構(gòu)建高中物理“生命課堂”的實(shí)踐研究

泰戈?duì)栒f(shuō):“教育的目的是向人們傳送生命的氣息.”隨著教育理念的不斷更新，尤其是在新課程改革的深化過(guò)程中，越來(lái)越多的教育工作者把 “生命課堂”這個(gè)在“以人為本思想指導(dǎo)下、追求以人的發(fā)展為本的一種教育理念” [1 ]作為課堂教學(xué)研究的關(guān)鍵詞.值得關(guān)注的是已經(jīng)有相當(dāng)多的教育工作者尤其是集中在低年級(jí)的人文學(xué)科的同行以此為課題在做各種層次的研究，并取得值得借鑒的豐碩成果 [2 ]. 但在學(xué)科特點(diǎn)和高考?jí)毫Φ碾p重因素影響下，關(guān)于高中物理“生命課堂”的理論研究還不深刻，還沒(méi)有關(guān)于它的全面的認(rèn)識(shí)和系統(tǒng)性的構(gòu)建策略，相關(guān)主題的課堂教學(xué)實(shí)踐更是鳳毛麟角.

一、 “生命課堂”的教學(xué)觀

新課改要求課堂從“知識(shí)課堂”走向“生命課堂”，[3 ] 理想的課堂是以理服人、以志激人、以情動(dòng)人的. 葉瀾在《新基礎(chǔ)教育》中為課堂重建提出的口號(hào)是“把課堂還給學(xué)生，讓課堂煥發(fā)生命的氣息”、 “把創(chuàng)造還給教師，讓教學(xué)成為充滿智慧的事業(yè)”和“把班級(jí)還給學(xué)生，讓班級(jí)充滿成長(zhǎng)的氣息”. “生命課堂”認(rèn)為課堂教學(xué)的一切行為都應(yīng)是“基于生命，為了生命和促進(jìn)生命”.

在“生命課堂”的視角下，課堂教學(xué)的要素有更多“生命”意識(shí)和“生命”元素:教學(xué)目標(biāo)立足師生生命發(fā)展，強(qiáng)調(diào)師生課堂生命質(zhì)量的提升和生命價(jià)值的彰顯;教學(xué)內(nèi)容密切聯(lián)系生活散發(fā)生命氣息;教學(xué)方式應(yīng)依據(jù)不同教學(xué)需要作取舍，最大限度張揚(yáng)師生個(gè)性、激發(fā)創(chuàng)新潛能;教學(xué)過(guò)程充滿迸發(fā)生命靈光的動(dòng)態(tài)生成如同生命發(fā)展的不可預(yù)見(jiàn)性;教學(xué)總結(jié)飽含欣賞性的點(diǎn)化和潤(rùn)澤助推生命智慧的孵化.

二、 物理課堂教學(xué)的“生命”期待

暫且不說(shuō)高中物理教師中也流行的“職業(yè)疲倦癥” [4 ]，暫且不說(shuō)那些唯“考試”唯“分?jǐn)?shù)”的傳統(tǒng)物理教育者還在“默默耕耘”. 把關(guān)注聚焦在高中物理課堂教學(xué)的最“活躍”部分，“生命課堂”的呼喚一樣強(qiáng)烈. 學(xué)生圍成一個(gè)圓桌、或是轉(zhuǎn)過(guò)頭“相互討論一下”就冠名為“合作學(xué)習(xí)”的大有人在，去研究為什么一節(jié)課下來(lái)說(shuō)來(lái)說(shuō)去的始終是相同的那幾位同學(xué)的人卻很少——相當(dāng)一部分學(xué)生被熱熱鬧鬧的“討論”聲埋沒(méi);逢課必探，每課都是以“問(wèn)題”“猜想”“假設(shè)”“探究”“結(jié)論”等詞匯標(biāo)榜“探究學(xué)習(xí)”的比比皆是，去反思為什么那么多的同學(xué)在“成功”探究出結(jié)論后連課后簡(jiǎn)單的習(xí)題都不會(huì)的現(xiàn)象的人卻很少——物理知識(shí)和思維方法的生命被形式化的探究扼殺. 在這樣的課堂里，最大的悲哀就是 “人”被湮沒(méi)了，我們有生命的老師與學(xué)生實(shí)際上都已被異化成了某種“工具”和“器物”. 因此，任憑教師絞盡了腦汁，套盡先進(jìn)的教學(xué)模式，來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行一遍又一遍的所謂“有效教學(xué)”，其根本只不過(guò)是在給學(xué)生的大腦皮層里反復(fù)施以簡(jiǎn)單的信號(hào)刺激而已.

三、 構(gòu)建“生命課堂”的思考與教學(xué)設(shè)計(jì)

不同課型、不同教學(xué)內(nèi)容、不同教學(xué)模式背景下，生命課堂的具體設(shè)計(jì)和教學(xué)方式也有不同. 生命課堂更多是一種課堂教學(xué)理念，結(jié)合物理學(xué)科特點(diǎn)，物理生命課堂必須重點(diǎn)關(guān)注情感、認(rèn)知、思維三個(gè)維度的“生命”質(zhì)量. 下面以人教版必修2第六章第二節(jié)《太陽(yáng)與行星間的引力》這一節(jié)典型的探究課為案例談?wù)勛约夯凇吧n堂”理念設(shè)計(jì)本課的思考.

