探究教學(xué)去淺表化的行動研究
——以“牛頓第三定律”為例

羅國忠

(廣西教育學(xué)院教研部,廣西 南寧 530023)

探究教學(xué)去淺表化的行動研究
——以“牛頓第三定律”為例

羅國忠

(廣西教育學(xué)院教研部,廣西 南寧 530023)

以高一物理“牛頓第三定律”為載體,與一名教師合作開展“三課兩改進”的行動研究,共同發(fā)掘問題、批判反思、優(yōu)化改進,通過物理思想、思維和方法的顯性化,漸次去除探究教學(xué)的淺表化,提升探究教學(xué)的內(nèi)涵度．

牛頓第三定律;探究教學(xué);淺表化;行動研究;物理思想

1 概述

教學(xué)問題層出不窮,當(dāng)原有經(jīng)驗不能奏效、已有辦法無能為力時,就需要通過研究來嘗試解決．然而,目前中小學(xué)研究不容樂觀,存在盲目效仿“高大上”專業(yè)研究的傾向,導(dǎo)致研究與教學(xué)兩張皮,沒有真正解決教學(xué)問題．行動研究有別于專業(yè)研究,它重在解決中小學(xué)實際問題,特點之一是研究與教學(xué)融為一體,而且不拘泥于嚴格的控制、操作和觀測,特別適合中小學(xué)教師操作;特點之二是強調(diào)合作,包括與校內(nèi)教師、校外專業(yè)人員的合作,畢竟不同人的強項不同,合作才會共贏．筆者作為校外教研員,與一名樂于改革、頗具批判承受力的青年教師合作,以高一物理“牛頓第三定律”為載體進行行動研究,目的是去除其探究教學(xué)存在的淺表化問題．研究流程簡稱“三課兩改進”,即該教師在3個班級依次施教“牛頓第三定律”,每節(jié)課相隔兩天．第一節(jié)為初始課,筆者未介入,由教師自主設(shè)計;后兩節(jié)為改進課,教師根據(jù)自身反思與筆者評析,優(yōu)化設(shè)計,重新施教．限于篇幅,本文主要聚焦一個探究環(huán)節(jié)“物體間力的作用是相互的”,其中反思者為執(zhí)教教師,評析者以筆者為主．

2 第1節(jié)課:問題的初步發(fā)現(xiàn)

2.1 課堂實錄

圖1 磁鐵之間的相互作用

教師演示磁鐵相互排斥或吸引(圖1所示),分析兩磁極間磁力的相互作用．接著播放穿著溜冰鞋的兩人互推都后退的視頻,分析兩人間推力的相互作用．

之后,教師問全班:除了這些,大家還能想到類似現(xiàn)象嗎?學(xué)生舉了一些實例,如兩船上的人互推都后退、兩手鼓掌疼、兩手搓發(fā)熱等．

教師歸納總結(jié):由此可見物體間力的作用總是相互的．

2.2 反思與評析

2.2.1 反思

實驗簡單易行,視頻和實例貼近學(xué)生生活,學(xué)生從體驗中發(fā)現(xiàn)知識,體現(xiàn) 了“從生活走向物理”的新課程理念．但沒有什么新突破,實驗比較傳統(tǒng)、單一．

2.2.2 評析

(1) 學(xué)情把握不準,把學(xué)生當(dāng)成白板．不論是磁鐵互斥或互吸,還是溜冰兩人互推,都是初中生接觸過的現(xiàn)象,很難再引起好奇和興趣,也無助于沖擊、扭轉(zhuǎn)前概念．其實,盡管學(xué)生在初中已初步學(xué)過物體間力的相互作用,但受認知水平的限制,他們還是將信將疑,因為他們傾向于根據(jù)表面現(xiàn)象或效果來判斷物體間相互作用力的有無或大小,如容易認可磁極間有相互磁力,因為他們看到磁極相互靠近或遠離的現(xiàn)象,但不容易認可物體和地球間有相互引力,因為他們看到物體下落,但沒有看到地球上升．也就是說,學(xué)生本來就囫圇吞棗、機械記憶,而且還有不少錯誤前概念,而現(xiàn)在教師仍然采用學(xué)生熟知的、易認可的、無異議的簡單現(xiàn)象,不僅無法沖擊、扭轉(zhuǎn)前概念,也無助于深化、拓展認識．[1][2]

(2) 由幾個現(xiàn)象歸納出普遍結(jié)論,這是以偏概全,過于簡單、粗糙,結(jié)論站不住腳．

以上問題歸結(jié)起來就是淺表化、形式化、簡單化,沒有什么思維含量．

3 第2節(jié)課:問題的初步解決

3.1 課堂實錄

教師把路面被汽車破壞的圖片投影到屏幕,問:汽車的什么力破壞了路面?多數(shù)學(xué)生回答:壓力．教師追問:除了壓力,還有其他力嗎?學(xué)生面露難色,沉默期待．

圖2 車輪與紙屑的相互作用

教師演示,用玩具車的車輪壓住紙屑,當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時,車子前行,紙屑則向后飛出(圖2所示),學(xué)生發(fā)出驚訝聲．

