促進觀念提升的初中物理課堂教學策略初探
——以“運動的相對性”教學為例

葛漢洪

（江蘇省高郵市南海中學，江蘇 高郵 225600）

1 引言

“物理觀念”作為物理學科核心素養四方面要素之一，其重要性不言而喻.但它也帶來一個現實問題：有許多一線教師覺得物理觀念不好把握.［1］筆者認為，作為一線教師，要求我們一方面要加強理論學習，深切意會課標編寫組的初衷，深刻理解物理觀念的旨趣，深度領悟物理觀念的指導價值；另一方面要通過優化的教學實踐豐富、充實對“物理觀念”的注釋，因為核心素養也好，物理觀念也罷，最終要落實到教學實踐中去.如果說“概念必須（和只能）在概念的特定框架中獲得意義”，［2］那么，這個特定框架既應該包含文本，也應該包含實踐.本文以蘇科版初中物理教材第5章第4節“運動的相對性”教學為例，談談筆者對物理觀念及如何通過教學提升學生的物理觀念的一些思考和實踐.

2 “運動的相對性”教學問題解析

“運動的相對性”在初中物理課程中具有獨特的地位.說它獨特，是因為僅從知識的角度看，它知識含量很少，但從學科核心素養的角度看，它在將學生的運動觀從日常的經驗水平提升到學科的基本水平具有重要意義.要學生識記機械運動、參照物的概念很容易，通過訓練讓學生掌握判斷物體運動與靜止的方法也不難，但受學生前概念的影響，要提升學生的運動觀，真正達成本課教學目標，并不容易.當然，提升學生觀念的課堂也不是虛妄的、神秘的、高不可攀的，而是通過我們的努力可以實現的，或者說可以無限接近的.如果從實踐視角來看物理觀念與核心素養，可以認為通過合情合理的、持續不斷的知識教學就一定能形成學生的物理觀念，一定能發展學生的核心素養.換言之，如果我們能夠深思熟慮、精雕細琢，力求教學目標的“應然”，教學內容的“當然”，教學活動的“自然”，教學氛圍的“怡然”，讓課堂“淡抹濃妝總相宜”，我們就能通過教學讓知識成為學生自己的東西，提升學生的物理觀念，發展學生學科素養就能成為一種“必然”.但是，就筆者觀摩到的本課的教學現場、教學視頻、課例文章而言，它們在精彩紛呈的同時，也存在一些值得商榷的地方，甚至存在一些“硬傷”，主要表現在以下4個方面.

2.1 教學情境碎片化

核心素養是學生在真實情境中解決復雜問題時培育和表現出來的價值品質和能力水平，課標在后面給出的教學建議的第二條就是“在教學設計和教學實施過程中重視情境的創設”，［3］所以，發展學科素養的課堂特別強調教學中的情境創設，近來有句口號叫“無情境不教學”.加之物理無處不在，生活中體現運動相對性的事例很多，所以，不少教師在本課教學中運用大量的圖片、視頻等創設情境，讓學生練習判斷研究對象、參照物及運動與靜止，以鞏固所學，達到轉變學生觀念、提升學生素養水平的目的.但這些情境除了用來讓學生判斷運動與靜止之外并無其他實質性的關聯，需要教師通過“這個是……”“下面我們來看……”等語言串聯情境，學生經歷的實際上是一些碎片化的情境，無序、無章的情境堆積也許可以增強對學生的感官刺激，但同時難免讓學生眼花繚亂、應接不暇，從而阻礙學生的深度思考，抑制學生的觀念提升.例如，一位J老師，他在上本節公開課時教學課件的幻燈片從頭到尾有40張之多，還附帶各種短視頻20多個，在課堂時間有限的情況下，這樣的做法值得商酌.