1. 教學(xué)分析

從情感角度來(lái)看:學(xué)生對(duì)于歷史上科學(xué)家們關(guān)于“是什么原因使行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)”的認(rèn)識(shí)感興趣;對(duì)于“追尋牛頓的足跡，用自己的手和腦重新‘發(fā)現(xiàn)’萬(wàn)有引力定律”的任務(wù)充滿探索欲望. 學(xué)生的興趣是激發(fā)思維活力和審美情緒的催化劑.

從認(rèn)知角度來(lái)看:學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和曲線運(yùn)動(dòng)尤其是勻速圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系特別是勻速圓周運(yùn)動(dòng)與需要的向心力的關(guān)系已經(jīng)非常清楚. 教學(xué)中要充分利用學(xué)生的已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生積極主動(dòng)地參與教學(xué)過(guò)程.

從思維角度來(lái)看:學(xué)生知道太陽(yáng)與行星之間存在引力，但不一定能通過(guò)“推理”分析出來(lái);學(xué)生甚至知道太陽(yáng)與行星間的萬(wàn)有引力表達(dá)式，但很少有人能自己獨(dú)立“演繹”推導(dǎo)出來(lái);學(xué)生知道向心力表達(dá)式，但不一定能夠主動(dòng)對(duì)橢圓軌道做“建模”簡(jiǎn)化的分析;學(xué)生知道牛頓第三定律中作用力與反作用力性質(zhì)相同的結(jié)論，但是不一定能夠 “類比”學(xué)過(guò)的彈力立足太陽(yáng)對(duì)行星的引力表達(dá)式找到行星對(duì)太陽(yáng)的引力表達(dá)式. 因此，在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該有更多的預(yù)設(shè)和多層次的鋪墊引導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生思維.

2. 教學(xué)設(shè)計(jì)

突出動(dòng)態(tài)的期待過(guò)程:期待學(xué)生基于曲線運(yùn)動(dòng)的知識(shí)更新對(duì)開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解、基于牛頓運(yùn)動(dòng)定律找到天體運(yùn)動(dòng)的原因(引力);期待學(xué)生在問(wèn)題串的糾結(jié)、思索中追尋前人的探究足跡;在引導(dǎo)、對(duì)話中激起思維的活力;期待學(xué)生在歷史的回眸中感悟思維之美、體驗(yàn)物理學(xué)習(xí)之樂(lè).

立足問(wèn)題的開放討論:立足探究教學(xué)模式，綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)演示、講授、談話和討論等多種方法，并輔以多媒體等手段，把教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)成以問(wèn)題串的形式組織課堂，在問(wèn)題的逐步深入討論中破解難點(diǎn)，在師生的平等對(duì)話中建構(gòu)有序的認(rèn)知結(jié)構(gòu).

著力思維的互動(dòng)、共振:做好充分的問(wèn)題預(yù)設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生基于已知物理規(guī)律思考逐層深入的問(wèn)題串、步步深入分析推理引力的表達(dá)式，歸納得出結(jié)論;在探究過(guò)程中滲透隱性思維方法，在總結(jié)中開展顯性思維方法教育，幫助學(xué)生受到科學(xué)思維方法訓(xùn)練、領(lǐng)悟物理學(xué)的研究方法.

四、 在“問(wèn)題串探究”中享受“生命課堂”閃光點(diǎn)

1. “家長(zhǎng)里短”中活化 “思維方法”

問(wèn)題1:什么原因使行星繞著太陽(yáng)做如此和諧而有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)呢?

預(yù)設(shè)回答:(引)力

追問(wèn):您怎么知道行星受到了(引)力?

回答:橢圓運(yùn)動(dòng)(至少速度變方向)→變速運(yùn)動(dòng)→加速度(由牛頓第二定律)→合外力→引力.

評(píng)價(jià):前不久我也問(wèn)過(guò)我三周歲女兒這樣一個(gè)相似的問(wèn)題——“你知道樹上的葉子為什么要掉下來(lái)嗎?”你知道我女兒怎么回答嗎?(有學(xué)生答的和女兒一樣)女兒很快的回答:“因?yàn)楝F(xiàn)在是秋天了，葉子成熟了就要掉下來(lái)”. 我是物理老師，對(duì)這個(gè)回答不是很滿意，繼續(xù)問(wèn)“哪葉子為什么不掉到天上去而是要掉到地上呢?”女兒同樣很快回答:“因?yàn)樗鼪](méi)有翅膀啊”. (還有學(xué)生答的和女兒一樣)顯然，受原來(lái)知識(shí)儲(chǔ)備的影響，女兒只能通過(guò)簡(jiǎn)單的分析，以類比的思維方式思考問(wèn)題，推理的能力不足.大家之所以能順利地確定引力存在是由于我們所處的時(shí)代，是由于我們學(xué)過(guò)了牛頓運(yùn)動(dòng)定律和曲線運(yùn)動(dòng)有關(guān)知識(shí)，我們會(huì)在已知的基礎(chǔ)上分析、推理，我們?cè)谟龅絾?wèn)題時(shí)已經(jīng)有意無(wú)意地用到多種物理思維方法.

