張書婷 羅雪嬌 和偉

摘? ?要：高中物理知識具有抽象性和復(fù)雜性。對中學(xué)生而言，教材上直觀呈現(xiàn)的知識往往是晦澀難懂的，難以堅(jiān)持學(xué)下去，因此教學(xué)設(shè)計(jì)要更注重激發(fā)學(xué)生的內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。將活動(dòng)理論中能動(dòng)性及主體性思想應(yīng)用于物理教學(xué)設(shè)計(jì)中，讓學(xué)生在主動(dòng)參與和自主探究中進(jìn)行知識建構(gòu)，激發(fā)內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)活動(dòng)目標(biāo)。文章介紹了活動(dòng)理論導(dǎo)向的物理教學(xué)設(shè)計(jì)流程，并以“牛頓第一定律”為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：活動(dòng)理論；牛頓第一定律；教學(xué)設(shè)計(jì)；內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

物理學(xué)科的特點(diǎn)是追求理性、重視邏輯推理。因此物理教學(xué)離不開對實(shí)驗(yàn)的觀察、離不開在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上反復(fù)研究和科學(xué)抽象的思維方法。傳統(tǒng)課堂上“教師講學(xué)生聽”單向輸出的教學(xué)方式，使學(xué)生感到枯燥乏味，也難以體會(huì)科學(xué)探究的過程。

活動(dòng)理論是一種理解和分析人類心智與活動(dòng)關(guān)系的理論體系。它將活動(dòng)視為一種基本單位，通過揭示各個(gè)要素之間的關(guān)系來分析人類的實(shí)踐活動(dòng)[ 1 ]。20世紀(jì)20年代由維果斯基提出了第一代“文化-歷史”理論，發(fā)展至今，以恩格斯托姆和圣尼諾為代表的芬蘭學(xué)者提出了第四代活動(dòng)理論的基本構(gòu)想，為人類各種實(shí)踐活動(dòng)提供理論和方法論的指導(dǎo)，幫助實(shí)踐活動(dòng)高效地進(jìn)行，以達(dá)到預(yù)期的活動(dòng)結(jié)果。活動(dòng)理論的核心思想之一是能動(dòng)性及主體性思想：人為手段引導(dǎo)下，使活動(dòng)主體主動(dòng)地創(chuàng)造變革而采用有目的的行動(dòng)[ 2 ]。強(qiáng)調(diào)激發(fā)學(xué)生的內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，對學(xué)生采用形成性干預(yù)的手段，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)去創(chuàng)造條件，想方法解決問題。在物理教學(xué)活動(dòng)中運(yùn)用活動(dòng)理論作為指導(dǎo)，對提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生內(nèi)部動(dòng)機(jī)有重要意義。

1? 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

對學(xué)生而言，物理教材上直觀呈現(xiàn)的知識往往是晦澀難懂的，若沒有內(nèi)在動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，獲得情緒上的滿足，學(xué)生很難堅(jiān)持學(xué)下去。因此教學(xué)設(shè)計(jì)要圍繞真實(shí)情境問題解決去展開，通過設(shè)計(jì)學(xué)生感興趣的教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在自主探究的過程中進(jìn)行知識建構(gòu)。教師作為干預(yù)者，通過教學(xué)活動(dòng)有目的地引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地去開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，獲得新知。在活動(dòng)理論中，需要強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn)：首先教學(xué)活動(dòng)應(yīng)體現(xiàn)學(xué)習(xí)者的主體地位，教學(xué)活動(dòng)是促進(jìn)學(xué)習(xí)活動(dòng)的手段；其次肯定教師的地位，教師的輔助工作是促進(jìn)學(xué)生與新知發(fā)生聯(lián)系必不可少的干預(yù)手段；最后強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，即在學(xué)習(xí)活動(dòng)中主動(dòng)參與和自主探究。

教學(xué)設(shè)計(jì)基本思路如圖1：首先明確活動(dòng)目標(biāo)，根據(jù)活動(dòng)目標(biāo)制定活動(dòng)過程，在活動(dòng)后利用活動(dòng)評價(jià)機(jī)制對活動(dòng)效果進(jìn)行評價(jià)，并且根據(jù)評價(jià)的反饋對后續(xù)活動(dòng)進(jìn)行修正。后文會(huì)以“牛頓第一定律”一課的教學(xué)為例，介紹其具體做法。

2? 活動(dòng)目標(biāo)

