高中物理“互構課堂”教學邏輯與實施策略*

郭 拯

(慈溪市教育局教研室 浙江 慈溪 315300)

核心素養的培育是當下教育領域改革的核心.如何將這一教育理念落實于學校教育、扎根于課堂教學，筆者結合多年的課堂教學研究，提出高中物理“互構課堂”教學模型.主要觀點為“目標任務是基石、情境問題是關鍵、多維評價是動力.”即通過內隱于知識邏輯的教學目標體系的確立與引領，構建貫穿認知邏輯和思維方法的學習任務問題群情境，實施多維學生活動評價，使學習任務層的目標和情境化問題群——“協同融合”，情境化問題群與學習活動評價——“學評共生”，從而架構“師生交互、教學同構”的課堂新樣態，其教學結構如圖1所示.因限于文章篇幅，本文先對“目標體系的確立和主體學習活動的設計”兩方面作一闡述，供研討商榷.

圖1 高中物理“互構課堂”教學結構

1 構建教學目標體系

1.1 主題單元目標的構建

構建主題單元目標的前提是必須先梳理清楚教材的結構體系，如以人教版高中物理必修第一冊和第二冊為例：必修第一冊的主題就是兩個“機械運動與物理模型”“相互作用與運動定律”，必修第二冊的主題是3個“曲線運動與萬有引力定律”“牛頓力學的局限性與相對論初步”“機械能及其守恒定律”.在此基礎上再梳理清楚某一主題單元本身的教學結構體系，如以必修第二冊“曲線運動與萬有引力定律”為例，其教學內容的結構體系如圖2所示.

圖2 “曲線運動與萬有引力定律”教學結構體系

這些教學內容圍繞的核心問題就是“物體做曲線運動要有什么樣的條件，又滿足什么樣的規律”，具體的教學案例分別為“拋體運動、圓周運動、星體運動”等，然后在此基礎上再厘清具體的課時內容與教學要求，由此而確定這一主題單元需要培育的4方面核心素養 (略).所以，構建主題單元目標的策略體現為以下3點：(1)提煉核心問題、揭示主題內涵；(2)梳理內容架構、明確具體案例；(3)確定課時內容、理清教學要求.

在我們確定核心素養的培育目標時，需要注意的是“只有一個主題單元，才有完整的4個方面的物理核心素養培育可言，對于一堂課而言，絕非面面俱到都必須培育所有的核心素養，這個既不現實，更不科學.

1.2 課時教學目標的確立與學習任務目標的分解

課時教學目標的確立必須依據教學內容的知識邏輯發展，策略上是先提煉出課時教學內容需要解決的關鍵問題.

案例分析：人教版必修第一冊第三章“摩擦力”(第1課時滑動摩擦力)為例

該課時需要解決的關鍵問題有3個：“一是什么是滑動摩擦力；二是滑動摩擦力的方向所遵循的規律；三是滑動摩擦力的大小所遵循的規律是什么”.由此在提煉關鍵問題的任務基礎上，確定該課時教學目標有以下幾點.

(1)定性感知摩擦現象，了解生活生產實際情境中的摩擦力現象，掌握滑動摩擦力的概念.

(2)掌握滑動摩擦力方向特點，會根據實際情境分析滑動摩擦力的方向.

(3)理解并掌握滑動摩擦力大小所遵循的規律，了解動摩擦因數與哪些因素有關.

(4)理解并掌握運用控制變量法研究滑動摩擦力的探究方法，掌握運用圖表及圖像分析物理數據的方法.

實際教學中，課時教學目標確立后尚需要以關鍵問題為軸將課時目標分解到學習任務層，使課堂教學的每一環節的學習任務都有明確的目標對應，這是落實素養培育目標的關鍵點.如以上述案例而言，學習任務層的目標與教學主要環節的對應關系如表1所示.

表1 “滑動摩擦力”學習任務的目標與教學主要環節的對應關系

當然，在確立與分解學習任務層目標時尚需要注意：一是有些目標的達成是貫穿在幾個學習任務中的，特別是科學探究中思維方法類的目標達成和科學態度與責任類目標的達成.二是在敘寫課時教學目標時，要對目標動詞的內涵有準確的把握，如以布魯姆認知領域的目標分類而言，要理解并掌握好“知道(knowledge)、領會(comprehension)、應用(application)、分析(analysis)、綜合(synthesis)、評價(evaluation)”6個層次的目標內涵.

以上是新課教學的學習任務層目標分解策略.對復習課教學目標的確立與分解，其策略與方法體系也是一樣的，因限于文章篇幅不再贅述.

2 創設主體學習活動

目標決定了學習任務層的內容與教學組織形式，主體學習活動的設計必須根據學習任務層的目標而定，而且指向必須明確有效.對于某一明確的學習任務層的教學設計，其關鍵的設計策略是遵循以下兩條：一是以學生的認知變化趨勢預設結構化的問題群情境，二是以科學思維方法互構問題群情境的發展.

2.1 以學生的認知變化趨勢預設結構化的問題群情境

課堂教學中，相應的教學環節根植于系列探究問題的土壤中.設計系列主體問題探究時，要提供有助于形成概括結論的情境化方法，引導學生通過分析比較等方法，以事實為論據歸納出概括性結論，進而實現教材呈現的知識邏輯向教學呈現的認知邏輯的情境發展.

如以上述案例中“滑動摩擦力的方向到底遵循什么樣的規律”這一關鍵問題而言：

(1)教材呈現的知識邏輯，一是定義了什么是滑動摩擦力；二是直接給出滑動摩擦力所遵循的規律.