教師:根據(jù)這個現(xiàn)象可以判斷,公路除了受到汽車壓力,還受什么力?學(xué)生:摩擦力．

教師:車輪對路面產(chǎn)生向后摩擦力,那么路面對車輪呢?學(xué)生:向前摩擦力．

教師:也就是說,車輪與地面之間的摩擦力是相互的．大家還能想到其他物體間相互作用力的例子嗎?學(xué)生舉例,如磁鐵之間的磁力、搓手時兩手之間的摩擦力、鼓掌時兩手之間的彈力等．

教師:磁鐵之間有相互作用力,容易理解,但是磁鐵與鐵之間是否有相互作用力呢?學(xué)生回答不一,如有、不一定有、沒有等．

教師:事實勝于雄辯,不妨做個實驗,看磁鐵與鐵塊之間是否有相互作用力．

圖3 磁鐵與鐵塊之間相互作用

教師演示實驗(圖3所示)．

(1) 按住磁鐵不動,放開鐵塊時,鐵塊向磁鐵駛?cè)?說明磁鐵對鐵塊有磁力．

(2) 按住鐵塊不動,放開磁鐵時,磁鐵向鐵塊駛?cè)?說明鐵塊對磁鐵有磁力．

(3) 同時放開磁鐵和鐵塊,兩者相互靠近,說明磁鐵和鐵塊之間有相互的磁力．

教師總結(jié):不僅以上事實,而且其他大量事實都表明:物體間的作用力都是相互的．

3.2 反思與評析

3.2.1 反思

(1) 首先通過車輪與紙屑相互摩擦的實驗,不僅激發(fā)了學(xué)生的好奇和興趣,也化解了車輪與地面是否有相互摩擦力的難點．然后趁熱打鐵,引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想其他例子,并從一個例子引出前概念,最后通過磁鐵與鐵塊互吸的實驗,沖擊并扭轉(zhuǎn)前概念,更符合學(xué)生認知規(guī)律．

(2) 受時間和器材限制,無法做大量的課堂實驗,只能在少量現(xiàn)象或?qū)嶒灮A(chǔ)上歸納出初步結(jié)論,然后補充說明其他大量事實也表明了這個結(jié)論,這樣就兼顧了過程和效率的平衡性．

3.2.2 評析

比第1節(jié)有所改進,如注重實驗或?qū)嵗男路f性,有利于沖擊、扭轉(zhuǎn)前概念,也有利于深化、拓展認識．但是,老問題部分解決了,又冒出了新的淺表化問題．

首先由具體的少量事實歸納出初步結(jié)論,然后由教師補充 “其他大量事實”,最后上升到一般性結(jié)論,貌似兼顧了過程和效率,但問題仍然存在．這些抽象籠統(tǒng)的“其他大量事實”究竟是什么?在哪里?學(xué)生一頭霧水、囫圇吞棗．按照學(xué)生認知規(guī)律,本應(yīng)由學(xué)生去獲取、感知“其他大量事實”,不應(yīng)由教師憑先學(xué)先知的權(quán)威地位而越俎代庖,硬性灌輸．辯者可能會反駁:學(xué)生可能在40min課堂內(nèi)獲取大量事實嗎?的確不能．不過,不妨換個詞,把“可能”換成“需要”,換個角度想想:學(xué)生需要在40min課堂內(nèi)獲取大量事實嗎?或一定需要大量事實才能建立結(jié)論嗎?科學(xué)史表明,初始階段的科學(xué)探究未必需要且未必可能窮盡所有事實,但科學(xué)家并未就此束手無策,而是對暫時獲得的有限現(xiàn)象事實進行思維加工,從中歸納出初步結(jié)論,然后根據(jù)“自然界同類現(xiàn)象具有相似性”思想,推測其他同類未知現(xiàn)象也應(yīng)該具有類似結(jié)論．這種以有限認識無限的類推法和不完全歸納法,體現(xiàn)了研究方法的簡潔美,優(yōu)點是省時省力,缺點是其結(jié)論缺乏確定性、可靠性．不管愿不愿意承認,這就是真實的科學(xué)探究．很顯然,如果學(xué)生的課堂探究定位于真實探究,或接近真實探究,或模擬真實探究,應(yīng)該處于科學(xué)探究的初始階段,只需要在有限現(xiàn)象基礎(chǔ)上獲得初步結(jié)論,然后謹慎上升到普遍結(jié)論．這個謹慎的普遍結(jié)論并不是最終的普遍結(jié)論,仍是假設(shè)性的、暫時性的,有待我們或后人進一步檢驗．這樣做,不僅有利于學(xué)生體驗認識物理思想、思維和方法,也有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神．

4 第3節(jié)課:問題的深入解決

4.1 課堂實錄

與第2節(jié)類似,教師演示車輪與紙屑、磁鐵與鐵塊等實驗,從中得出車輪與紙屑間有相互摩擦力、磁鐵與鐵塊間有相互磁引力．

教師小結(jié)并提問:以上例子說明了部分物體間的力是相互的．但是,自然界還有很多力和物體,請大家聯(lián)系所見所聞,還有哪些物體之間也有相互作用力?學(xué)生或獨自思考、或相互討論,舉出了很多例子．

教師追問:大家想到了很多相互作用的例子,可見人多力量大．但是,世界那么大,肯定還會有大家想不到的其他情況,那么其他物體間的作用力也會是相互的嗎?學(xué)生沉默．

教師類比啟發(fā):大家回憶一下,央視每年都會發(fā)布全國觀眾對春晚的滿意調(diào)查結(jié)果．作為一名觀眾,你接受調(diào)查了嗎?