2.1? 核心課程內(nèi)容分析

“牛頓第一定律”不僅是力學(xué)理論體系的重要部分，也是動(dòng)力學(xué)的開篇內(nèi)容。為實(shí)現(xiàn)新課標(biāo)對學(xué)生核心素質(zhì)的發(fā)展目標(biāo)：需要通過“牛頓第一定律”“慣性與質(zhì)量”等知識的學(xué)習(xí)，建立運(yùn)動(dòng)和相互作用的觀念；需要通過探究伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，掌握“直觀歸納法”“實(shí)驗(yàn)事實(shí)+邏輯推理”等科學(xué)研究物理問題的思想方法和實(shí)驗(yàn)探究的素養(yǎng)；需要通過探究運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的歷史過程，體會(huì)物理家們在科學(xué)探究中的不易和嚴(yán)謹(jǐn)求真的精神。課堂要通過挖掘牛頓第一定律的探究過程的歷史教育價(jià)值，來落實(shí)核心素養(yǎng)的第四個(gè)維度。

2.2? 課標(biāo)分析

（1）物理觀念

能清晰敘述出 “運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系”的科學(xué)探究過程；能正確闡述牛頓第一定律的基本內(nèi)容，對定律中的關(guān)鍵詞能夠進(jìn)行解釋；能從能量守恒的角度去解釋相關(guān)現(xiàn)象。知道決定慣性大小的唯一因素是質(zhì)量的多少，與速度、受力情況等因素都沒關(guān)系，且能通過對生活實(shí)例進(jìn)行科學(xué)解釋。

（2）科學(xué)思維

在科學(xué)探究過程中理解伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)中“實(shí)驗(yàn)事實(shí)+邏輯推理”的物理思維方法，并且對生活中習(xí)以為常的現(xiàn)象，有通過一定的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推論的檢驗(yàn)提出質(zhì)疑和糾正的意識，有敢于批判的品格和提出創(chuàng)造性見解的能力。

（3）科學(xué)探究

能參考伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，證明 “力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”，并掌握“控制變量法”“模型法”等物理方法。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識，發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。

（4）科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感

知道牛頓在總結(jié)牛頓第一定律前有多位物理學(xué)家進(jìn)行了探究，物理學(xué)家們發(fā)表自己的觀點(diǎn)會(huì)受到他們所在的時(shí)代的局限，感受人類認(rèn)知事物本質(zhì)的曲折過程，體會(huì)科學(xué)探究的艱辛，對亞里士多德探究真相的過程有正確的認(rèn)識。學(xué)習(xí)伽利略、笛卡爾、牛頓等科學(xué)家們敢于質(zhì)疑、堅(jiān)持真理、實(shí)事求是的科學(xué)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度[ 3 ]。

3? 活動(dòng)過程

活動(dòng)情境與任務(wù)：

任務(wù)一：創(chuàng)設(shè)情境，引起認(rèn)知沖突。

情境：一胖一瘦兩個(gè)同學(xué)在講臺上假裝并排開車，他們都沒有系上安全帶。突然前方出現(xiàn)障礙，一個(gè)急剎車兩個(gè)人飛了出去，此時(shí)暫停。同學(xué)們猜想這兩個(gè)人飛的方向和飛出的距離是否一樣。

學(xué)生活動(dòng)：相互討論。

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引起學(xué)生好奇心，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。通過活動(dòng)感受運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，且此處涉及任務(wù)五中慣性與質(zhì)量關(guān)系的知識，讓學(xué)生帶著思考進(jìn)入后續(xù)學(xué)習(xí)。

任務(wù)二：科學(xué)歷史重演，經(jīng)歷力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的科學(xué)探究過程。

情境：亞里士多德與伽利略進(jìn)行跨時(shí)空對話，討論力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生先通過閱讀教材和資料進(jìn)行課前準(zhǔn)備，課上劃分兩個(gè)方陣：一方扮演亞里士多德，另一方扮演伽利略，進(jìn)行討論。

教師活動(dòng)：首先對笛卡爾、牛頓等物理學(xué)家探究過程進(jìn)行補(bǔ)充，利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行系統(tǒng)梳理。其次指出對話中的錯(cuò)誤：摩擦力的概念是由牛頓提出來的，無論亞里士多德還是伽利略、笛卡爾，都沒有提出力的概念，牛頓的高明之處在于，他將物體間復(fù)雜多樣的相互作用想象成“力”。教材上為了陳述方便，在陳述亞里士多德等人的思想時(shí)借用了力的概念。最后控制好活動(dòng)時(shí)間。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生因?yàn)槌踔袑W(xué)過牛頓第一定律，所以在本節(jié)知識的學(xué)習(xí)過程中往往有浮躁、輕視的表現(xiàn)，學(xué)生尚未建立科學(xué)的知識結(jié)構(gòu)，在思考問題的思路上也容易犯“亞里士多德”式的錯(cuò)誤。通過對話形式重演物理學(xué)家在“探究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系”的過程，學(xué)生不僅體會(huì)到“牛頓第一定律”等物理規(guī)律、概念建立道路的曲折，而且建立了更加完善的思考方式。