(2)教學呈現的認知邏輯設計如表2所示.

表2 “滑動摩擦力”教學呈現的認知邏輯設計

教學呈現的認知邏輯就是“以學生的認知變化趨勢”預設“結構化的問題群情境”，而“結構化問題群情境”一般遵循的設計依據為(以上述問題群情境設計為例)：

從特殊情境(僅是相對地面)到一般情境(任意相對運動物體間)；從孤立物體(木塊)到任意物體；從單一知識認知(理解)到深度學習(遷移).即問題群情境的設計可以從3個維度“即研究過程延伸、研究對象拓展、知識層次漸進”來概述，從而形成結構化的問題群情境，使學生學習的知識由點到線再到面，進而發展為結構化的知識體.這一問題群情境的設計思路，也是我們高中物理課堂教學中的規律課、概念課中的問題群情境設計的基本策略.我們可以用圖3來表示.

圖3 結構化的知識體

“真正的理解是事物怎樣動作和事情怎樣做有關的……”.主體認知問題所揭示的知識具有其內在的邏輯結構，只有結構化知識才最易內化為學生的認知結構，而結構化的問題群情境則為這種轉化提供了心理空間，促進這種轉化.以學生的認知變化趨勢預設結構化的問題群情境策略主要體現在3個對應關系上：

1)問題群情境探究難度與認知水平相協調——情境設計的前提；

2)問題群情境探究目標與教學目標相協調——情境設計的關鍵；

3)問題群的知識涵蓋與認知內容相協調——認知問題的實質性保證.

在物理課堂教學中，應使問題情境結構、物理知識結構與學生認知結構三者和諧統一，相互促進.

2.2 以科學思維方法互構問題群情境的發展

知識間的邏輯關聯反映的是科學研究的發展過程，邏輯間的關聯一定存在物理學的思想方法.問題情境的生成與呈現是具有內在規律性的，物理情境是具有物理知識和物理思想的情境，科學思維方法是互構問題群情境發展的重要依據.

如以上述案例中探究滑動摩擦力大小所依據的科學思維方法主要為：(1)控制變量法；(2)測量轉換法；(3)分析歸納法；(4)圖表圖像數學方法；(5)比較分析法；(6)合理外推法等.

其中(1)(2)(3)科學思維方法主要應用在“定性探究影響滑動摩擦力大小因素”階段，互構下列問題群情境的發展.

1)如何設計合理的實驗探究方案，如圖4所示.如何測量滑動摩擦力大小.

圖4 定性探究影響滑動摩擦力大小因素的實驗裝置

2)如何進行定性實驗探究.在不同的實驗控制條件下，組織“Ff與物體的壓力間的大小FN、物體間接觸面的粗糙程度、接觸面積大小、相對運動的速度大小”等學生分組實驗活動，觀察分析實驗現象、測量數據.

3)如何分析歸納影響滑動摩擦力大小的因素.從而引入定量數字探究實驗.

其中(4)(5)(6)科學思維方法主要應用在“定量探究影響滑動摩擦力大小因素”階段，互構下列問題群情境的深入發展.

1)如何進行比較精確的定量實驗探究.得出實驗探究：力傳感器定量探究滑動摩擦力與壓力的關系，如圖5所示.師生共同完成演示實驗，記錄實驗數據.

圖5 力傳感器定量探究滑動摩擦力與壓力的關系實驗裝置

2)如何進行實驗數據的處理與分析.得出數據分析步驟：①描點；②觀察數據點分布特點；③分析得出運用直線擬合方法.

3)如何將“Ff∝FN推理為Ff=μFN”，并揭示比例系數μ的內涵.運用如圖6所示圖線分析比較得出“在相同的壓力下，因為粗糙程度的不同，才有不同的滑動摩擦力Ff的值，Ff-FN圖線中斜率μ反應的正是接觸面的粗糙程度.”

圖6 Ff-FN圖

4)如何理解FN的內涵.實驗探究合理外推：抬高長木板的一端，由于木板有所傾斜，又導致了不同的滑動摩擦力Ff的值.如果木板越來越傾斜，滑動摩擦力又將會如何變化？如果長木板轉動到豎直平面，此時滑動摩擦力Ff的情況又將會如何？從而得出FN的真正內涵.

高中物理學科蘊含著十分豐富的科學思維方法，這些內隱于教學邏輯中的具體化的科學思維方法正是問題群情境發展的重要依據.所以，著名教育家玻利亞說“在教一個科學的分支(或一個理論、一個概念)時，我們應讓孩子重蹈人類思想發展中那些最關鍵的步子.” 以科學思維方法互構問題群情境的發展的主要策略：一是物理問題的認識往往經歷由特殊到一般，再由一般到個別的反復過程，是歸納和演繹的統一；二是科學認識的過程一般是模型建構、分析與綜合、推理與論證的辯證結合過程；三是物理學科內在的邏輯體系與它的歷史發展線索是相統一的.

上述文中僅就“構建教學目標體系”與“創設主體學習活動”兩方面作了些闡述，貫穿于學習任務層目標的是知識邏輯，貫穿于學習任務活動的是認知邏輯和思維方法，這就是課堂教學的主線.在具體落實課堂教學時，尚需要進一步理順的是學習任務層目標與學習任務活動間的協同融合和教與學關系的互構核心——問題群的探究解決.對“互構課堂”中，學評共生的驅動力——多維評價及相互間的關系另行撰文闡述.