“導(dǎo)·學(xué)·講·練·悟”教學(xué)模式下的物理規(guī)律教學(xué)研究

李俊永 王長江 陳亮

摘? ?要：“導(dǎo)·學(xué)·講·練·悟”教學(xué)模式是以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心，以突出學(xué)生主體性地位為內(nèi)涵，以發(fā)展能力為旨歸，體現(xiàn)“學(xué)”為特點、“講”為特色、“練”為特征、“悟”為特質(zhì)的高效教學(xué)模式。文章著眼于導(dǎo)、學(xué)、講、練、悟，以“機械能守恒定律”教學(xué)為例，探討了該教學(xué)模式下的物理規(guī)律教學(xué)研究范式，進一步探索圍繞教學(xué)五環(huán)節(jié)的教學(xué)范式研究之路，為物理教學(xué)理論提供實踐支撐，以期豐富物理教學(xué)研究方式，開拓新的研究路徑。

關(guān)鍵詞：“導(dǎo)·學(xué)·講·練·悟”教學(xué)模式;規(guī)律教學(xué);機械能守恒定律

通過對“思維型”課堂教學(xué)理論的深入研究，我們認(rèn)識到“思維型”課堂教學(xué)理論提出的四個教學(xué)環(huán)節(jié)雖然能夠?qū)唧w教學(xué)實踐起到指導(dǎo)作用，但是在操作層面往往會出現(xiàn)教學(xué)環(huán)節(jié)不完整，這既是理論問題又是實踐問題。有鑒于此，從“思維型”課堂教學(xué)的基本原理出發(fā)并以此為重要理論根基，為使該理論具有更強的教學(xué)指導(dǎo)意義，我們提出了“導(dǎo)·學(xué)·講·練·悟”教學(xué)模式，希望該模式能夠成為溝通理論與實踐的橋梁。以現(xiàn)行人教版物理必修2“機械能守恒定律”教學(xué)為例，對此加以闡釋。

1? ? “導(dǎo)·學(xué)·講·練·悟”課堂教學(xué)模式概述

“思維型”課堂教學(xué)理論認(rèn)為，課堂教學(xué)中師生活動的核心是“思維活動”，通過引發(fā)學(xué)生積極思考、主動探究來加速認(rèn)知過程。它強調(diào)以誘發(fā)思維動機為特征的教學(xué)導(dǎo)入，以引發(fā)思維動力為特征的教學(xué)過程，以進行思維監(jiān)控為特征的教學(xué)反思，以達到靈活思考為目的的應(yīng)用遷移。其核心部分為認(rèn)知沖突、自主建構(gòu)、應(yīng)用遷移、思維監(jiān)控四塊[1]。

“導(dǎo)·學(xué)·講·練·悟”課堂教學(xué)模式發(fā)源于該理論。其基本內(nèi)涵是在教師的導(dǎo)引下調(diào)動學(xué)生的多感官，圍繞學(xué)科基本知識主動、自發(fā)地進行自主學(xué)習(xí)，基于學(xué)習(xí)困惑積極、能動地進行小組合作學(xué)習(xí)，為發(fā)展學(xué)科能力、提升學(xué)科核心素養(yǎng)進行探究學(xué)習(xí)，最終實現(xiàn)導(dǎo)學(xué)目標(biāo)。我們認(rèn)為，在教學(xué)過程中，應(yīng)顯化并強調(diào)以誘發(fā)思維動機為特征的學(xué)本位式的“導(dǎo)”的環(huán)節(jié)，以引發(fā)思維動力為特征的自主建構(gòu)式的“學(xué)”的環(huán)節(jié)，以觸發(fā)思維廣角為特征的“講”的環(huán)節(jié)，以達到靈活思考為目的應(yīng)用遷移式的“練”的環(huán)節(jié)，以進行思維監(jiān)控為特征的學(xué)反思式的“悟”的環(huán)節(jié)，以體現(xiàn)“學(xué)”為特點、“講”為特色、“練”為特征、“悟”為特質(zhì)。