2.2 教學活動泛濫化

學科知識是學科素養形成的主要載體，學科活動是學科素養形成的主要路徑.［4］新課程改革以來，隨著教學理念的不斷更新，教師越來越注重讓學生在課堂上“做中學”，課堂上出現了豐富多彩的學科活動，呈現出一派生機盎然的喜人景象.而本課的內容特點決定了教師在課堂上有更大的可能放手讓學生活動，尤其在一些公開課上，有些教師為了出新、出彩，設計了很多別出心裁的活動——游戲比賽、角色扮演、設計制作等不一而足，以達到豐富學生體驗、激發學生興趣，活躍學生思維、提升學生觀念的目的.例如用鋼尺運桔子，用航拍無人機和玩具飛機模擬空中加油，用手機拍攝孫悟空騰云駕霧的視頻等，可謂用心良苦.但有些活動缺乏對學科內涵的把握，導致活動的學科價值模糊，刻意化傾向明顯，有為活動而活動，追求課堂表面的熱鬧大于促進學生深度的思考的嫌疑，實難促進學生觀念的提升.例如，有教師“讓學生將杯中的水喝一口，體會水在食道中的位置改變”，［5］也許全班學生拿起杯子喝水的場面確實比較壯觀，而且看上去讓學生的學習帶上了具身性的色彩，但實際上如果水不是很燙或很冷，學生對水在食道中的位置改變就不會有多大感覺，而主要靠想象來判斷，放著生活中很多能更直觀地顯示物體位置改變的事例不用而采用這樣的活動，只能說另類有余，價值有限，值得推敲.

2.3 教學表達“想當然”

科學性是教學的基本屬性，物理學是自然科學的基礎學科、帶頭學科，所以，物理教學尤其要把科學性放在第一位，通過科學的教學內容和方式提高學生的科學素養.然而，可能是潛意識中“地面不動情節”作祟，使得一些課堂上出現了“想當然”的現象，背離了物理教學的科學性原則.例如，參照物是在判斷一個物體是否運動時被選來作為標準的另一個物體，而有些教師在后面畫蛇添足地加一句：物體一旦被選作參照物就假定它是靜止的（有些教學參考書也會加上這一句），甚至還出現“動參照物”、“靜參照物”一說.實際上運動與靜止描述的是“研究對象”相對于“參照物”的位置關系，“參照物”自身不存在運動或靜止.這樣做會誤導學生，不利于學生掌握機械運動的本質，當然就不利于學生運動觀的提升.再如，有一位S教師在課堂上給學生安排了這樣一個任務：讓桌上兩輛玩具汽車相對靜止.S教師給出的方法是兩種：一種是兩輛玩具汽車放在桌面上靜止不動，另一種是兩輛玩具汽車相對于桌面做同向同速的運動.［6］其實，相對靜止是兩輛玩具汽車之間的位置關系，與桌面無關，分出這樣的兩種情形完全沒有必要.凡此種種是不是說明我們部分教師自身的運動觀有待提高呢？值得警惕.

2.4 教學意義荒漠化

物理教育專家喬際平先生曾指出：物理教學法只回答了教學過程中“是什么”的問題，而沒有從根本上清楚明確地回答物理教學法中的“為什么”的問題，而物理教學論則要對物理教學過程中的各種問題作出“為什么”的回答.［7］也就是要賦予知識、教學以意義，提升學生學習的意義感.本課教學的常規做法是三步走：（1）認識機械運動和參照物的概念；（2）明確運動與靜止的判斷方法和步驟并通過實例反復訓練；（3）知道運動相對性的應用.經過這樣的教學學生也許能熟練判斷物體的運動與靜止，但最后可能還是不明白：本來我是會判斷物體是運動還是靜止的，但為什么還要學習運動的相對性呢？是不是簡單問題復雜化呢？筆者曾就“既然宇宙萬物都是運動的，我們為什么還要學習運動的相對性呢？”的問題隨機采訪過一些陌生的八、九年級學生，他們都承認這個問題是成立的，但回答不上來.這是不是暗示著：我們如此這般地忙活了一節課，但卻未能確立起知識教學的意義根基，未能幫助學生挺進知識的意義內核，就算課堂再熱鬧也仍然彌補不了教學整體意義的干癟.這樣的知識教學能夠提升學生的觀念水平嗎？這樣的課堂能夠發展學生的核心素養嗎？值得反思.

