真質(zhì)疑引發(fā)真論證 真思考促進(jìn)真發(fā)展
——品評區(qū)級研究課“功的再認(rèn)識”

張春麗

（北京市朝陽區(qū)教育研究中心，北京 100023）

為了促進(jìn)學(xué)生深度思考、善于質(zhì)疑等優(yōu)秀思維習(xí)慣的養(yǎng)成，為了促進(jìn)一線教師在新一輪課改背景下課堂教學(xué)設(shè)計(jì)水平的提升，推動核心素養(yǎng)在課堂主陣地的生根、開花和結(jié)果，前不久筆者主持了一節(jié)區(qū)級研究課.本節(jié)課由北京市黃岡中學(xué)朝陽學(xué)校的周佩佩老師執(zhí)教，內(nèi)容是高一“功”的新授課.本節(jié)研究課的課題是“功的再認(rèn)識”，課時(shí)40min.本節(jié)課是人教版必修2教材第8章“機(jī)械能守恒定律”的首節(jié)課堂教學(xué).［1］

1 設(shè)計(jì)框架：從初中“功”到高中“功”的進(jìn)階

教學(xué)設(shè)計(jì)在架構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)考慮的是本節(jié)課的起點(diǎn)，即教學(xué)的第一步將從哪里邁出？學(xué)生已經(jīng)具備了哪些認(rèn)知基礎(chǔ)；其次是本節(jié)課的目標(biāo)，即教學(xué)將抵達(dá)哪里？學(xué)生將要達(dá)到怎樣的認(rèn)知水平？唯如此，教學(xué)設(shè)計(jì)才可能找到最佳的進(jìn)階路徑和設(shè)計(jì)方案.

1.1 起點(diǎn)——學(xué)生已有的認(rèn)知

第一，學(xué)生初中已經(jīng)學(xué)習(xí)了“功”的概念，已知功的概念及定義式W=F l，對功的兩要素即“力”與“力的方向上移動的距離”有著比較清楚的認(rèn)識.［2］

第二，學(xué)生初中已經(jīng)有了“能量”的概念，并且初步了解了能量的若干形式，對“不同形式的能量是可以轉(zhuǎn)化的”也有了初步的了解，但是對功與能量的關(guān)系還沒有認(rèn)知.

第三，從該階段學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)來看，還缺乏深度思考的習(xí)慣，且存在一定的思維障礙.廣西師范大學(xué)碩士研究生黃鉛斐，在關(guān)于《高一學(xué)生在物理問題解決中的思維障礙》的研究中，得到的結(jié)論是：物理前概念的干擾、思維定勢的影響、物理規(guī)律公式化的不熟練以及思維的片面性這4種思維障礙對高一學(xué)生物理學(xué)習(xí)的影響是不可忽視的.［3］

1.2 目標(biāo)——期望學(xué)生將要達(dá)成的認(rèn)知

第一，學(xué)生能明確為什么要學(xué)習(xí)“功”這個(gè)概念，引發(fā)學(xué)生對新知價(jià)值層面的認(rèn)知，點(diǎn)燃學(xué)生思維的內(nèi)驅(qū)力，促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知進(jìn)階.

第二，學(xué)生能深入比較初中“功”與高中“功”概念的“變”與“不變”，引發(fā)學(xué)生的辯證思維，促進(jìn)學(xué)生對概念的深度理解、融通與進(jìn)階.

第三，學(xué)生能通過辯論、爭論，走出思維定勢，深刻體會功是“標(biāo)量”的根由，引發(fā)學(xué)生的批判性思維，促進(jìn)學(xué)生的深度思考與思維進(jìn)階.

1.3 框架——驅(qū)動學(xué)生深度思考的認(rèn)知邏輯

“能量”是物理學(xué)中十分重要的觀念之一，也是貫通物理學(xué)乃至自然科學(xué)各領(lǐng)域的共同概念之一，而與“能量”密切相關(guān)、如影隨形的概念就是“功”，可見“功”這一概念的教學(xué)意義和價(jià)值.