2? ? “機械能守恒定律”的教材分析

現(xiàn)行人教版物理必修2“機械能守恒定律”是繼重力勢能、動能、動能定理之后的一節(jié)內(nèi)容，其后是關(guān)于能量守恒定律的介紹。本節(jié)課首先通過演示實驗“小球能擺多高”引入，以“物體自由落體或沿光滑斜面滑下……由于慣性在空中豎直上升或沿光滑斜面上升”的說白構(gòu)造情境，以“小孩松手后橡皮筋收縮，彈簧對模型飛機做功”插圖為輔助，說明動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化，并直接指出機械能的三種表現(xiàn)形式，以“物體沿光滑斜面滑下”“滑雪者沿斜面下滑時……只有重力做功”兩幅插圖為展現(xiàn)場景，結(jié)合動能定理、重力做功與重力勢能變化的關(guān)系推導(dǎo)了機械能守恒定律，最后通過單擺運動闡釋該定律的應(yīng)用[2]。

如何做好這節(jié)課的教學(xué)，有3點值得思考：1.教材中該定律的描述有一個很重要的前提——忽略空氣阻力、接觸面光滑，從科學(xué)探究的角度講，規(guī)律的學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)從實際現(xiàn)象出發(fā)，那么教材“告訴式”（在理想化條件之下）的編排方式對學(xué)生思維能力提升究竟有多大幫助？2.科學(xué)方法未能體現(xiàn)，未能突出重力、彈力在機械能轉(zhuǎn)化過程中的對等地位，未能讓僅有彈力做功下的機械能守恒規(guī)律和僅有重力做功下的情形發(fā)生有機的聯(lián)系。3.未把彈力做功下的機械能守恒與重力做功下的情形作比對，科學(xué)視域狹窄。

3? ? “導(dǎo)·學(xué)·講·練·悟”教學(xué)模式下的物理規(guī)律教學(xué)

3.1? ? 規(guī)律教學(xué)中“導(dǎo)”的研究

“導(dǎo)”的功能包括導(dǎo)向——揭示教學(xué)內(nèi)容，導(dǎo)標(biāo)——明細課堂任務(wù)，指導(dǎo)——學(xué)習(xí)方法提示，引導(dǎo)——避免盲目蠻干，定位——吸引學(xué)生注意?！皩?dǎo)”立足于學(xué)生思維的發(fā)展，直接指向?qū)W習(xí)的核心，教師要為“導(dǎo)”注入源源不斷的個性化的思想，力圖體現(xiàn)以誘發(fā)思維動機為特征的學(xué)本位式的“導(dǎo)”的內(nèi)涵。

通過教材解讀本節(jié)有4項任務(wù)：1.知道何為機械能及動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化;2.理解機械能守恒定律成立的條件;3.經(jīng)過情境分析與理論推導(dǎo)初步形成守恒思想，掌握規(guī)律的應(yīng)用;4.通過能量守恒的教學(xué)樹立科學(xué)觀點，解決實際問題。教師需要讓學(xué)生明白學(xué)習(xí)方法是什么。本節(jié)中，需要讓學(xué)生從動能定理入手，緊扣機械能的概念，通過觀察、分析，研究僅有重力做功下的機械能守恒與僅有彈力做功下的情形，建構(gòu)較完備的知識結(jié)構(gòu)。

開課前應(yīng)當(dāng)給學(xué)生展示導(dǎo)學(xué)目標(biāo)及學(xué)習(xí)路徑，以便學(xué)生做到心里有數(shù)。教學(xué)伊始，教師需要向?qū)W生呈現(xiàn)豐富的生活素材，如從高處飛落的瀑布產(chǎn)生巨大的能量，彈弓將石子拋出去，撐桿跳運動員越過橫桿，秋千來回擺動等，以此充實認(rèn)知表象。

