基于診斷性測(cè)試的物理概念教學(xué)內(nèi)容整合建議

張玉峰 鄧麗平 崔琰 李俊鵬 朱亞平

摘?要：依據(jù)“物理學(xué)科核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)診斷內(nèi)容的（3+2）×3框架”命制診斷性測(cè)試卷，基于診斷發(fā)現(xiàn)的概念教學(xué)問(wèn)題，從概念教學(xué)內(nèi)容整合角度提出四個(gè)方面的建議：整合課內(nèi)外概念學(xué)習(xí)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理概念的深層理解;整合物理概念理解中的思維與探究要素，突破概念得出過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn);建構(gòu)在不同尺度上的知識(shí)結(jié)構(gòu)，挖掘知識(shí)關(guān)聯(lián)中蘊(yùn)含的策略性知識(shí);創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，促進(jìn)策略性知識(shí)與物理情境的整合.

關(guān)鍵詞：物理概念;學(xué)習(xí)診斷;教學(xué)內(nèi)容整合;情境;策略性知識(shí)

文章編號(hào)：1008-4134（2020）11-0002中圖分類(lèi)號(hào)：G6337文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在當(dāng)前以核心素養(yǎng)為綱的課程改革背景下，基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)診斷性測(cè)試和對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)物理教育的反思，提出落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)的課程開(kāi)發(fā)、教學(xué)策略與評(píng)價(jià)策略建議是有效發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑.北京教育科學(xué)院物理教研團(tuán)隊(duì)依據(jù)“物理學(xué)科核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)診斷內(nèi)容的（3+2）×3框架”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“（3+2）×3框架”）命制診斷性測(cè)試卷，分別測(cè)試學(xué)生在“概念理解”“問(wèn)題解決”“新知建構(gòu)”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”五個(gè)方面的實(shí)際表現(xiàn)，診斷物理學(xué)科的教與學(xué)存在的問(wèn)題，并期望基于診斷從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面為教學(xué)實(shí)踐提出改進(jìn)建議.團(tuán)隊(duì)以自主開(kāi)發(fā)的物理學(xué)科核心素養(yǎng)診斷性測(cè)試卷作為診斷工具，該工具以力學(xué)、電磁學(xué)的核心概念為知識(shí)載體，選擇真實(shí)的物理情境呈現(xiàn)問(wèn)題，通過(guò)學(xué)生在真實(shí)情境中解決問(wèn)題的表現(xiàn)考查學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).診斷性測(cè)試選擇北京市5個(gè)區(qū)12所不同類(lèi)型學(xué)校的3000余名高三學(xué)生作為被試樣本，參加測(cè)試的學(xué)生已經(jīng)完成高三第一輪復(fù)習(xí)的力學(xué)、電磁學(xué)部分，診斷性測(cè)試盡可能控制知識(shí)對(duì)測(cè)試結(jié)果的干擾.

顯然，可以根據(jù)物理學(xué)科核心素養(yǎng)診斷性測(cè)試反映出來(lái)的具體問(wèn)題，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)提出全方位的建議.但考慮到以下兩點(diǎn)：第一，物理概念不僅是物理觀念的重要組成部分也是其他素養(yǎng)發(fā)展的重要載體，在物理教學(xué)中占據(jù)舉足輕重的地位;第二，教學(xué)內(nèi)容整合是影響學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的重要變量，是物理教學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ).郭玉英等人也指出，整合與發(fā)展已經(jīng)成為當(dāng)代基礎(chǔ)教育階段科學(xué)課程改革的核心理念.因此，本文僅選擇概念理解測(cè)試中反映出來(lái)的概念教學(xué)實(shí)踐問(wèn)題，對(duì)照“（3+2）×3框架”中基于認(rèn)知過(guò)程的概念理解二級(jí)指標(biāo)體系，對(duì)概念教學(xué)內(nèi)容整合提出針對(duì)性建議.

