在科學探究中建構物理概念的意義
——再析“規律-概念一體化探究”教學模式

白振宇

(揚州中學教育集團樹人學校 江蘇揚州 225002)

1 一體化探究模式的結構

“一體化探究”的基本教學流程圖如圖1.

圖1

從圖中可以看出,“一體化探究”模式包含的重要特征要素有:問題、概念、規律(知源性要素)與科學探究(過程性要素).其中問題蘊含概念和規律,概念與規律緊密相聯,概念支撐規律的發現、問題的解決;反過來規律、問題又為概念意義的建構(即概念是什么、概念為什么)提供定向與參照,三者交織在探究活動這一共同的“過程載體”中,形成一個“三位一體”的教學模式結構.如在力臂的教學[1]中力臂概念就從屬于“杠桿的平衡”這一問題,兩者又“寄居”在“研究杠桿平衡的普遍條件”這一探究活動中.

在一體化探究模式中,相關要素間主要存在兩種性質的“聯系(或關系)”—— 形式邏輯(語義邏輯)關系和行為邏輯(辯證邏輯)聯系.依照形式邏輯,“概念是判斷(規律就是一種判斷)的基礎”,“概念明確是正確思維的首要條件,沒有明確的概念,就不會有恰當的判斷,就不會有合乎邏輯的推理與論證”[2].而辯證邏輯“以概念展開的方式實現概念的發展,是在概念展開為判斷、推理的運動中,使原先蘊涵在概念中的矛盾,在判斷中以進一步展開的形式顯露出來”[3],再通過否定之否定的實踐活動,實現螺旋式上升.

2 一體化探究模式的原理

形式邏輯是由固定范疇建立起來的科學體系,是對既成的、凝固的、間斷的認識成果進行概括和總結,它適用于對“已知知識”的接受性學習;辯證邏輯是以流動范疇建立起來的科學體系,是抽象和概括人類認識的發展、變化的連續方面,適用于對“未知知識”的發現性學習.

一體化探究模式最主要的設計原理就在于打破傳統概念教學中,受制于形式邏輯的“先概念后規律”順序,轉而遵從行為邏輯的“先探究規律,后生成(完善)概念”或在“探究規律中建構概念“的模式.如在力臂概念建立以前就探索杠桿的平衡條件,在沒有明確的電阻概念前就研究影響電阻大小的因素,這些顯然都不符合形式邏輯,不符合知識的“演繹邏輯”的程序,但卻符合“探究行為”的展開邏輯,因此仍然可以實現.

一體化探究模式的實質是將概念教學與規律教學有機地結合起來,將“概念的生成”從屬于“規律的發現”這一更“宏大”、更居“上位”的主題,并據此形成具體的探究問題,然后在探究、解決這一問題的過程中,自然地生成、厘清概念的內涵和外延,建構物理概念的意義.如在力臂的教學中,通過重新組織教學資源,將概念的生成教學滯后,而將平衡條件的教學提前,就實現了教學由按邏輯順序展開轉變為按探究順序展開,使概念的生成也充滿了探究意味.可見一體化探究并不神秘,關鍵在于教師的新課程理念、探究意識是否強烈,以及創造性地使用教學資源的能力是否具備.

3 一體化探究教學的功能優勢

一體化探究教學充分利用了“概念”與“規律”間固有的本質聯系,遵循了兩者間相互依賴、彼此支撐、共同建構 ——這一“知識創新”的基本邏輯,為概念教學提供了新思路,目前筆者已應用此模式成功進行了“力臂” 、“電阻”[4]、“電功率(電功)” 、“比熱容”、“(機械)功[5]”等概念的教學,體會到此模式主要有以下幾個方面的功能優勢.

3.1 有利于物理概念的學習

將概念的生成與物理問題(規律)的探究活動相聯結,可以充分利用科學探究的優勢來促進學生對概念的學習.

首先科學探究所具有的鮮明、真實、富有探索意味的活動情境易于被學生認同,同時能為概念認知提供必要的心理背景支撐,有利于激發學生進行概念創新的內在動機.

其次一體化探究更注重概念的“生長”過程,它能更有效地整合各類學習資源(經驗的、觀念的、技能的),通過對資源進行的取舍(依照探究活動的需求)和編排(按照探究活動的內在行為邏輯),使學習資源的組織化、集約化程度更高,其中蘊含的可供概念發現的線索與路徑更加清晰,這有利于學生自我發現“概念是什么”,并有效地避免概念理解上的“偏差”.例如,在電阻概念的探究式教學中,通過學習資源重組,我們是在電阻規律已探明的基礎上,對導體四個方面的因素(屬性)進行綜合概括,生成電阻概念的.在此過程中學生清晰地看到,電阻大小是由導體自身決定,與外界的電壓、電流無關,表示的是整個導體的導電性能(屬性).這樣就避免了,傳統教學中在沒有進行電阻規律的研究,缺乏必要的的事實基礎的情況下,先驗地將電阻解釋為“導體對電流的阻礙作用”,從而造成學生產生“當導體中沒有電流時,由于沒有了作用對象,因而電阻為零”的錯誤認識.

最后,一體化教學中的科學探究目標高于“概念的建立”,而指向更“上位”的問題“規律的發現”,這就將概念教學“吸納”為更高位研究的一個必要的“子研究”,從而以“規律的發現”來為“概念的建立”定向并作意義與價值的闡述,如以“杠桿的平衡條件”來為力臂概念作“價值說明”,能使學生清楚地看到,力臂概念的建立使人們對杠桿的研究從“定性”上升為“定量”,使得探討杠桿平衡的定量規律成為可能,從而較為深刻地理解“概念為了什么”.正是因為較好地解決了“概念是什么”和“概念為了什么”,才使概念教學擺脫了“為概念而概念”的不足,使概念教學有了實質性的依托,真正落到了實處.