“導(dǎo)”的策略：提出問題——引入新課。

問題1：觀察、分析瀑布下落的過程中重力做功情況及動能和重力勢能如何轉(zhuǎn)化？

問題2：觀察、分析彈弓拋石子的過程中彈力做功情況及動能和彈性勢能如何轉(zhuǎn)化？

問題3：分析撐桿跳運動員從助跑到越過橫桿全程都有哪些能量相互轉(zhuǎn)化？

借此總結(jié)出動能與勢能（重力勢能或彈性勢能）可以相互轉(zhuǎn)化以及機械能的概念。

設(shè)計說明：該教學(xué)片段補充、優(yōu)化了教材內(nèi)容，豐富了機械能轉(zhuǎn)化類別，避免了教材中能量轉(zhuǎn)化的單向研究。在多個情境中選取了3個鏡頭，觀察、分析在有重力或者彈力做功時機械能相互轉(zhuǎn)化的定性規(guī)律：（1）重力做正功，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能;（2）彈力做正功，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能;（3）動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能和重力勢能，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能和重力勢能。這樣的設(shè)計，為科學(xué)、系統(tǒng)地學(xué)習(xí)機械能守恒定律做好了認(rèn)知準(zhǔn)備。

3.2? ? 規(guī)律教學(xué)中“學(xué)”的研究

以引發(fā)思維動力為特征的自主建構(gòu)式的“學(xué)”的環(huán)節(jié)是該部分的全部內(nèi)涵，包括認(rèn)知建構(gòu)和社會建構(gòu)。認(rèn)知建構(gòu)強調(diào)，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者積極主動建構(gòu)的過程，知識是學(xué)習(xí)者經(jīng)驗的合理化;社會建構(gòu)則強調(diào)師生互動、生生互動，應(yīng)關(guān)注行為互動、情感互動。就課堂學(xué)習(xí)形態(tài)而言，表現(xiàn)為自學(xué)、互學(xué)、樂學(xué)等。因此，自主學(xué)習(xí)和互動學(xué)習(xí)是“學(xué)”的環(huán)節(jié)的關(guān)鍵構(gòu)成。

在教材分析環(huán)節(jié)，我們已經(jīng)提到教材始終讓學(xué)生在理想化的條件之下分析問題，這不利于學(xué)生思維向縱深發(fā)展。那么，如何既能解決教材編寫給教學(xué)帶來的不足，又能高效地加速學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展。在此，我們因“導(dǎo)”誘“學(xué)”，立足現(xiàn)實物理情境，自主建構(gòu)物理規(guī)律。

1.“學(xué)”的策略：因“導(dǎo)”誘“學(xué)”——規(guī)律建構(gòu)。

如圖1所示的演示實驗——小球撞鼻子，細繩一端懸掛在鐵架臺上，另一端懸掛質(zhì)量較大的小金屬球。將細繩拉直并與豎直方向成較大角度且緊靠一名學(xué)生的鼻子（未畫出）。由靜止釋放小球，當(dāng)小球再次擺回來時，觀察該學(xué)生的回縮反應(yīng)動作。作為教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析該過程動能與重力勢能轉(zhuǎn)化的方向，并思考“回縮反應(yīng)”是否有必要。