概念教學(xué)內(nèi)容整合，首先是科學(xué)課程概念體系的建構(gòu)，即通過(guò)圍繞“大概念”（big ideas）組織知識(shí)內(nèi)容，達(dá)成以往科學(xué)課程中零散概念的整合.在此基礎(chǔ)上組織科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生的“學(xué)”與“做”融為一體，在實(shí)踐中理解和建構(gòu)物理概念.概念教學(xué)內(nèi)容整合是指以科學(xué)的邏輯和認(rèn)識(shí)的發(fā)展為線索重組概念教學(xué)內(nèi)容，以有利于學(xué)生圍繞核心概念建構(gòu)概念體系，在知識(shí)學(xué)習(xí)中發(fā)展科學(xué)思維與科學(xué)探究能力.從整合的時(shí)間跨度看，既有在較長(zhǎng)時(shí)間跨度（如一個(gè)學(xué)段、學(xué)期等）內(nèi)的針對(duì)一個(gè)單元、主題的整合，也有在較短時(shí)間（如一節(jié)課）內(nèi)針對(duì)一個(gè)具體概念的整合.以上概念教學(xué)內(nèi)容整合是狹義的，本文中的概念教學(xué)內(nèi)容整合還包括知識(shí)與作為認(rèn)識(shí)方式的思維和探究的整合，概念、原理等顯性知識(shí)與策略、思路等隱性知識(shí)的整合，以及知識(shí)與問(wèn)題情境的整合.需要指出的是，本文中的物理概念包括通常所說(shuō)的物理概念和概念之間的聯(lián)系，即物理規(guī)律.

1?整合課內(nèi)外概念學(xué)習(xí)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理概念的深層理解

概念理解診斷性測(cè)試發(fā)現(xiàn)：從整體上學(xué)生對(duì)概念的理解深度不夠，部分學(xué)生只是記住了概念的定義、表達(dá)式等結(jié)論，學(xué)習(xí)過(guò)程表現(xiàn)為淺層化，學(xué)習(xí)結(jié)果呈現(xiàn)碎片化特征，缺乏基于認(rèn)知過(guò)程的意義建構(gòu).

深度學(xué)習(xí)是學(xué)科核心素養(yǎng)培育和發(fā)展的基本途徑，要實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，需要真正讓學(xué)生成為教學(xué)主體，通過(guò)深度加工把握知識(shí)的本質(zhì).深度學(xué)習(xí)無(wú)法通過(guò)碎片化的學(xué)習(xí)活動(dòng)實(shí)現(xiàn)，離不開(kāi)對(duì)課堂內(nèi)外一系列學(xué)習(xí)事件的系統(tǒng)化規(guī)劃，這就要求物理教學(xué)要以學(xué)習(xí)內(nèi)容為整體，既要統(tǒng)籌、規(guī)劃統(tǒng)攬全局，又要按步驟、有序地設(shè)計(jì)系列教學(xué)活動(dòng).從整體上規(guī)劃課堂內(nèi)外的概念學(xué)習(xí)內(nèi)容，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)保持足夠的連續(xù)性和張力，使教學(xué)成為促進(jìn)學(xué)生對(duì)概念深層理解的重要途徑之一.

首先，課堂外的概念學(xué)習(xí)可以通過(guò)查找有關(guān)資料、完成項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、帶有開(kāi)放性或者實(shí)踐性的作業(yè)等具體方式進(jìn)行，這些內(nèi)容緊緊圍繞課堂內(nèi)的概念教學(xué)內(nèi)容.在功能上，課堂外的學(xué)習(xí)既可以是對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的鞏固、深化、拓展、遷移，也可以為課堂上的概念學(xué)習(xí)提前做好認(rèn)知準(zhǔn)備，引導(dǎo)學(xué)生帶著自主學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題進(jìn)入課堂.例如，在學(xué)習(xí)“運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力”內(nèi)容前給學(xué)生布置如下作業(yè)：在學(xué)習(xí)完“通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力”后，你可以提出什么猜想？如何在理論上探究并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的猜想？并進(jìn)一步提示學(xué)生，在猜想與探究的基礎(chǔ)上，可以自主學(xué)習(xí)教材中有關(guān)內(nèi)容.然后，進(jìn)行課堂教學(xué)，這樣一來(lái)課堂學(xué)習(xí)成為學(xué)生課外學(xué)習(xí)的延伸，在課堂上重點(diǎn)解決學(xué)生課前學(xué)習(xí)中遇到的疑問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生思考猜想的依據(jù)和理論探究過(guò)程中建構(gòu)的模型，學(xué)習(xí)如何建立模型、如何驗(yàn)證理論推導(dǎo)的結(jié)果等概念內(nèi)容，這些課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容不再局限于物理概念本身，而是更多聚焦于策略性知識(shí).最后，在課堂學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，再布置開(kāi)放性、實(shí)踐性、拓展延伸性的課后作業(yè)，既是對(duì)課上概念學(xué)習(xí)的鞏固、拓展，又為后續(xù)學(xué)習(xí)留下接口.例如，可以布置如下課后作業(yè)：如果帶電粒子垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電粒子將做什么運(yùn)動(dòng)？如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的想法？如果學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握比較好，認(rèn)知能力比較強(qiáng)，還可以布置如下作業(yè)：如果帶電粒子不是垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電粒子又將做什么運(yùn)動(dòng)？