物理概念是物理學(xué)最重要的基石，沒有物理概念就談不上物理學(xué)，深入理解物理概念是物理學(xué)習(xí)中十分重要的環(huán)節(jié).對于一個(gè)物理概念的學(xué)習(xí)，就要領(lǐng)會它的產(chǎn)生、表述、理解、應(yīng)用以及概念的再發(fā)展與整合等等，因此往往需要經(jīng)歷若干教學(xué)環(huán)節(jié)才能完成.反之，如果某些環(huán)節(jié)不到位，就容易引起學(xué)生認(rèn)知上的偏差甚至是硬傷.現(xiàn)實(shí)的概念教學(xué)也確實(shí)存在“速成”的現(xiàn)狀——概念“橫空出世”，解題訓(xùn)練“喧賓奪主”，給學(xué)生后續(xù)的認(rèn)知發(fā)展留下了不少缺憾甚至障礙.

本節(jié)課的教學(xué)，由于初中已有“功”的概念，所以高中階段許多教師對“功”這節(jié)課的教學(xué)處理流程往往是：復(fù)習(xí)初中概念W=F l的內(nèi)容→創(chuàng)設(shè)一個(gè)斜拉力（設(shè)力與運(yùn)動方向的夾角為α）求算功的情景→根據(jù)力的分解導(dǎo)出公式W=Flcosα→從夾角α范圍出發(fā)討論功的正負(fù)→簡單說明功是標(biāo)量→合力功的計(jì)算方法→訓(xùn)練一些求算功的練習(xí)題.這樣的教學(xué)流程基本呈現(xiàn)了“快速傳授知識、換取充足時(shí)間、練習(xí)鞏固知識”的教學(xué)樣態(tài).在此樣態(tài)下，學(xué)生往往獲取的是單一的、淺表性的知識，很難引發(fā)學(xué)生的深度思考，更談不上從素養(yǎng)層面來發(fā)展學(xué)生的高階思維能力了.這也是當(dāng)前教學(xué)中一直普遍存在的頑疾.

開設(shè)本節(jié)“研究課”的活動目的也是想在這一頑疾的攻堅(jiān)上作些引領(lǐng)性的嘗試.本節(jié)課采用的是“前概念→概念”的概念教學(xué)策略.［4］即高中“功”的概念基于初中“功”的概念的基礎(chǔ)，采用比較、進(jìn)階的方式策略性地展開.

基于上述考慮，本節(jié)課的課題定為“功的再認(rèn)識”，內(nèi)容框架為“三問”的結(jié)構(gòu)模式，如圖1所示.

圖1

2 教學(xué)實(shí)錄：真質(zhì)疑引發(fā)真論證，真思考促進(jìn)真發(fā)展

在上述設(shè)計(jì)的“三問”驅(qū)動下，本節(jié)課的教學(xué)實(shí)操環(huán)環(huán)相扣，不少“生成”超越了“預(yù)期”.以下簡介幾個(gè)主要的教學(xué)片斷.

2.1 教學(xué)片斷1：為什么要學(xué)習(xí)“功”的概念？

本節(jié)課開始，周老師先讓學(xué)生回顧初中“功”的概念之后，就很自然地拋出了問題“看來，同學(xué)們都知道了功的概念，但是大家想沒想過，物理學(xué)為什么要引入功的概念？這個(gè)概念能幫我們干什么事？”課堂實(shí)況是學(xué)生“面面相覷”，感覺從來沒思考過這個(gè)問題，聽課的教師們身臨其境，設(shè)身處地也“像學(xué)生一樣思考”時(shí)確實(shí)也感覺到：這的確是個(gè)很基本的問題，從邏輯上講，都不知道這個(gè)概念能幫自己干什么事，學(xué)它何用？顯然，基于價(jià)值層面的引發(fā)，學(xué)生思維的內(nèi)驅(qū)力被發(fā)動.