任務(wù)三：感悟伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)的魅力，體現(xiàn)思維訓(xùn)練價(jià)值。

情境：模擬伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

學(xué)生活動(dòng)：猜想力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。

學(xué)生活動(dòng)：理想斜面實(shí)驗(yàn)學(xué)生自制教具見圖2：兩個(gè)斜面平滑連接，盡量減少連接處的能量損失，左側(cè)斜面保持不變，右側(cè)斜面可以靈活改變傾斜程度。然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：讓一個(gè)小鋼球從左側(cè)斜面某一固定位置滾下去，觀察右側(cè)斜面在傾角60°、45°、0°時(shí)小球運(yùn)動(dòng)停止的位置。

學(xué)生活動(dòng)：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)減小右側(cè)斜面的傾角，小球在右傾面運(yùn)動(dòng)距離隨之加大。在60°、45°到達(dá)的高度幾乎相同，且與在左傾面初始標(biāo)記點(diǎn)高度幾乎相同。

教師活動(dòng)：通過表1實(shí)驗(yàn)清單，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)深入思考理想斜面實(shí)驗(yàn)的物理思想方法。

學(xué)生活動(dòng)：總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在證明自己的猜想過程中遇到?jīng)]有辦法達(dá)到理想實(shí)驗(yàn)條件的問題，實(shí)驗(yàn)清單作為“腳手架”讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行推理，學(xué)會(huì)通過利用實(shí)驗(yàn)事實(shí)加邏輯推理的方式進(jìn)行科學(xué)探究，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維和提高科學(xué)推理能力。

任務(wù)四：深入理解牛頓第一定律，形成運(yùn)動(dòng)與相互作用的物理觀念。

情境：同學(xué)輕踢足球，球慢慢滾動(dòng)；不再踢動(dòng)，球逐漸停止運(yùn)動(dòng)。

教師活動(dòng)：請學(xué)生結(jié)合牛頓第一定律進(jìn)行解釋。

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生給足球向前的動(dòng)力，球向前滾動(dòng)；足球離開腳后本來應(yīng)該以某一速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，但在地上滾動(dòng)過程中受到摩擦等阻力的影響，改變了這種狀態(tài)，足球的速度越來越小直到停止運(yùn)動(dòng)。

教師活動(dòng)：拋出四個(gè)問題：問題1：歸納總結(jié)出牛頓第一定律解決了什么問題？問題2：“一切”“總”“或”說明了什么？問題3：牛頓第一定律成立的條件？問題4：牛頓第一定律是牛頓第二定律的特例嗎？

設(shè)計(jì)意圖：四個(gè)問題的答案涵蓋了牛頓第一定律的重點(diǎn)和學(xué)生容易陷入的誤區(qū)，學(xué)生在通過各種方式尋求答案的過程中，徹底弄清其內(nèi)涵，突破學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，理解慣性和慣性定律，同時(shí)培養(yǎng)了信息收集、分析能力和小組合作能力。

任務(wù)五：探究慣性與質(zhì)量的關(guān)系，提高分析、解決問題能力。

情境：再請兩個(gè)體重大致相同的人扮演，兩個(gè)人開車速度不同，也沒有系安全帶，此時(shí)前方障礙，車突然停止，可能會(huì)發(fā)生怎樣的情況。

學(xué)生活動(dòng)：猜想速度大的那輛車中的人更易飛出。因?yàn)樗俣仍酱?、質(zhì)量越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易改變。

教師活動(dòng)：借助NOBOOK軟件模擬實(shí)驗(yàn)探究慣性與速度之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖9。引導(dǎo)學(xué)生思維轉(zhuǎn)換：小車通過光電門的速度不同、運(yùn)動(dòng)的路程不同，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度可以通過加速度的大小來體現(xiàn)。

小車質(zhì)量保持0.20 kg，改變小車彈射的初速度，實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)見表2。