總之，通過(guò)課前、課后的概念自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，以及課堂上教學(xué)內(nèi)容的整合，可以有效地促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí).深度學(xué)習(xí)的效果主要表現(xiàn)在：課堂時(shí)空的深度整合，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與探究能力;課前學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上進(jìn)行課堂教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，能有效針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，提升課堂教學(xué)的效率;開(kāi)放性、實(shí)踐性作業(yè)可以有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鞏固學(xué)習(xí)效果.

2?整合物理概念理解中的思維與探究要素，突破概念得出過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)

概念理解診斷性測(cè)試發(fā)現(xiàn)：在概念得出的關(guān)鍵點(diǎn)上，學(xué)生往往缺乏概念建立必要性和推理得出概念的充足證據(jù)，或者基于證據(jù)但缺乏符合邏輯的推理過(guò)程;部分學(xué)生并不理解建構(gòu)概念的必要性，往往傾向于記憶概念的內(nèi)容.

考查物理概念得出過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，概念得出的關(guān)鍵點(diǎn)往往蘊(yùn)含著某種認(rèn)識(shí)客觀事物的認(rèn)識(shí)方式或者思維策略.而這種特定的認(rèn)識(shí)方式也往往具有較高的概括性，甚至跨學(xué)科性，可以在不同主題或者情境下遷移.例如，在描述電場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，引入試探電荷，利用試探電荷在某點(diǎn)所受力與試探電荷的電荷量之比描述該點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱，這種描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的策略可以遷移在描述磁場(chǎng)、引力場(chǎng)等其他場(chǎng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程中;或者物理概念是由其他概念推理得出，則蘊(yùn)含著與其他概念之間的關(guān)聯(lián)，概念的關(guān)聯(lián)往往有利于學(xué)生形成結(jié)構(gòu)化概念體系，形成認(rèn)識(shí)客觀事物的策略性知識(shí);或者概念得出需要實(shí)驗(yàn)證據(jù)的支持，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、獲得證據(jù)的認(rèn)知過(guò)程，學(xué)生不僅可以獲得建構(gòu)具體概念的事實(shí)證據(jù)，還可以在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中促進(jìn)概念體系的形成和發(fā)散思維、模型建構(gòu)等能力的發(fā)展.例如，得出電容器電容需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提供電容器所帶電荷量與兩個(gè)極板間電壓之比是常量的事實(shí)證據(jù)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)生需要思考如何改變電容器所帶的電荷量、如何測(cè)量極板所帶電荷量與兩個(gè)極板的電壓等問(wèn)題，這些問(wèn)題的解決不僅有助于發(fā)展學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、獲取證據(jù)的能力，還可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)電荷及其守恒定律、電勢(shì)差等靜電場(chǎng)知識(shí)的深入理解.在突破得出概念關(guān)鍵點(diǎn)的認(rèn)識(shí)活動(dòng)中，需要綜合運(yùn)用作為認(rèn)識(shí)客觀世界方式的科學(xué)思維和科學(xué)探究.因此，物理概念教學(xué)需要整合概念理解過(guò)程中所涉及的思維與探究要素，突破概念得出過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)，以此作為促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的重要途徑.