有學(xué)生顫顫地回答：“可能是它很重要吧”.周老師追問：“重要性體現(xiàn)在哪里？”，顯然學(xué)生不知道.在“迫切想知道”的情境下，周老師給學(xué)生一篇關(guān)于功的概念建立的物理學(xué)史材料，學(xué)生們了解到要比較 “蒸汽機(jī)干了多少活”、“蒸汽機(jī)消耗了多少燃料”、“蒸汽機(jī)的工作效率”等.從這些“需要”出發(fā)建立了“功”的概念，了解了前輩們在工業(yè)革命時(shí)期構(gòu)建這一概念的歷程，體會了其中蘊(yùn)含的思維過程和思維方法.學(xué)生第1次領(lǐng)悟到用兩個(gè)熟悉概念的“乘積”來定義一個(gè)意義非凡的概念真的很神奇.這時(shí)黑板上出現(xiàn)了兩個(gè)公式，很快就發(fā)現(xiàn)有學(xué)生感嘆這一方法和“比值法”定義速度、加速度這些新概念，其處理方法有相似之處時(shí)，現(xiàn)場聽課的教師們都能濃濃地感受到學(xué)生思維上“驚喜的獲得感”，更可貴的是，“乘積法”定義新概念與前面學(xué)過的“比值法”定義新概念、甚至“加減法”定義合力分力新概念等方法的關(guān)聯(lián)，何嘗不是物理觀念、物理思想方法的融通、提煉和升華？也不得不贊嘆“物理運(yùn)算法則”的豐富內(nèi)涵.與此同時(shí)，學(xué)生應(yīng)該能夠強(qiáng)烈感受到：相對于初中對功的認(rèn)識，高中的認(rèn)識著實(shí)邁上了一個(gè)新的臺階.當(dāng)然，也為后續(xù)“沖量”概念的學(xué)習(xí)奠定了較好的認(rèn)知基礎(chǔ).

2.2 教學(xué)片斷2：計(jì)算功時(shí)為什么要從“距離”進(jìn)階到“位移”？

常規(guī)教學(xué)對這一環(huán)節(jié)上的處理基本采用的都是“隱性處理”，即不作特別交待，不考慮前概念的影響，不考慮學(xué)生從初中到高中對這一“變化”的困惑和進(jìn)階，以至于運(yùn)用功的計(jì)算公式在判斷角度α到底是銳角還是鈍角時(shí)，常常會出現(xiàn)模棱兩可的情況，更沒有考慮這一變化背后所隱含的思維發(fā)展價(jià)值.

本節(jié)課在創(chuàng)設(shè)了“馬斜拉雪橇前進(jìn)時(shí)如何求算拉力的功”這一情境后，學(xué)生在充分獨(dú)立思考后，提出了分解力的方案，然后由于一分力做功，另一分力不做功，進(jìn)而導(dǎo)出功的計(jì)算公式W=F lcosα后，周老師在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步確認(rèn)公式中各物理量的含義時(shí)，追問學(xué)生怎樣確切定義這里的角度α？在一步步追問之下，學(xué)生不得不一步步闡述為“角度α是力F與位移l方向之間的夾角”時(shí)，學(xué)生們恍然大悟：初中功的計(jì)算公式中“距離”的概念不夠用了，在更廣泛的情況下，計(jì)算功必須得運(yùn)用“位移”了！從“陷入困境”到“想方設(shè)法走出困境”的思維歷程中，自然而然從“距離”進(jìn)階到“位移”，非常完美且印象深刻.

周老師接著環(huán)環(huán)相扣地強(qiáng)調(diào)和追問：“看來功的概念離不開位移，那么再回到馬斜拉雪橇前進(jìn)時(shí)如何計(jì)算拉力的功問題中來，除了采用咱們剛才分解力的辦法求算功，你還有別的辦法嗎？”從課堂實(shí)況看，學(xué)生很快就又想到了“分解位移”的方法，學(xué)生們很開心，接著周老師再畫龍點(diǎn)睛地總結(jié)：從W=Fcosα l到W=F lcosα，這不僅僅是一個(gè)數(shù)學(xué)恒等式的變形，而是處理問題角度和方法的不同.更難能可貴的是，周老師還沒有停止追問，又拋出一個(gè)融通性很強(qiáng)的問題來點(diǎn)燃學(xué)生的思維：“初中的W=F l與高中的W=F lcosα，貌似不同了，難道初中的公式錯(cuò)了？你能找出其中的奧秘嗎？”學(xué)生們七嘴八舌后，紛紛表示：其實(shí)初中的公式?jīng)]錯(cuò)，第一，可認(rèn)為初中是高中的特例，即α=0時(shí)的情況；第二，可認(rèn)為兩者是一回事：力乘以力方向上的位移.這種從“看山不是山”到“看山還是山”的“同中求異、異中求同”的思維過程，抽象出其最本質(zhì)的東西，不正是“比較”思維的精髓嗎？不正是在扎扎實(shí)實(shí)地推進(jìn)學(xué)生的高階思維嗎？在場聽課的教師們也能著實(shí)感受到：把學(xué)生的思維活動推進(jìn)到這樣的層次真是過癮.

