、順應(yīng)和平衡。然后在關(guān)聯(lián)分析的基礎(chǔ)上建構(gòu)觀念性認識，分析的內(nèi)容可以是邏輯意義層面，也可以是實驗探究層面，通過觀念建構(gòu)形成持久性理解。

教學(xué)片斷1：上課前用手機拍攝一段班級同學(xué)體育課上打籃球投籃的視頻，課堂上呈現(xiàn)給學(xué)生，借助學(xué)生的已有經(jīng)驗提出問題：如何投籃才能更準(zhǔn)、更遠呢？這就需要對籃球運動的軌跡進行科學(xué)分析，此時須抓住主要因素(籃球重力)、忽略次要因素(空氣阻力)，幫助學(xué)生建立曲線運動模型。

基于這個模型，提出問題：如何分析籃球的運動規(guī)律呢？可以放手讓學(xué)生自主討論問題，提出解決方案，因為通過前面牛頓運動定律的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)形成“運動與相互作用”的物理觀念，這里是利用“運動與相互作用”觀念解決問題。

學(xué)生經(jīng)過分析和討論后能得出結(jié)論：籃球做斜拋運動，在水平方向上由于不受力作用，應(yīng)該做勻速直線運動；在豎直方向上由于只受重力，應(yīng)該先向上勻減速運動，當(dāng)?shù)竭_最高點后再向下做勻加速運動。這就是“化曲為直”和“化繁為簡”思想的具體運用，將看似復(fù)雜的曲線運動分解為兩個熟悉的直線運動進行處理，幫助學(xué)生形成以下觀念：任何復(fù)雜的運動通過分解可以轉(zhuǎn)化為簡單的運動進行處理。

2.2 基于具身體驗，通過反思內(nèi)化促進觀念建構(gòu)

自然現(xiàn)象和事實是觀念形成的基石，這些事實和現(xiàn)象如何被加工、內(nèi)化、凝練，從而升華為學(xué)生的觀念？筆者認為最重要的途徑是學(xué)習(xí)者的具身體驗，具身體驗是事實轉(zhuǎn)為觀念的“高速公路”，學(xué)生基于具身體驗，通過對體驗的過程、方式和結(jié)果進行反思內(nèi)化，最終可以建構(gòu)觀念性認識。

教學(xué)片斷2：為幫助學(xué)生進一步內(nèi)化“化曲為直”的思想方法，可以設(shè)置讓學(xué)生進行真實體驗的情境，裝置原理如圖2所示，將氣墊導(dǎo)軌放在桌面上并進行調(diào)平，在玻璃管中加滿水，并在里面放一個紅蠟浮子，玻璃管固定在一個滑塊上，滑塊用一根細線連接，細線的另一端通過定滑輪連接一只鉤碼，在整個裝置后面放置一塊有機玻璃板，用于記錄紅蠟塊位置。

圖2

打開氣源，將紅蠟塊由玻璃管底部釋放，第一次實驗時在滑塊上不掛細線，讓一名學(xué)生向右輕推玻璃管，另一名同學(xué)用黑色記號筆在玻璃背面每隔一定時間記錄一次紅蠟塊的位置，記錄7、8個點，并進行連線。然后在玻璃板后面放置一塊同樣大小的白色KT板，便于學(xué)生觀察軌跡，發(fā)現(xiàn)其為一條傾斜的直線。第二次實驗時在滑塊上掛上細線，一名同學(xué)釋放鉤碼，另一名同學(xué)用黑色記號筆在玻璃背面每隔一定時間記錄一次紅蠟塊的位置，也記錄7、8個點，并進行連線，其軌跡如圖3所示。

圖3

學(xué)生對這一過程和結(jié)果進行反思內(nèi)化，得出結(jié)論：兩個互相垂直的勻速直線運動合成的結(jié)果為勻速直線運動；一個勻速直線運動和一個與其垂直的勻變速直線運動合成為曲線運動，軌跡為拋物線。由于合成與分解是互逆的關(guān)系，要研究一個曲線運動就很容易想到可以將其分解為兩個方向的直線運動進行研究，讓學(xué)生深刻理解“化曲為直”的思想方法。

2.3 探尋知識本質(zhì)，通過抽象、概括促進觀念建構(gòu)

觀念的形成是對知識的內(nèi)涵與本質(zhì)認識不斷深化的結(jié)果，教學(xué)中一方面促進學(xué)生在對知識產(chǎn)生的起源與發(fā)展、演變與關(guān)聯(lián)的概括中建構(gòu)觀念，另一方面促進學(xué)生在對知識獲得的過程與路徑、思想與方法、邏輯與意義、作用與價值的理解中建構(gòu)觀念，使觀念的形成上升到更加上位的元認知層次。

教學(xué)片斷3：借助前面一節(jié)探究曲線運動條件的實驗，用水平儀將盤子調(diào)平，先不在盤子中放入磁鐵，從斜面頂端釋放蘸了墨汁的小鋼球，發(fā)現(xiàn)它在白紙上的運動軌跡為直線。接下來在斜面下端靠左側(cè)某位置放上磁鐵，釋放蘸了墨汁的小鋼球，發(fā)現(xiàn)小鐵球向左偏轉(zhuǎn)做曲線運動，當(dāng)在斜面下端靠右側(cè)某位置放上磁鐵時，小鋼球向右偏轉(zhuǎn)做曲線運動。

然后在原來直線軌跡的前方和左側(cè)各放一塊磁鐵，發(fā)現(xiàn)此時軌跡的曲率半徑變小，但運動速率變大；在原來直線軌跡的前方和右側(cè)各放一塊磁鐵，出現(xiàn)了類似的結(jié)果，4次實驗中小鋼球軌跡的俯視圖如圖4所示。

圖4

通過4次實驗的對比、抽象、概括，學(xué)生自主得出結(jié)論：曲線運動的軌跡是由物體的初速度和受力情況決定的。

觀念根據(jù)其遷移或解釋范圍的不同，可以分為大觀念和小觀念，大觀念的建構(gòu)需要以大單元為單位進行整體設(shè)計與組織教學(xué)，小觀念的構(gòu)建可以在課時教學(xué)中完成。另外，不論在新課教學(xué)還是在習(xí)題教學(xué)中，觀念建構(gòu)都是核心素養(yǎng)時代教學(xué)的追求，新課教學(xué)如果只是關(guān)注一些零散的事實、概念和規(guī)律將失去教學(xué)的意義，習(xí)題教學(xué)如果只是就題論題就容易陷入了題海戰(zhàn)術(shù)的泥淖，對學(xué)生核心素養(yǎng)的提升沒有多大幫助。

教學(xué)片斷4：對質(zhì)量為m的物體A進行受力分析(圖5)。這是一個開放性的問題，因為不知道物體A的運動狀態(tài)。當(dāng)A靜止時，受到重力、地面支持力、向左的靜摩擦力和拉力共4個力作用；當(dāng)A勻速運動時，受到重力、地面支持力、向左的滑動摩擦力和拉力作用；當(dāng)A加速運動時，除了可能受到4個作用力外，也可能只受到重力和拉力兩個力的作用。從而幫助學(xué)生初步建立觀念：物體的運動狀態(tài)及其改變與其受力情況密切相關(guān)，通過進一步拓展，加強學(xué)生對運動和相互作用的認識，在習(xí)題教學(xué)中通過超越問題表象，通過總結(jié)、提升，促進學(xué)生形成觀念性認識，真正發(fā)揮習(xí)題的教學(xué)功能。

圖5