3 促進觀念提升的“運動的相對性”教學

3.1 學生已有觀念和教學目標觀念

“假如讓我把全部教育心理學僅僅歸結為一條原理的話，那么，我將一言以蔽之：影響學習的唯一最重要因素，就是學生已經知道了什么，要探明這一點，并應據此進行教學”，美國認知教育心理學家奧蘇貝爾的這句教育名言我們耳熟能詳，提升學生的物理觀念同樣要先探明學生已有“觀念”，并據此進行教學，將學生的觀念提升到目標水平.在較為寬泛的意義上，觀念可以指表象、概念、方法、觀點、思想等，借鑒相關文獻，［8］基于初中階段學生的特點，筆者將物理觀念劃分為3個層次，層次一是物理表象與概念，層次二是物理方法和觀點，層次三是物理情意與態度.學生已有運動觀和目標運動觀，以及各自的來源、主要內容、主要特點如表1所列.這里需要特別說明的是，盡管觀念表征為陳述語句，但“思想、觀念不可能以觀念的形式從一個人傳給另一個人”，［9］因為“當一個人把觀念告訴別人時，對聽的人來說，不再是觀念，而是另一個已知的事實……，他直接得到的總不能是一個觀念”.［9］所以，試圖通過陳述的方式促進學生觀念的提升是行不通的，我們應盡最大努力讓學生在有意義的情境中學習，在這種情境中，他自己的活動能產生觀念，證實觀念，堅守觀念——即覺察到事物的意義或聯系.［9］

表1 學生已有觀念以及來源、主要內容及特點

3.2 “運動的相對性”教學策略

環節1：解構舊運動觀.

師：請列舉生活中物體運動的事例和物體靜止的事例.

生：……

師：我們每人都帶來了一枚硬幣（課前已讓學生準備好），你能不能把硬幣豎立在課桌上呢？（老師在講臺上示范，學生很容易做成功），此時硬幣是運動的還是靜止的？你的依據是什么？

生：靜止的（師板書：硬幣是靜止的），依據是……（筆者遇見的學生基本答不上來，需教師點撥）

評析：學生并不是白紙，而是有經驗有情緒有需求的發展中的人，只要條件具備，學生愿意也能夠發展自己.八年級的學生早就具備初步的運動觀，只是這種運動觀源于生活，相當樸素.當遇到“列舉物體運動和物體靜止的事例”的問題時，學生腦海中會自然而然出現很多“運動”或“靜止”的表象，這些表象是學生形成經驗運動觀的基礎.對于“硬幣是運動還是靜止的”的問題，在學生看來是確定的事實，一看便知.要將學生的運動觀從經驗水平上升到學科基本水平，達成教學目標，就需要先動搖學生已有的運動觀.讓學生思考回答“豎立在桌面上的硬幣是靜止的依據是什么”好處有三：其一，情境簡潔，具有一定的趣味性，能夠吸引學生的注意力，形成學習內驅力；其二，引發學生的認知沖突，將學生置于一種“心求通而未得之意，口欲言而未能之貌”的憤悱狀態，直接將學生的思維引導到元認知的水平；其三，學生在尋找依據的過程中會意識到“運動與靜止”并不像自己之前認為的那樣簡單，也有探究的空間，初步解構學生已有的運動觀.

環節2：建構新運動觀.

師：最近我們高郵通了高鐵，你知道在高速行駛的列車上，我們能將硬幣豎立起來嗎？（播放硬幣在高速行駛的列車上豎立的視頻），在高速行駛的列車上豎立的硬幣是運動的還是靜止的？你的依據是什么？

讓學生暢所欲言，鼓勵提出不同的意見，教師把典型的兩種意見寫在黑板上：硬幣相對于地面是運動的，硬幣相對于列車是靜止的.

評析：突破了剛才的憤悱狀態，學生的認知提升到了一個新的高度，剛剛達到一個新的平衡，在新問題面前學生的認知再次陷入了失衡的狀態.學生在給出答案和尋找依據的過程中，在與不同意見交鋒的過程中逐漸明白：要判斷列車上硬幣的位置是否發生改變，需要交代相對于哪個物體而言，如果相對于地面，硬幣的位置就是改變的，即硬幣是運動的；如果相對于列車，硬幣的位置就沒有改變，即硬幣是靜止的.這里的“地面”或“列車”就是我們為了判斷硬幣是否運動而選擇的標準，認識到“硬幣是運動的還是靜止的”不是具有確定性的事實，而是基于硬幣與另一個被選作標準的物體之間的位置關系形成的判斷，具有不確定性，從而建構起新的運動觀.這樣，學生對“運動與靜止”的認識就達到了抽象的水平，學生的運動觀也就初步提升到學科的基本水平.