2.3 教學(xué)片斷3：功究竟是標(biāo)量還是矢量？

對于功究竟是標(biāo)量還是矢量，有一部分學(xué)生往往到了高三仍模糊不清，究其原因就是在這個(gè)概念起始環(huán)節(jié)的理解上就出現(xiàn)了模糊和偏差，這也是前述教學(xué)頑疾的必然結(jié)果.本節(jié)課直擊學(xué)生理解上的難點(diǎn)，不一味追求課程知識內(nèi)容的進(jìn)度，而是把“真理解、真思考、真發(fā)展”放在教學(xué)目標(biāo)的核心，甚至特意“慢節(jié)奏”處理，從課堂的生成情況看，慢的有價(jià)值.課堂上學(xué)生的表現(xiàn)也不斷讓聽課的教師們“大吃一驚”.

第1次讓教師們“大吃一驚”的是，當(dāng)周老師問學(xué)生：“你認(rèn)為功是標(biāo)量還是矢量，請說出你的理由”時(shí)，竟然有60%左右的學(xué)生認(rèn)為是矢量.理由是“因?yàn)楣τ姓?fù)，自然是矢量”.許多教師在后來的評課環(huán)節(jié)感嘆：自己沒有意識到此處竟然是這么多學(xué)生的困惑點(diǎn)，學(xué)生對失量的認(rèn)識如此片面、定勢如此強(qiáng).并紛紛表示：這里如果沒解決好，就錯(cuò)失了最佳時(shí)機(jī)，難怪后來總是出問題，看來不能一味求快.

第2次讓教師們“大吃一驚”的是學(xué)生的論證表現(xiàn).在個(gè)人自由發(fā)言的論證環(huán)節(jié)，當(dāng)一個(gè)學(xué)生認(rèn)為功是標(biāo)量時(shí)，他給出的理由是“不能光看功有正負(fù)就認(rèn)為功是矢量.溫度也有正負(fù)呀，但是溫度是標(biāo)量.而且，功既然與能量密不可分，能量顯然是標(biāo)量，所以功應(yīng)該也是標(biāo)量”.聽課的教師們嘖嘖稱嘆.許多教師在后來的評課環(huán)節(jié)感嘆：孩子們論證的邏輯性真強(qiáng).看來以后要多給孩子們機(jī)會讓他們“講理”，物理肯定會越學(xué)越好.

第3次讓教師們“大吃一驚”的是學(xué)生關(guān)于矢量判據(jù)的認(rèn)知.當(dāng)周老師讓學(xué)生們根據(jù)自己的觀點(diǎn)，分成“功是標(biāo)量”和“功是矢量”兩個(gè)陣營后，孩子們各說各的理，陷入僵持階段.周老師啟發(fā)孩子們要追根溯源，最有力的證據(jù)是找到標(biāo)量和矢量的界定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，孩子們幾乎一個(gè)聲音回答：“不僅有大小、還有方向的物理量是矢量”.周老師反問學(xué)生：“對嗎？”孩子們堅(jiān)持“對！”周老師啟發(fā)孩子們翻閱教材，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)找到教材對矢量定義的學(xué)生發(fā)出驚嘆的同時(shí)不由自主大聲念出來：“必須在相加時(shí)得滿足平行四邊形法則的才是矢量”.有的教師在后來的評課環(huán)節(jié)坦言，自己都沒注意到學(xué)生在學(xué)習(xí)中根本就沒在意對矢量定義的這些細(xì)節(jié)，難怪學(xué)生總弄不清楚電流、磁通量等究竟是標(biāo)量還是矢量了.

第4次讓教師們“大吃一驚”的是學(xué)生論證之后的“自相矛盾”.在兩大陣營對壘的環(huán)節(jié)，周老師降低難度、搭建了如下一個(gè)問題情境.