（1）因“導(dǎo)”誘“學(xué)”——定性分析1。

認(rèn)知建構(gòu)的關(guān)鍵問題：

問題1：在擺動過程中小球受到了哪些力？各力分別做何種類型的功？

問題2：“回縮反應(yīng)”是否有必要？最關(guān)鍵的原因是什么？機械能怎么變化？

問題3：若將小球換成乒乓球，兩者的機械能又將如何變化？哪個變化得更快一些？原因何在？

（2）因“導(dǎo)”誘“學(xué)”——定性分析2。

圖2中水平放置的小金屬球拴在一輕質(zhì)彈簧上，中軸線上為一細絲，兩端分別固定，O點位于平衡位置，先把小球拉離平衡位置到C點。

問題4：在運動過程中小球受到了哪些力？各力分別做何種類型的功？

問題5：能否回到C點？最關(guān)鍵的原因是什么？機械能怎么變化？

問題6：若將小球換成乒乓球，兩者的機械能又將如何變化？哪個變化得更快一些？原因何在？

設(shè)計說明：兩組實驗演示情境圖為學(xué)生認(rèn)真思考問題提供了依據(jù)，彌補了教材對彈力做功的蒼白表述，逐步為實現(xiàn)機械能守恒定律內(nèi)容的完備表述創(chuàng)造條件。兩種情況下，運動過程中的阻力做功都將使機械能減少，但是在將金屬小球換作乒乓球以后，對各自前后機械能變化快慢的分析，成為認(rèn)知發(fā)展的重要節(jié)點。經(jīng)分析便可知道，各阻力做功與重力做功或彈簧彈力做功相比較很少時，機械能減少得就比較慢，反之就快。當(dāng)認(rèn)為阻力可以忽略不計，則機械能守恒。此處設(shè)計有兩個比較，同一演示實驗先后不同操作下現(xiàn)象分析的比較，不同保守力做功參與下的平行比較。這樣就順利得到機械能守恒的條件，構(gòu)造了與教材完全不同的教學(xué)路徑。

2.“學(xué)”的策略：因“導(dǎo)”誘“學(xué)”——規(guī)律形成。

定性分析作為規(guī)律建構(gòu)的先在思辨分析，需要理論推證增強分析結(jié)果的可信度。對兩組演示情境分別取乒乓球的運動，以空氣中擺動的乒乓球為例（如圖3）。

問題7：能對乒乓球?qū)懗鯝—C過程動能定理的表達式嗎？

問題8：A—C過程中重力勢能的變化與重力做功關(guān)系的數(shù)學(xué)表達如何？

問題9：將你寫出的兩個式子綜合起來，你能得到什么樣的結(jié)果？請分析說明，并把該分析過程遷移到有彈簧彈力做功的情境中去。

問題10：請認(rèn)真思考，除重力或者彈力以外的力不做功時，機械能將會怎樣？

設(shè)計說明：通過反面揭示物理過程找到了建立機械能守恒定律的路徑，體現(xiàn)了與教材截然不同的研究過程，同時也尋找到了機械能守恒的條件。這一連串的問題是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主要抓手，因此，為保證“學(xué)”的環(huán)節(jié)順暢進行，精心設(shè)置關(guān)鍵問題是該教學(xué)模式在備課環(huán)節(jié)需要關(guān)注的焦點之一。

3.3? ? 規(guī)律教學(xué)中“講”的研究

“學(xué)”與“講”是學(xué)生參與的重要外顯行為，對掌握學(xué)習(xí)和提升教學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要。愛德加·戴爾發(fā)現(xiàn)并提出學(xué)習(xí)金字塔理論，揭示了不同的教學(xué)方式給學(xué)生帶來的學(xué)習(xí)效果是不同的[3]。教學(xué)中應(yīng)當(dāng)發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生相互討論，并講出相關(guān)知識之間的來龍去脈;學(xué)生應(yīng)當(dāng)努力轉(zhuǎn)變被動學(xué)習(xí)方法，要由被動聽變?yōu)橹鲃訉W(xué)，要多種器官綜合使用[4]?！爸v”的環(huán)節(jié)既涉及認(rèn)知建構(gòu)也涉及社會建構(gòu)——生生互動、師生互動，該模式更看重社會建構(gòu)。語言作為思維表達的有效工具，具有梳理思維、順化思維、增強思維邏輯性與深刻性的功能。在認(rèn)知建構(gòu)的基礎(chǔ)上，以合作學(xué)習(xí)的形式進行社會建構(gòu)，把“問題”講出來則學(xué)習(xí)效率將大大增強，以體現(xiàn)觸發(fā)思維廣角為特征的“講”。