師：回到剛才豎立在桌面上的硬幣，一定是靜止的嗎？（結合板書）為什么？如何修正？

生：不是，如果相對于太陽，硬幣的位置就是改變的，硬幣就是運動的.應該說硬幣相對于桌面（地面）是靜止的.

評析：引導學生經歷“看山是山”（豎立在桌面上的硬幣是靜止的）——“看山不是山”（豎立在桌面上的硬幣并不一定就是靜止的）——“看山還是山”（豎立在桌面上的硬幣相對于桌面等物體是靜止的）的認知發展過程，引領學生在更高的觀念水平上看待“硬幣是運動還是靜止”的問題，促使學生摒棄自己之前陳舊的、不全面、不嚴謹的運動觀，建構起嶄新的、科學的運動觀，為建立運動與靜止的概念做鋪墊.

環節3：完善新運動觀.

師：有人說，要判斷一個物體是否運動只能選擇諸如“地面、樓房”等“不動”的物體作為標準物，你怎么看？物體都有它所處的位置，我們判斷一個物體位置是否改變是不是一定要選取另一個物體作為標準物？如果宇宙中只有一個物體例如這一枚硬幣，我們還能判斷出這枚硬幣的位置是否改變嗎？硬幣還會有運功與靜止的區別嗎？究竟什么是運動，什么是靜止？

師生互動解決問題，得出機械運動和參照物的定義，知道術語“研究對象”（結合板書）.

師投影《閃閃的紅星》電影片段：歌詞中“小小竹排江中游”研究對象是誰（生：竹排），“竹排”是運動的還是靜止的？以誰為參照物？“巍巍青山兩岸走”研究對象是誰（生：青山），“青山”是運動的還是靜止的？以誰為參照物？我們通常認為“青山”是靜止的，為什么？

師生總結得出判斷運動與靜止的方法（① 確定研究對象，② 選取參照物，③ 比較研究對象相對于參照物位置是否改變）和選取參照物的注意點（不選擇研究對象自身作參照物，其他可根據需要任選，生活中通常選擇地面或相對于地面位置不變的物體如樹、樓房等作參照物）

評析：問題串是促進學生觀念提升的有效工具，對問題串的思考回答，可以糾正學生運動觀點中的錯誤，消除學生運動觀點中的盲點，使相關觀點顯性化、規范化、系統化，把判斷物體是否運動的方法概念化.這里很關鍵的一點是，知識不是硬塞給學生的，而是在問題解決的過程中，在有所發現的基礎上的水到渠成.要注意的是，如果本課教學處理得不好，會導致學生不僅沒有學會科學的判斷物體運動與靜止的方法，還有可能喪失原有的“會判斷物體運動與靜止”的自信，造成“邯鄲學步”的尷尬局面.所以，在探討選取參照物注意點時強調生活中通常選取地面為參照物是重要的，這樣可以防止課堂與生活的分離，讓學生明白課堂內容與生活經驗并不矛盾、并不是割裂的，以地面為參照物并不錯，但地面不是唯一可選的參照物，課堂內容是對生活經驗的完善，如此可以真正體現從生活走向物理，促進學生物理觀念的提升.

環節4：鞏固新運動觀.

師投影圖1：我國古人早就注意到運動與靜止的現象，如圖1，面對天上的月亮和云朵有人就賦詩一首：游云西行去，月兒東馳歸，不知動靜理，千古難意會.請問圖中究竟是云朵向西運動，還是月亮向東運動，你能意會嗎？

圖1

生：能，以月亮為參照物云朵向西運動，以云朵為參照物月亮向東運動.

師：在很多古詩詞中也蘊含運動與靜止，例如有首詩的后半部分是這樣的“滿眼風波多閃爍，看山恰似走來迎.仔細看山山不動，是船行”，請問，你認為詩的作者知動靜理嗎？

師生互動：從運動與靜止的角度解讀這首詩可以發現，詩的作者認為山一定是不動的，“看山恰似走來迎”（山是運動的）是因為沒看仔細形成的錯覺而已，詩人所乘坐的船一定是運動的，但實際上以船為參照物，山是運動的，以站在船上的人為參照物，船是靜止的.由此可見詩的作者不知動靜之理.