要整合物理概念理解中的思維與探究要素，突破概念得出過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)，首先需要弄清楚概念理解的關(guān)鍵點(diǎn)在哪里，并且基于關(guān)鍵點(diǎn)的特點(diǎn)采取有針對(duì)性的內(nèi)容整合策略.盡管物理概念都是對(duì)客觀事物的抽象概括，由于不同物理概念是對(duì)不同客觀事物或者同一客觀事物不同側(cè)面的抽象概括，因此不同物理概念仍然具有不同特點(diǎn).但概括起來(lái)，物理概念得出過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)往往存在于以下“位置”：第一，受到錯(cuò)誤概念的較強(qiáng)干擾，從錯(cuò)誤概念轉(zhuǎn)變到科學(xué)概念的“位置”.突破這類(lèi)關(guān)鍵點(diǎn)，首先需要喚醒與錯(cuò)誤概念有關(guān)的感性認(rèn)識(shí)，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提供引起認(rèn)知沖突的證據(jù)，并從理論上進(jìn)行推理論證.第二，需要較復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識(shí)或者學(xué)科思維方法才能實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階的“位置”.突破這類(lèi)關(guān)鍵點(diǎn)，需要弄清楚物理問(wèn)題涉及哪些變量，并采用表達(dá)式、圖像等手段表征這些變量間的關(guān)系.第三，從若干相關(guān)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，概括得出結(jié)論的“位置”.突破這類(lèi)關(guān)鍵點(diǎn)，需要展現(xiàn)足夠的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和事實(shí)，并適當(dāng)顯化推理過(guò)程.第四，在學(xué)習(xí)進(jìn)階過(guò)程中需要建模的“位置”.突破這類(lèi)關(guān)鍵點(diǎn)，同樣需要在展現(xiàn)充足的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和事實(shí)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)顯化抽象概括過(guò)程.當(dāng)然，概念得出的關(guān)鍵點(diǎn)還可能存在于其他“位置”，往往需要根據(jù)具體知識(shí)的特點(diǎn)進(jìn)行具體分析，而不是一概而論.

在確定概念得出關(guān)鍵點(diǎn)的基礎(chǔ)上，要突破這些關(guān)鍵點(diǎn)，需要從思維與探究要素整合的角度進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃.以電容概念的建立為例，說(shuō)明如何體現(xiàn)思維與探究的整合：第一，在認(rèn)識(shí)概念建立的必要性階段，通過(guò)探究獲取實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或者事實(shí)，然后基于現(xiàn)象或者事實(shí)從特定視角或者運(yùn)用特定的思維方式提出問(wèn)題，進(jìn)而討論建立概念的必要性.例如，通過(guò)探究發(fā)現(xiàn)不同電容器容納電荷的本領(lǐng)是不同的，然后認(rèn)識(shí)到描述電容器容納電荷本領(lǐng)的必要性并提出如何描述這個(gè)本領(lǐng)的問(wèn)題，這為引入電容概念做好了鋪墊.第二，在建立物理概念的階段，通過(guò)探究獲取證據(jù)，然后基于證據(jù)進(jìn)行推理論證，進(jìn)而定義物理概念.例如，在電容概念建立的過(guò)程中，需要通過(guò)探究首先發(fā)現(xiàn)電容器的電荷量和兩極板間的電壓相關(guān)，然后設(shè)計(jì)定量或者半定量實(shí)驗(yàn)得出電荷量與電壓成正比的定量關(guān)系，進(jìn)而論證用兩者之比定義電容的合理性.第三，在概念及其認(rèn)識(shí)方式的拓展整合階段，首先在定義概念的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展概念的內(nèi)涵和外延.例如，定義電容器的電容后，可以從物體的結(jié)構(gòu)與功能之間關(guān)系的角度引導(dǎo)學(xué)生思考電容的大小是由哪些因素決定的，進(jìn)而布置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究電容大小影響因素的任務(wù).這樣的學(xué)習(xí)任務(wù)具有較高的開(kāi)放性、探究性與實(shí)踐性，可以基于問(wèn)題有效整合思維與探究的活動(dòng).

3?建構(gòu)在不同尺度上的知識(shí)結(jié)構(gòu)，挖掘知識(shí)關(guān)聯(lián)中蘊(yùn)含的策略性知識(shí)

概念理解診斷性測(cè)試發(fā)現(xiàn)：學(xué)生可以根據(jù)某個(gè)概念推理得出其他知識(shí)，但仍然無(wú)法圍繞核心概念建構(gòu)層次清晰的知識(shí)結(jié)構(gòu);對(duì)某個(gè)具體概念往往更關(guān)注知識(shí)點(diǎn)的理解與應(yīng)用，而忽視對(duì)其內(nèi)在結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí);對(duì)概念之間關(guān)聯(lián)的認(rèn)識(shí)往往局限于知識(shí)層面，而忽視概念建構(gòu)和概念關(guān)聯(lián)中蘊(yùn)含的策略性知識(shí).