“講”的策略：據(jù)“學(xué)”施“講”——問題解決。

如圖4所示，該環(huán)節(jié)學(xué)生將會圍繞認(rèn)知建構(gòu)環(huán)節(jié)中的問題相互交流討論，機械能守恒定律教學(xué)中，最應(yīng)當(dāng)理解和讓學(xué)生講出來的是該定律與動能定理之間的關(guān)系，該定律蘊藏了怎樣的物理學(xué)思想或方法，又體現(xiàn)了什么樣的物理觀念。

行課至此，有必要活化、深化學(xué)生對該定律的認(rèn)識。為此，需要解決的問題有以下幾個：

問題1：加速度為g的物體機械能就守恒嗎？反之就不守恒嗎？

問題2：物體所受合外力為零，機械能就守恒嗎？

問題3：系統(tǒng)所受到的合外力不為零，但合外力不做功或做功為零，系統(tǒng)機械能就守恒嗎？

問題4：若系統(tǒng)無動能與勢能的轉(zhuǎn)化，能認(rèn)為機械能守恒嗎？

設(shè)計說明：在該階段突出“講”的功能，需要以“學(xué)”為鋪墊，否則“講”將會變成無本之木，無源之水。上述4個問題將會有力地幫助學(xué)生建構(gòu)關(guān)于機械能守恒定律的正確認(rèn)知圖式，思維的張角因此變大。

3.4? ? 規(guī)律教學(xué)中“練”的研究

在完成基本知識學(xué)習(xí)之后，掌握科學(xué)方法，形成和發(fā)展物理能力的教學(xué)任務(wù)亟需完成。能力形成最重要的特征就是能夠在不同的情境中抓住問題本質(zhì)，學(xué)會方法的遷移應(yīng)用，并能夠利用所學(xué)原理解釋新現(xiàn)象、新問題。該部分力圖體現(xiàn)為達到靈活思考為目的的應(yīng)用遷移。

“練”的策略：析“變”抓“恒”——應(yīng)用遷移。

從教材的例題出發(fā)（圖3），把一個小球用細線懸掛起來，擺長為l，最大偏角為θ。如果阻力可以忽略，小球擺動到最低位置時的速度是多大？訓(xùn)練內(nèi)容主要有：

問題1：分別選取懸點、最低點、釋放點所在平面為零勢能平面，列式計算會得到什么結(jié)論？

問題2：試?yán)脵C械能守恒定律的變式ΔEk=-ΔEP進行計算，有何心得？

在此基礎(chǔ)上，可以進一步思考變式。

變式1，求解小球到達最低點輕繩的拉力;變式2，設(shè)細線的懸點距離地面高為h，當(dāng)小球擺到最低位置時，擺線被拉斷，求小球落地時的水平位移和速度大小;變式3，在懸點的正下方釘一個釘子D，小球從最大偏角為θ處擺下，則釘子到懸點的距離為多少時，小球恰好通過釘子的正上方。如此等等，不斷變化條件改編教材習(xí)題，可以得到更多的變式。

設(shè)計說明：通過在變中求不變的不間斷訓(xùn)練，有利于重新審視所學(xué)知識，增強知識的運用能力，一題多解，多解歸一，一題多變，都是較好的研究策略。本環(huán)節(jié)中的3個變式，極大地拓展了學(xué)生的認(rèn)知視野，為培育思維靈活性創(chuàng)造了新路子。

3.5? ? 規(guī)律教學(xué)中“悟”的研究

“悟”的環(huán)節(jié)需要通過“啟發(fā)式自問清單”撬動學(xué)生的思維，全程“反視”自己的學(xué)習(xí)歷程。所謂“啟發(fā)式自問清單”是指以自我發(fā)問的形式調(diào)動個人元認(rèn)知的監(jiān)控功能，所以教師對啟發(fā)式問題的設(shè)置要巧妙構(gòu)思，在實施過程中保持安靜讓學(xué)生思考整個過程，有可能的話讓學(xué)生寫出他們對本節(jié)課的認(rèn)識，評價自己的學(xué)習(xí)過程。