師：大家都學過魯迅的文章《社戲》，在《社戲》中有這樣一句話“淡黑的起伏的連山，仿佛是踴躍的鐵的獸脊似的，都遠遠的向船尾跑去了”，你認為魯迅知動靜之理嗎？

師生互動：魯迅知動靜之理，因為“連山”以船為參照物是運動的，所以能“向船尾跑去”.

師：通過剛才對“硬幣”、“山”等物體的研究，我們發現，對于同一物體，由于選取的參照物不同，我們可以說它是運動的，也可以說它是靜止的，機械運動的這種性質就是運動的相對性.

評析：如果僅僅想讓學生熟練掌握判斷物體運動與靜止的方法，我們選用這個情境素材或那個情境素材似乎并沒有什么區別.但要能促進學生觀念提升，我們就要選擇更讓學生關心的，更讓學生感興趣的，更能激發學生思維的情境素材，尤其是那些能讓習慣上認為是靜止的物體運動，讓習慣上認為是運動的物體靜止的事例，并且努力讓素材與素材之間血脈相連，形成組織化、結構化的情境鏈，這樣的情境才是有意義、有生命力的情境.從某種程度上可以說，課堂能否散發生命活力就看能否創設有生命活力的問題情境.將運動的相對性與文學作品結合起來，好處有四：其一，情境真實、生動、親和、有感染力；其二，按照布魯姆認知目標分類所對應的“記憶、理解、應用、分析、評價及創造”，學生進行的是分析評價學習，涉及高階思維；其三，拓展了課堂的時空，讓學生經歷具有中國特色的運動觀念發展史，增強他們的民族自豪感；其四，將物理與人文有機融合，彰顯物理學科多層次的育人價值.

環節5：升華新運動觀.

師：我要拿起講臺上的粉筆很容易，但如果我把粉筆扔向……同學，……同學要接住就不容易，為什么？

生：因為講臺上的粉筆相對于你是靜止的，要拿起來很容易，扔向……同學的粉筆相對于他是運動的，所以要接住不容易.

師：如果我要用水筆在白板（可移動）上寫字就需要靠近白板，還可以怎樣（生：讓白板靠近你），即我與白板之間是（生：相對運動的）.可見，生活中有些事情要相對靜止才能完成，有些事情要相對運動才能完成.你能不能列舉一些只有相對靜止才能更順利地完成的事例，還有哪些是只有相對運動才能更順利地完成的事例.

師生互動：相對靜止的事例——接力賽時交接棒的兩位運動員、飛機空中加油時加油機與受油機、收割稻子時收割機與卡車等；相對運動的事例——風車相對于空氣，風洞實驗中飛機（汽車）相對于空氣，對接成功前一段時間的神州與天宮等.

師：在一部電影中有這樣一個情節，一輛公共汽車上坐滿了乘客，但汽車被歹徒裝上了炸彈，只要汽車的速度低于60 km/h炸彈就會爆炸，你有什么辦法可以幫助汽車上的乘客，將事故可能帶來的傷害降到最低？

生：讓汽車在平直公路上正常行駛，讓另一輛汽車與這輛汽車并肩行駛，保持相對靜止，利用木板將乘客轉移到安全的汽車上.

師：機場周圍不允許有鳥類飛行，以免撞毀飛機，為什么小鳥有可能撞毀飛機呢？（可簡介1962年11月美國馬里蘭州飛機墜毀事件）

生：小鳥雖小，飛行速度也不大，但相對于飛行的飛機，小鳥的速度就很大，撞上飛機造成的破壞就很大.