一個(gè)質(zhì)量m=1k g的質(zhì)點(diǎn)，受到F1=3N和F2=4N相互垂直的兩個(gè)力的作用，由靜止開始發(fā)生了s=1m的位移，請以此為例說明功是標(biāo)量還是矢量？

周老師讓兩個(gè)陣營分別推薦一位選手到黑板上展示.非常有趣的是，認(rèn)為“功是矢量”的代表自信滿滿地講解自己為“功是矢量”的觀點(diǎn)提供依據(jù)時(shí)，竟然怎么也講不下去了，最后不得不承認(rèn)合力的功竟然是分力功的“代數(shù)和”而非“矢量和”，進(jìn)而不得不承認(rèn)“功是標(biāo)量”之后，課堂掌聲一片.這個(gè)“意外”的生成，讓聽課的教師濃濃的體會到，孩子們在這樣的課堂收獲的東西已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了知識本身，在他們頭腦中打下的烙印含義深遠(yuǎn).

3 溯源反思：舍得慢下來，才能真生成

課堂教學(xué)要舍得慢節(jié)奏，才能有時(shí)間真解放學(xué)生的大腦，也才能有空間真放權(quán)讓學(xué)生獨(dú)立思考、盡情表達(dá)，唯有這樣才可能走出淺層教學(xué)，也才能帶來教學(xué)的無數(shù)個(gè)驚訝和驚喜.

“十四五”時(shí)期，我國的教育事業(yè)正在步入高品質(zhì)的發(fā)展階段，我們比任何時(shí)候更需要?jiǎng)?chuàng)新性的人才，而創(chuàng)新性思維離不開質(zhì)疑、批判.然而，我們的學(xué)生長期習(xí)慣于“接受式”、“尋求唯一答案”等，反而非常不習(xí)慣“質(zhì)疑、批判、論證、解釋”等，于是課堂很少出現(xiàn) “為什么是這樣？”“真的是這樣的嗎？”等場景，因?yàn)檫@樣 “太耽誤時(shí)間”，“太影響教學(xué)進(jìn)程”，然而我們很少思考這樣的“教學(xué)進(jìn)程”之下，學(xué)生的收獲真的是其終身發(fā)展所需要的嗎？

美國著名心理學(xué)家斯金納曾感慨：“當(dāng)所學(xué)的東西都忘掉之后，剩下的就是教育.”這句話發(fā)人深?。何覀円艚o孩子們終生的是什么？肯定不光是知識，因?yàn)橹R易忘.應(yīng)該是一些穩(wěn)定的心理狀態(tài)，由此看應(yīng)該是品格，是能力，是素養(yǎng)……也有學(xué)者就此提出的觀點(diǎn)是：要從“知識就是力量”走向“思維就是力量”的新認(rèn)知.當(dāng)然，對于“教育”本質(zhì)的扣問，可能每個(gè)人會有自己不同的思考，只要讓這些思考真正走進(jìn)自己日常的教學(xué)實(shí)踐，可能就是最接地氣的“教學(xué)改進(jìn)”吧.

4 結(jié)語

筆者曾向一位資深的物理教育學(xué)博導(dǎo)請教：對“深度學(xué)習(xí)”做一個(gè)最通俗的解讀.她的回答很幽默：“就是可著勁地想”.是的，“深度學(xué)習(xí)”要有一定的深度來挑戰(zhàn)，要有慢的教學(xué)節(jié)奏來保障，形式上慢了，但實(shí)質(zhì)上學(xué)生的思維品質(zhì)在變化、在發(fā)展.

物理教師不僅要埋頭扎根于學(xué)科教學(xué)的土壤，更要抬頭放眼孩子們未來的終身發(fā)展，要為他們的終身發(fā)展“賦能”.物理教學(xué)要依托學(xué)科精髓的滋養(yǎng)，讓孩子們獨(dú)立思考成習(xí)，愈來愈深入，進(jìn)而迸發(fā)質(zhì)疑創(chuàng)新，一步步走向思維燃燒的深度教學(xué)，漸入佳境.這應(yīng)該是廣大物理教師的共同追求.