知識(shí)的結(jié)構(gòu)化程度可以表現(xiàn)為不同的尺度，可以是較長(zhǎng)一段時(shí)間（幾節(jié)課，甚至幾個(gè)學(xué)期）內(nèi)所學(xué)大量物理概念的結(jié)構(gòu)化，稱(chēng)作宏觀知識(shí)結(jié)構(gòu);也可以是較短時(shí)間（一節(jié)課，甚至更短時(shí)間）內(nèi)一個(gè)具體概念的內(nèi)在結(jié)構(gòu)化，稱(chēng)作具體概念的內(nèi)在結(jié)構(gòu).

學(xué)習(xí)科學(xué)研究表明：與新手比較，專(zhuān)家的知識(shí)往往不僅僅是對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的事實(shí)和公式的羅列，相反它是圍繞核心概念或者“大觀點(diǎn)”（big ideas）組織的，這些概念或者觀點(diǎn)引導(dǎo)他們?nèi)ニ伎甲约旱念I(lǐng)域.例如，物理觀念是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華，物理觀念既不是物理概念、規(guī)律本身，也不是物理概念的簡(jiǎn)單堆砌，但恰恰需要在大量具體物理概念相互關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)上圍繞核心概念建立概念體系.大觀點(diǎn)并不是孤立的，是與一個(gè)個(gè)具體概念連接在一起的.因此，從宏觀上看，在一段較長(zhǎng)時(shí)間跨度內(nèi)圍繞核心概念規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，形成核心概念統(tǒng)領(lǐng)的知識(shí)結(jié)構(gòu);同時(shí)，在建構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，必然涉及具體概念之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，這些聯(lián)系是促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科概念理解、形成思想方法的重要載體.例如，中學(xué)階段在理論上根據(jù)動(dòng)量定理推理得出動(dòng)量守恒定律，不僅建立了兩者的邏輯關(guān)系，還是學(xué)生理解系統(tǒng)模型和守恒思想等跨學(xué)科概念的載體.再例如，電磁感應(yīng)主題的主要概念可以構(gòu)成如圖1所示的知識(shí)結(jié)構(gòu).

分析圖1可以發(fā)現(xiàn)：（1）電磁感應(yīng)主題包括了楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、自感、感應(yīng)現(xiàn)象的微觀解釋等大量具體知識(shí)，但所有內(nèi)容都圍繞電磁感應(yīng)主題，具有明確的核心概念，電磁感應(yīng)主題知識(shí)結(jié)構(gòu)屬于較大尺度上的宏觀知識(shí)結(jié)構(gòu)圖.（2）知識(shí)結(jié)構(gòu)圖反映了對(duì)電磁感應(yīng)由淺入深、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的認(rèn)識(shí)過(guò)程，具體表現(xiàn)在：從定性了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象到分析感應(yīng)電流方向，再到定量計(jì)算各種情況下的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小，從描述宏觀現(xiàn)象到微觀解釋.（3）圖1不僅反映了具體概念之間的關(guān)系，還蘊(yùn)含了解決問(wèn)題的策略性知識(shí)，即可遷移的大思路.例如，對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)首先從描述宏觀現(xiàn)象、探索宏觀現(xiàn)象遵從的物理規(guī)律入手，然后深入探索宏觀現(xiàn)象背后的微觀解釋.另外，概念背后還蘊(yùn)含著跨學(xué)科概念，比如法拉第電磁感應(yīng)定律涉及到變化率概念.（4）從圖1知識(shí)結(jié)構(gòu)的局部“感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件→楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律”可以發(fā)現(xiàn)探尋客觀事物遵從規(guī)律的一般化思路，既然磁通量的變化導(dǎo)致了感應(yīng)電流的產(chǎn)生，那么在探究感應(yīng)電流的大小和方向時(shí)，可以從分析磁通量的變化入手，而物理量的變化主要包括兩個(gè)方面：一個(gè)是這個(gè)物理量變化的方向，即這個(gè)物理量是增大還是減小;另一個(gè)是這個(gè)物理量變化的快慢.恰恰是這兩個(gè)方面分別決定了感應(yīng)電流的方向和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小.這個(gè)思路具有整合性，可以跨主題遷移應(yīng)用到其他問(wèn)題的解決.