通過v2=2ax，得到加速度大小。分析表2數(shù)據(jù)得到結(jié)論：慣性大小與物體速度的快慢無關(guān)。

學(xué)生活動(dòng)：采用實(shí)驗(yàn)裝置如圖10探究慣性與質(zhì)量之間的關(guān)系，運(yùn)動(dòng)過程中將在電腦上生成質(zhì)量為150 g、200 g、250 g、300 g時(shí)的v-t圖，將圖中數(shù)據(jù)記錄在表3實(shí)驗(yàn)記錄表中。

歸納得出：物體質(zhì)量越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變，也就是慣性越大。

綜合兩個(gè)實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論以下：（1）物體慣性的大小可以通過運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度體現(xiàn)。（2）慣性大小只與質(zhì)量有關(guān)系，與速度沒有關(guān)系。（3）質(zhì)量大的物體慣性大。

教師活動(dòng)：幫助學(xué)生反向思維，假設(shè)慣性大小與速度有關(guān)系，速度小慣性小，若速度降為零時(shí)，此時(shí)的慣性豈不是為零？“物體運(yùn)動(dòng)時(shí)就有慣性，靜止就沒有慣性”的命題不符合實(shí)際[ 4 ]。

設(shè)計(jì)意圖：采用NOBOOK做線上仿真模擬實(shí)驗(yàn)可以在有限的課堂時(shí)間中，達(dá)到提高學(xué)生的邏輯推理能力、實(shí)驗(yàn)探究能力等科學(xué)思維的訓(xùn)練要求。從情境的感性認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)的理想探究，學(xué)生運(yùn)用物理的思維方式進(jìn)行了知識建構(gòu)，從定量到定性的變化，學(xué)生能深入理解慣性與質(zhì)量的關(guān)系。

4? 活動(dòng)共同體建立

教學(xué)活動(dòng)共同體關(guān)系如圖11所示：其中活動(dòng)體系主要由主體、客體、工作共同體三種核心內(nèi)容成份，和中介（工具）、規(guī)則、工作分工體三種次要組成部分，三種次要組成部分對核心內(nèi)容成份進(jìn)行了調(diào)整與聯(lián)系。在教學(xué)活動(dòng)共同體中，主體指學(xué)習(xí)者；客體指學(xué)習(xí)內(nèi)容，即學(xué)習(xí)者要掌握的知識技能、科學(xué)思維等，客體指向?qū)W習(xí)結(jié)果；工作共同體指學(xué)習(xí)共同體，學(xué)習(xí)共同體可以是促進(jìn)活動(dòng)發(fā)展的教師、學(xué)生之間的互助小組、教師和同伴小組等所有個(gè)體和團(tuán)體，在學(xué)習(xí)活動(dòng)中需要實(shí)現(xiàn)信息交流[ 5 ]。三種次要成分分別對應(yīng)為：學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)活動(dòng)分工，它們共同推進(jìn)教學(xué)活動(dòng)的展開。

5? 活動(dòng)評價(jià)機(jī)制

教學(xué)活動(dòng)有 “教學(xué)”和“活動(dòng)”兩個(gè)層次，因此評價(jià)也要包含這兩個(gè)層次。教學(xué)評價(jià)是教學(xué)活動(dòng)不可或缺的有機(jī)組成部分，要依據(jù)“教-學(xué)-評”一致性原則進(jìn)行評價(jià)，保障學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成。物理教學(xué)評價(jià)不僅要體現(xiàn)核心素養(yǎng)也要促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展?；顒?dòng)層面要注重學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)的參與程度和具體表現(xiàn)。通過評價(jià)，教師掌握學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐中的學(xué)習(xí)情況，把握教學(xué)情況和進(jìn)度，從而更好安排后續(xù)教學(xué)。

6? 總結(jié)

活動(dòng)理論框架下物理教學(xué)活動(dòng)應(yīng)體現(xiàn)學(xué)習(xí)者的主體地位。學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定有明顯的成果導(dǎo)向；學(xué)習(xí)內(nèi)容要圍繞真實(shí)情境問題解決去展開；學(xué)習(xí)主體上多組建生生間、師生間學(xué)習(xí)共同體；學(xué)習(xí)方式上不再局限結(jié)構(gòu)性的整個(gè)班級的共同教學(xué)活動(dòng)，開展小組討論、鼓勵(lì)學(xué)生個(gè)體偶發(fā)的、有目的性的非正式學(xué)習(xí)。采用活動(dòng)理論設(shè)計(jì)的課堂具有：輕松活躍的課堂教學(xué)氣氛、別開生面的學(xué)習(xí)方式、清晰的知識呈現(xiàn)方式，不僅激發(fā)了學(xué)生的內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提高學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，而且為學(xué)生終身性學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

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