3.2 有利于綜合探究素質的培養

一體化探究為學生“塑造”了一個相對完整的探究情境,其中的探索不再局限在規律的探索上,同時還體現在概念的建立上;不但有實驗探究,還有理論思辨探究.這樣的探究情境更加貼近真實的科學探究活動,“仿真度”更高.因為在現實的科學探究中,概念的確立和規律的發現往往糾纏在一起,相互交織、相互制約,是不可截然分開的.這樣的設計其實是將科學家研究的常規模式濃縮在課堂上,重演了一遍,更加符合學生的認知規律.歷練其中,學生受到的科學探究的訓練是全方位、多層次的,有利于他們綜合探究素質的培養.僅就其中的“概念創新”而言,一體化探究模式就引領學生經歷了概念的孕育、生成、厘清、轉化、表述和發展的全過程,全面展示了任何概念都是在一定事實的基礎上,為適應一定的需要而建立的,本身也并非一成不變,不可替代的(如導體的導電性可用“電阻”表示,亦可用“電導”概念來表達).在一體化模式下學習,學生在概念創新的意識(知道何時何處需要新概念,并有概念創新的勇氣)和能力(知道如何進行概念創新)上獲得的“營養”是“砍頭去尾留中間”的傳統概念教學所不能比擬的.

3.3 有利于科學探究教學方式的發展

“注重科學探究”是新課程改革的核心理念,隨著新課程的不斷推進,充盈著探索之樂趣、發現之魅力的課堂生活越來越頻繁地出現了;但另一方面探究式教學目前還主要集中在物理規律的學習上,而很少落腳于物理概念的教學中,這一“盲點”無論是在新課標教材中,還是在一線教師的教學實踐中表現得都很明顯.而一體化探究教學彌補了科學探究方式在概念教學領域中的缺失,擴大了科學探索的作用范圍,進一步拓展了學生的探究視野,完備其探究經歷,完善其探究素質,豐富了探究教學的類型,無論是從新課程實施質量提升的角度,還是從概念教學理論發展的角度,這都是一個進步.

4 探究式概念教學的設計要領

概念探究教學的設計的“要害”在于“探究問題的設計”和“概念探究路徑的設計”.

4.1 關于“問題設計”的要領

基本要領是問題應包含概念,問題的解決要以概念的建立為基礎,所設計的問題可以是“規律發現”的直接表達,如力臂教學中的“探究杠桿平衡的普遍條件”,也可以是“規律發現”的間接鋪陳,如電功率教學中的“燈的亮度由什么決定”.

其次“問題”應貼近學生的生活,能為學生所理解.

最后“問題”如能激起學生的認知沖突,引發其強烈的探究“內驅力”則更佳.

4.2 關于“概念探究路徑”的設計要領

首先要能理清各類學習材料間不同的“邏輯承接關系”,由于概念探究教學往往打破了原來的“先概念、后規律”式的知識演繹順序,而代之以“在探索規律的過程中、在問題解決的過程中生成概念”的活動邏輯,所以教師要能按照探究活動的邏輯重新審視、組合、編排各類學習資源,設計出一條邏輯嚴密、環環相扣、運行流暢的“探究路徑”.

其次要學會“從學生的視角”去設計探究的路徑.學生是探究的主體,教師必須具備“俯下身子,平視學生”的教學設計理念,具有準確評估學生的學識基礎、學力水平的能力,具備準確預測學生在相應的問題情境中的思維走向、應對策略、行為模式的能力,并能在“準確評估”的基礎上,擇取恰當的指導策略,設計出“情境化“的啟發導語.

最后要能進行“多向設計”,探究式概念教學的流程往往呈“樹型”結構,行至某“節點”時教學面臨多種選擇,師生根據教學的“現場情況”,從中選擇一條作為“實際路徑”,為此教師在設計時必須能“基本預知”學生可能的探究路線,并分別進行相關預設,如在力臂教學的“啟發鋪墊、催生概念”的環節,就有三種不同的“啟發路徑”的設計.只有遵從以上要領,所設計的探究路徑才能做到符合實際,運行順暢、靈活可調,取得較好的教學效果.

5 結束語

“一體化探究”模式的結構、原理、優勢和設計要領的主要理論闡述如上,由于篇幅限制,結合具體課題的詳細例解將后續進行.總之,打破“先概念,后規律”教學設計的“思路枷鎖”,轉而在豐富多彩的探究生活中遵從“心的呼喚”,自然地、多可能地、可復制地生成相關概念,是我們在新課程中必須經歷的“陣痛”與“蛻變”,沒有什么能夠阻擋“人對自由(創生概念)的向往”!“一體化探究”模式終會因其與認知本質的“契合”而生根、發芽!

1 白振宇.“力臂”教學的真正突破口在哪里.中學物理教學參考,2007(4):61

2 金岳霖.形式邏輯(重版).人民出版社,2006.6

3 百度百科,科學,哲學,邏輯

4 白振宇.在科學探究中建構電阻概念的教學嘗試與啟示.中學物理教與學,2009(3)

5 劉炳升,李容.義務教育課程標準實驗教科書·物理 九年級上冊.2007.6