A學(xué)生似有所悟:哦,難道其他情況也是這樣?但是……

教師進一步啟發(fā):其實,自然界同類現(xiàn)象總是存在一定相似性,因此科學(xué)家在研究問題時,也會按照相似性來認識同類現(xiàn)象,根據(jù)其中一些現(xiàn)象去認識其他現(xiàn)象．這種方法其實就是物理研究經(jīng)常采用的不完全歸納法和類推法,優(yōu)點是簡潔了當(dāng)、省時省力．那么,回到剛才問題,我們已經(jīng)得知一些物體間的作用力是相互的,那么其他未知物體間的作用力會是怎樣的呢?

大部分學(xué)生醒悟過來:應(yīng)該相互、可能相互、大概相互……

教師:大家似乎不太自信．的確如此,如果我們是人類歷史上首次研究這個問題,我們這樣得出的結(jié)論仍然是初步的、假設(shè)的、暫時的,還有待進一步檢驗、修正或完善,這是由不完全歸納法和類推法的局限性所決定的．好在牛頓等前輩經(jīng)過大量觀察和實驗,發(fā)現(xiàn)物體之間的作用力總是相互的,至今還沒有出現(xiàn)反例．如果你不相信,不妨找個反例……

4.2 反思與評析

4.2.1 反思

這節(jié)課思路比原來開闊多了,教學(xué)理念和教學(xué)方法有了重大改變,教學(xué)重點不再局限于知識,而是拓展到知識的形成過程,讓學(xué)生知道知識的來龍去脈,體驗和應(yīng)用物理思想、思維和方法．但是,由于第一次嘗試新方法,操作還不熟練,學(xué)生參與面不夠廣,一旦有學(xué)生回答出自己滿意的答案,自己就想收場,盡快進入下一環(huán)節(jié),其他學(xué)生就失去表現(xiàn)機會,而一些學(xué)生也習(xí)慣了過去的灌輸教學(xué),依賴性比較強,思維沒有完全激活,討論沒有預(yù)想活躍．盡管還有不足,但新的收獲還是讓自己很興奮,希望繼續(xù)得到有益的指導(dǎo)．

4.2.2 評析

以物理思想、思維和方法的顯性化去除探究教學(xué)的淺表化,使探究更加真實、自然,更加充實而有內(nèi)涵．教師通過降低自己先學(xué)先知的知識權(quán)威,把知識形成過程充分展開,在關(guān)鍵點用物理思想、思維、方法啟發(fā)引導(dǎo),因此學(xué)生學(xué)到的不再是僵化的知識,還有高價值的思想、思維和方法,以及積極的情感體驗．由于是初次嘗試新教法,免不了出現(xiàn)教師駕馭不熟練,以及學(xué)生仍有依賴性、參與面不廣的現(xiàn)象,這是可預(yù)料的發(fā)展中問題,解決這些問題需要教師不斷實踐、反思、改進．

5 結(jié)語

這次行動研究與教學(xué)融為一體,教師在研究中教學(xué)、在教學(xué)中研究,不需要做額外多余的無用功,只是在原有備課、上課和評課等教研形式的基礎(chǔ)上,加強了交流合作、問題挖掘和批判反思,以物理思想、思維和方法的顯性化逐步去除探究教學(xué)的淺表化,提升了探究真實度和內(nèi)涵度．問題雖然沒有完全解決,但一節(jié)比一節(jié)效果好,而且還在螺旋上升之中,因此獲得學(xué)校和教師的點贊,認為研究內(nèi)容、方式和成效“接地氣”,顛覆了原先“教育研究中看不中用”之偏見．這是一次良好開端,相信只要持之以恒,使之常態(tài)化,從身邊點滴入手,以研究的態(tài)度來審視,以研究的手段來處理,解決的問題會積少成多,教學(xué)也就有了高度、廣度、深度和厚度,這對學(xué)生和教師的發(fā)展都是雙贏,何樂而不為呢?

1 張春斌.關(guān)于“牛頓第三定律”迷思概念的調(diào)查研究[J]. 中學(xué)物理教學(xué)參考, 2014(5):49-51.

2 鄭青岳.從學(xué)生前概念的角度談牛頓第三定律的教學(xué)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2014(9):22-24.

本文系廣西教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年度廣西普通高中課程改革專項課題“高中物理探究教學(xué)有效性的實踐研究”(2013ZJJ042)成果之一．

2016-12-09)