從微觀角度看，一個(gè)在較短時(shí)間跨度內(nèi)所學(xué)習(xí)的具體物理概念（例如彈力、速度等）也包含這個(gè)概念的若干具體側(cè)面，或者關(guān)聯(lián)其它具體概念，這些具體概念之間、概念的具體側(cè)面之間也不是彼此孤立的，而是相互聯(lián)系的，也有其內(nèi)在的邏輯結(jié)構(gòu)，其中也同樣蘊(yùn)含著豐富的策略性知識(shí).同樣也需要挖掘具體物理概念的微觀內(nèi)在結(jié)構(gòu)之中蘊(yùn)含的策略性知識(shí)，不僅對(duì)促進(jìn)物理概念的深層理解有重要價(jià)值，還有益于促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的整體發(fā)展.

例如，彈力是一個(gè)具體的物理概念，可以在一節(jié)課內(nèi)完成學(xué)習(xí)，但彈力概念仍然有其微觀的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，與彈力有關(guān)的概念以及彈力概念內(nèi)的具體側(cè)面可以構(gòu)成如圖2所示的微觀內(nèi)在結(jié)構(gòu).分析圖2可知：（1）圖2中所示內(nèi)容是可以在較短時(shí)間內(nèi)完成的，屬于較小尺度上的微觀知識(shí)結(jié)構(gòu).（2）彈力概念所包含的產(chǎn)生條件、彈力大小、彈力方向等具體知識(shí)內(nèi)容具有內(nèi)在結(jié)構(gòu)：形變是彈力產(chǎn)生的必要條件;彈力大小和方向是彈力概念的內(nèi)涵.（3）圖2不僅表達(dá)了彈力概念的內(nèi)在知識(shí)結(jié)構(gòu)，還表達(dá)了蘊(yùn)含在內(nèi)在結(jié)構(gòu)中的一般化認(rèn)識(shí)思路.在探究彈力的大小和方向時(shí)，可以從彈力產(chǎn)生的條件入手，即彈力的大小和方向應(yīng)該與形變的程度和方向有密切關(guān)系，這是認(rèn)識(shí)客觀事物的策略性知識(shí)，即容易遷移到其他主題的探究活動(dòng)中的一般化思路.因此，與宏觀的知識(shí)結(jié)構(gòu)相類(lèi)似，仍然需要挖掘微觀內(nèi)在結(jié)構(gòu)中蘊(yùn)含的策略性知識(shí)，對(duì)大量類(lèi)似知識(shí)進(jìn)行整合并實(shí)施教學(xué).

另外，不僅在圍繞核心概念的宏觀知識(shí)結(jié)構(gòu)和具體物理概念的微觀內(nèi)在結(jié)構(gòu)中的關(guān)聯(lián)處蘊(yùn)含著解決問(wèn)題的策略性知識(shí)，在具體物理概念的得出過(guò)程中也蘊(yùn)含著可遷移的策略性知識(shí)，例如上文中提到的電場(chǎng)強(qiáng)度的定義方式可以遷移到磁場(chǎng)描述中，其實(shí)在描述磁場(chǎng)時(shí)還進(jìn)一步拓展，引入了磁通量和磁通量密度的概念來(lái)描述磁場(chǎng)，反過(guò)來(lái)這兩個(gè)概念也可以轉(zhuǎn)變?yōu)椴呗孕灾R(shí)，再遷移到電場(chǎng)中，用其描述電場(chǎng)，如圖3所示.

總之，在教學(xué)中應(yīng)該側(cè)重從兩個(gè)角度建構(gòu)概念之間的關(guān)聯(lián)，并進(jìn)而形成具有結(jié)構(gòu)化的概念體系.一個(gè)角度是分別在宏觀和微觀兩個(gè)不同尺度上建構(gòu)概念體系，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)化，解決知識(shí)碎片化的問(wèn)題;另一個(gè)角度是分別從物理概念本身和物理概念背后蘊(yùn)含的策略性知識(shí)兩個(gè)方面整合教學(xué)內(nèi)容，從而在深層理解物理概念的過(guò)程中不僅促進(jìn)物理觀念的發(fā)展，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生形成問(wèn)題解決的策略性知識(shí)，促進(jìn)科學(xué)思維與探究能力的發(fā)展.