評析：蘇霍姆林斯基說：“在普通的、毫不起眼的事物中隱藏著具有重大世界觀意義的真理，驚奇感正是由這樣的事物引起的.少年感興趣的不是什么專門的、輔助的東西，而是材料的實質”.［10］有些教學的失誤恰恰在于更重視那些外顯的“專門的、輔助的東西”，而忽視內在的“材料的實質”，可能正是因為這一點而讓有些課堂“總讓人覺得少了些什么”.本環節通過拿、接粉筆和用水筆在白板上寫字這樣的“普通的、毫不起眼的”但卻隱藏著“具有重大世界觀意義的真理”——運動的相對性的事物引發學生的驚奇感（驚奇感使意義感成為可能），并順勢遷移、上升到運動相對性在空中加油、風洞等現代科技中的應用，從而將科學、技術、社會融入學生生活，讓科學世界與學生的生活世界走向統一，踐行從生活走向物理，從物理走向社會的課程理念.進而在學生創造性的問題解決中滲透生命關懷，這樣，課堂就超越了物理觀念的培養而升華到科學精神和人文精神的涵育.情境、觀念、思維、精神等才是材料真正的實質.

4 反思與啟示

明明課標已經對“物理觀念”的內涵和外延做了界定，為什么還有不少教師覺得“物理觀念不太好把握”？知識是教學的媒介，是素養的基礎，沒有知識素養就是無源之水、無本之木，但為什么作為物理學科核心素養四方面要素之一的是“物理觀念”而不是“物理知識”？“物理觀念”與“物理知識”是什么關系？這是當前需要回答的問題，要解答這些問題我們必須回歸課標文本這個原點.課標將“物理觀念”的內涵界定為“從物理學視角形成的關于物質、運動和相互作用、能量等的基本認識，是物理概念和規律在頭腦中的提煉和升華，是從物理學視角解釋自然現象和解決實踐問題的基礎”，外延主要包括“物質觀念”、“運動和相互作用觀念”、“能量觀念”等要素.而課標修訂組編寫的《課標解讀》給出的使用“物理觀念”這個術語的一個重要原因是“應試教育背景下，我國特別重視知識和原理的教學，很多學校強調死記硬背的知識和原理的學習，而素養強調知識和原理的深度理解與靈活應用”.［11］由此我們可以發現一點端倪：課標對“物理觀念”的內涵界定主要是基于物理學視角，而對使用“物理觀念”這個術語的原因則主要是基于教學實踐，或者說教育學視角.筆者認為，這種視角的交叉混沌是導致“物理觀念”不太好把握的主要原因，如果我們分別從物理學和教育學兩個角度去求解，物理觀念及其與物理知識之間的關系就會明朗很多.從物理學角度看，“物理觀念”是公認的、正確的對物理世界的根本認識，是物理知識的上位概念.邢紅軍教授［12］曾用一棵樹比喻物理學中的物理知識、物理方法、物理思想、物理觀念和物理精神，物理知識是樹葉，物理方法是樹枝，物理思想是樹干，物理觀念是樹根，物理精神是大樹生長需要的水分和養料，該模型能較為形象的描述物理觀念以及它與物理知識之間的關系.從教育學的角度看，物理觀念是指能被深度理解和靈活應用的知識，用懷特海［13］的話說，“物理觀念”是“活力知識”而不是“惰性知識”.所謂活力知識是指“能夠獲得個人意義的深度理解，能夠在真實的、結構不良的復雜情境中得以充分地激活、調用的知識”；所謂惰性知識是指“僅能在應試場合或有限的非結構化生活情境中運用，卻難以在生活場景中、不可預測的情境中遷移、創造性地運用的知識”.可見，基于兩種不同的視角，物理觀念有著不同的指向，與物理知識也有著不同的關系，兩者不可混為一談，更不可互換使用.兩個視角共通的地方是對知識教學提出了高要求，教不能是照本宣科，灌輸填鴨，而要發蒙啟蔽、點撥引導，學不能是被動接受，機械記憶，而要進入意義、創造思想，只有這樣，學生獲得的才是活力知識，只有活力知識，才可能被總結概括，提煉升華出物理觀念.

無論是“物理觀念”、“核心素養”，還是“活力知識”，在筆者看來，它們更像一扇窗，我們既要在意這扇窗“是什么”，更要在意通過這扇窗我們可以進入一個怎樣的世界，領略到怎樣的風景，即在意這扇窗于我們“意味著什么”.就是說，我們既要努力探尋“物理觀念”“核心素養”等的本體論意義，更要努力厘清它們對于我們的認識論、教學論、價值論意義.這樣我們就能不困于心，不亂于行，課堂在我們面前就更加敞亮，我們在課堂當中就更加自信.