借助圖5所示的圖譜，讓思維的思悟活動更為清晰。

知識思悟清單：

問題1：什么是機械能？有哪幾種類型，它們之間有何種聯(lián)系？

問題2：機械能守恒定律的內(nèi)容是什么？守恒條件是什么，與動能定理有何聯(lián)系？

方法思悟清單：

問題3：你是經(jīng)歷了怎樣的科學(xué)研究歷程得到該定律的，都用到了哪些科學(xué)研究方法？

問題4：這些科學(xué)研究方法的有用性體現(xiàn)在哪里？請舉例說明。

素養(yǎng)思悟清單：

問題5：你認(rèn)為機械能守恒定律體現(xiàn)了什么樣的科學(xué)觀念？

問題6：通過機械能守恒定律的學(xué)習(xí)你如何認(rèn)識其他科學(xué)定律、定理。

設(shè)計說明：“悟”不是簡單的回憶鞏固，思悟的目的在于要讓學(xué)生感覺和體會到知識、方法的實在感，進而觸動思維，升華物理原理。切勿讓教師對規(guī)律的總結(jié)代替了學(xué)生自我的深度思考，把學(xué)生的感悟異化為教師對學(xué)生的“趕悟”。

4? ? 規(guī)律教學(xué)研究總結(jié)

“導(dǎo)·學(xué)·講·練·悟”課堂教學(xué)模式讓“思維型”課堂教學(xué)理論在“學(xué)為中心”理念下變得更具操作性，導(dǎo)、學(xué)、講、練、悟五個環(huán)節(jié)都直接指向?qū)W生的學(xué)習(xí)思維。該教學(xué)框架的建構(gòu)實現(xiàn)了學(xué)生由知識的被動接受者向積極的建構(gòu)者、教師由知識的搬運者向設(shè)計者、課堂教學(xué)時空由一維向多維的重大轉(zhuǎn)變。

（1）該教學(xué)模式有清晰的操作流程：導(dǎo)—學(xué)—講—練—悟，五個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，步步為營，整體融合，教學(xué)暗線在于學(xué)生思維在知識邏輯與方法邏輯這兩條軌道上的變遷易位，思維、知識、方法共同構(gòu)成了該模式的教學(xué)邏輯。

（2）該教學(xué)模式下的規(guī)律教學(xué)需要以對課的結(jié)構(gòu)及其形態(tài)的深度研討為至關(guān)重要的前提，明晰物理規(guī)律教學(xué)的固有特征，以清晰的導(dǎo)學(xué)目標(biāo)為切入點，準(zhǔn)確把握學(xué)、講、練的要義，“反視”思維，最終直抵思悟的內(nèi)核，提升學(xué)生能力，發(fā)展科學(xué)思維。

（3）該教學(xué)模式下的規(guī)律教學(xué)應(yīng)始終把尋找導(dǎo)、學(xué)、講、練、悟與思維的結(jié)合點作為重中之重，物理規(guī)律的形成都將基于這些結(jié)合點，進而由結(jié)合點轉(zhuǎn)變?yōu)樯L點。

參考文獻：

[1]林崇德，胡衛(wèi)平.思維型課堂教學(xué)的理論與實踐[J].北京師范大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2010（1）：29-36.

[2]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.物理2必修[M].北京：人民教育出版社，2006：75-78.

[3]魏書生.教學(xué)方法漫談[M].桂林：漓江出版社，2005.

[4]于莉.運用學(xué)習(xí)金字塔理論構(gòu)建高效數(shù)學(xué)課堂[J].語數(shù)外學(xué)習(xí)，2012（8）：32-33.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）