4?創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，促進(jìn)策略性知識(shí)與物理情境的整合

概念理解診斷性測(cè)試發(fā)現(xiàn)：學(xué)生往往知道在概念建立中所使用的策略性知識(shí)，但在新情境下遷移策略性知識(shí)時(shí)常常遇到困難.

概括起來(lái)，主要原因包括兩個(gè)方面：（1）學(xué)生分析新情境的能力不夠，無(wú)法提取新情境中的條件或者無(wú)法對(duì)已知條件進(jìn)行表征轉(zhuǎn)換，或者不能把題目的條件與要解決的問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，甚至無(wú)法聚焦新情境中需要解決的問(wèn)題，也就是通常所說(shuō)的“沒(méi)讀懂題目”;（2）原有的策略性知識(shí)在新情境中無(wú)法激活，也就是很多學(xué)生所說(shuō)的“沒(méi)想到”，一旦告訴學(xué)生用什么知識(shí)解決或者怎么解決，學(xué)生就會(huì)覺(jué)得問(wèn)題很簡(jiǎn)單.運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力的高低，往往取決于學(xué)生將情境與知識(shí)相聯(lián)系的水平.

知識(shí)是具有領(lǐng)域特殊性的并且與情境相關(guān)，而策略性知識(shí)則是有關(guān)學(xué)習(xí)、思維和解決問(wèn)題的一般策略性知識(shí)，與事實(shí)性、概念性知識(shí)相比，這類(lèi)知識(shí)與情境的聯(lián)系更為密切，脫離豐富情境的策略性知識(shí)將無(wú)法有效轉(zhuǎn)化為解決問(wèn)題的切實(shí)可行的辦法，便將變成僵化的教條.策略性知識(shí)的理解與應(yīng)用是發(fā)展核心素養(yǎng)的重要途徑.從發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的角度看，創(chuàng)設(shè)情境具有關(guān)鍵作用.也正如國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）在2005年遴選和界定核心素養(yǎng)時(shí)所明確指出的那樣，核心素養(yǎng)是個(gè)體在面對(duì)復(fù)雜的、不確定的現(xiàn)實(shí)生活情境時(shí)，表現(xiàn)出來(lái)的綜合性品質(zhì).因此，不管是站在策略性知識(shí)的掌握角度，還是從發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的課程目標(biāo)角度看，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境、整合策略性知識(shí)與物理情境都是物理教學(xué)的必由之路.

要加強(qiáng)策略性知識(shí)和物理情境的整合，從關(guān)注策略性知識(shí)的來(lái)龍去脈的角度看，可以側(cè)重兩個(gè)方面：第一，在知識(shí)建構(gòu)中，創(chuàng)設(shè)合適的物理問(wèn)題情境，學(xué)生在真實(shí)情境中主動(dòng)建構(gòu)物理概念，解決策略性知識(shí)從真實(shí)的物理問(wèn)題情境中“來(lái)”的問(wèn)題.這類(lèi)情境盡可能滿(mǎn)足以下特點(diǎn)：一是這類(lèi)情境與學(xué)生的已有知識(shí)和日常經(jīng)驗(yàn)緊密聯(lián)系，并且僅僅用已有知識(shí)還無(wú)法解決情境中的新問(wèn)題;二是這類(lèi)情境盡可能簡(jiǎn)潔，有助于學(xué)生從情境中提煉出具體的物理問(wèn)題，有助于后續(xù)思維的連續(xù)性，而不是僅僅為了通過(guò)展現(xiàn)情境吸引學(xué)生注意力.第二，在策略性知識(shí)的遷移應(yīng)用中，創(chuàng)設(shè)合適的物理問(wèn)題情境，學(xué)生面對(duì)真實(shí)的情境主動(dòng)遷移應(yīng)用所掌握的策略性知識(shí)，解決策略性知識(shí)在真實(shí)的問(wèn)題情境中“去”的問(wèn)題.創(chuàng)設(shè)這類(lèi)情境需要考慮遷移應(yīng)用情境與策略性知識(shí)建構(gòu)的情境之間的“遠(yuǎn)近”程度要合適.相距太遠(yuǎn)，可能導(dǎo)致遷移難度過(guò)大，不利于學(xué)生解決問(wèn)題，也就不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的積極性和主動(dòng)性;相距太近，又缺乏思維的張力，學(xué)生對(duì)解決問(wèn)題帶來(lái)的成就體驗(yàn)較弱，不利于策略性知識(shí)的掌握與關(guān)鍵能力的發(fā)展，也同樣不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的積極性和主動(dòng)性.

要加強(qiáng)策略性知識(shí)與物理情境的整合，還應(yīng)該考慮策略性知識(shí)與哪些物理情境整合的問(wèn)題.概括起來(lái)，可以加強(qiáng)以下兩類(lèi)物理情境與策略性知識(shí)的整合.第一類(lèi)是生產(chǎn)生活情境.主要包括：（1）大自然中與物理相關(guān)的現(xiàn)象，如彩虹、日食、海市蜃樓等大量光現(xiàn)象構(gòu)成的情境.（2）與生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系的物理問(wèn)題，如與體育運(yùn)動(dòng)相關(guān)的情境，與衣食住行生活有關(guān)的情境，與生產(chǎn)有關(guān)的情境等.（3）與科學(xué)研究有關(guān)的情境，特別是與科技前沿或者我國(guó)的重大科技工程有關(guān)的情境.第二類(lèi)是學(xué)習(xí)探索情境.主要包括：（1）物理學(xué)史問(wèn)題情境，可以是物理概念的建立過(guò)程，例如自由落體運(yùn)動(dòng)、慣性等;也可以是物理現(xiàn)象或者規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，例如光電效應(yīng)現(xiàn)象、多普勒效應(yīng)、萬(wàn)有引力定律、庫(kù)侖定律、折射定律的發(fā)現(xiàn).（2）學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的實(shí)際學(xué)習(xí)情境，圍繞典型問(wèn)題的探索情境，例如應(yīng)從哪些角度以及如何從這些角度描述電場(chǎng)的性質(zhì)，如何控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡等.（3）科學(xué)探究的問(wèn)題情境，這類(lèi)情境側(cè)重動(dòng)手、動(dòng)腦相結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，例如如何設(shè)計(jì)儲(chǔ)存電荷的裝置，如何提高刻度尺的測(cè)量精度等.

概括起來(lái)，創(chuàng)設(shè)與策略性知識(shí)整合的物理情境需要注意以下幾個(gè)方面：第一，物理情境應(yīng)盡可能接近真實(shí)的客觀世界，特別應(yīng)該關(guān)注與學(xué)生的日常生活實(shí)踐、學(xué)習(xí)探索相聯(lián)系的大情境，這樣的大情境不僅有助于學(xué)生形成大概念，形成解決問(wèn)題的策略性知識(shí)，更有利于激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣;第二，情境盡可能具有較高的綜合程度，圍繞大概念涉及盡可能多的具體概念、規(guī)律等，便于從情境中提煉出核心問(wèn)題，再進(jìn)一步把要研究的核心問(wèn)題分解為具體問(wèn)題，問(wèn)題分解也是一種在面對(duì)未來(lái)生活或者學(xué)習(xí)時(shí)可遷移的素養(yǎng)，從這樣的情境提出的問(wèn)題與策略性知識(shí)之間的關(guān)系也更密切，有利于鞏固深化對(duì)策略性知識(shí)的理解;第三，物理情境不是客觀真實(shí)世界的原版，只是盡可能接近真實(shí)情況，限于學(xué)生知識(shí)、能力的發(fā)展水平，需要對(duì)真實(shí)客觀世界中的情境進(jìn)行簡(jiǎn)化、剪輯、凝練.

最后還需要強(qiáng)調(diào)的是，以上幾個(gè)方面的概念教學(xué)內(nèi)容并不是孤立的，它們之間密切聯(lián)系，彼此滲透，共同融合在概念理解的過(guò)程中，需要通過(guò)教學(xué)內(nèi)容整合才能實(shí)現(xiàn)在概念理解過(guò)程中促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的整體發(fā)展.

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