比較:你知道幾百年前科學(xué)剛剛萌芽發(fā)展的時(shí)代科學(xué)家們(不是一般民眾)怎樣回答這個(gè)問(wèn)題的嗎?ppt投影:簡(jiǎn)評(píng)伽利略、開普勒、笛卡兒、胡克、哈雷、牛頓等人的觀點(diǎn).

2. “循循善誘”中感受“探究脈搏”

問(wèn)題2:太陽(yáng)對(duì)行星引力是由哪些因素決定的呢?

猜想:請(qǐng)同學(xué)們猜一猜這個(gè)引力大小跟什么有關(guān)?不說(shuō)根據(jù).

引導(dǎo):與牛頓同時(shí)代的胡克、哈雷等人也猜想到了這一點(diǎn)——“其所受的引力大小跟行星到太陽(yáng)的距離的二次方成反比”. 但是，受數(shù)學(xué)水平的限制他們的研究止步于“橢圓”. 而牛頓“在前人研究的基礎(chǔ)上，并憑借其超凡的數(shù)學(xué)能力和堅(jiān)定的信念發(fā)現(xiàn)了這個(gè)引力的因素”.現(xiàn)在我們面臨著與“胡克、哈雷”他們一樣的問(wèn)題——“無(wú)法處理橢圓”，但我們需要向牛頓學(xué)習(xí)用我們學(xué)過(guò)的規(guī)律——“站在巨人的肩膀上”探究引力與距離之間的關(guān)系.投影八大行星的半長(zhǎng)軸、半短軸以及它們與太陽(yáng)的距離，思考如何處理橢圓問(wèn)題.

假設(shè):行星的軌道是圓，如圖1所示.

引導(dǎo):模型簡(jiǎn)化后，可以得到兩個(gè)重要的結(jié)論.引力F即為行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力;半徑的三次方與周期的平方成正比.

驗(yàn)證:F=(引力提供向心力)，根據(jù)T容易觀測(cè)、v不易測(cè)量，代入v=得F=.

引導(dǎo):引力與周期是否有關(guān)?先思考一個(gè)類似的問(wèn)題——如圖2所示，在光滑水平桌面上，小球在彈簧拉力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，彈簧的拉力與周期是否有關(guān)?

預(yù)設(shè):彈簧的拉力F=kΔx，與小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)量無(wú)關(guān)，引力同樣應(yīng)該是某種性質(zhì)的力，不管行星運(yùn)動(dòng)還是靜止都應(yīng)該存在這個(gè)力，因此太陽(yáng)對(duì)行星的引力大小應(yīng)該與行星的周期是無(wú)關(guān)的，僅與兩個(gè)星球本身情況有關(guān). 但是，如何消去T呢?有必要代入，可得F=，如果用正比關(guān)系可以表示為F∝.

3. “平等對(duì)話”中分享“物理方法”

問(wèn)題3:行星對(duì)太陽(yáng)的引力F′是怎樣的呢?

教材預(yù)設(shè):從力的角度考察，行星對(duì)太陽(yáng)的引力F′與太陽(yáng)對(duì)行星的引力F屬于作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律，兩者“性質(zhì)相同”，即產(chǎn)生的原理相同.

引導(dǎo)活動(dòng):以手壓桌子為例，手對(duì)桌子的力與桌子對(duì)手的力性質(zhì)相同，手對(duì)桌子的力與手的形變有關(guān)，那么可以判斷桌子對(duì)手的力一定與桌子的形變有關(guān).

結(jié)論:太陽(yáng)對(duì)行星的引力F∝，行星對(duì)太陽(yáng)的引力F′也應(yīng)該有類似關(guān)系F′∝.

學(xué)生意見(jiàn)(學(xué)生舉手發(fā)言):我認(rèn)為可以從運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)分析，學(xué)生上黑板畫出圖3. 運(yùn)動(dòng)具有相對(duì)性，行星繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)的同時(shí)，也可以看成太陽(yáng)繞著行星轉(zhuǎn)動(dòng).從行星繞著太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)研究中，我們發(fā)現(xiàn)F=m，那么考察太陽(yáng)繞著行星的運(yùn)動(dòng)F′是不是也應(yīng)該是滿足F′=M.

教師肯定的評(píng)價(jià)(盡管后來(lái)發(fā)現(xiàn)這種分析中有漏洞):你的分析很有新意，現(xiàn)在我們一起從力的角度和從運(yùn)動(dòng)的角度找到了相同的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)行星對(duì)太陽(yáng)的引力F′∝.

4. “淡妝濃抹”的總結(jié)中品味物理課堂“真善美”

師生總結(jié)品味:從這節(jié)課的探究過(guò)程來(lái)看，站在開普勒以及牛頓等巨人的肩膀上，我們用自己的“手”“腦”找到了太陽(yáng)與行星之間引力的規(guī)律.更重要的是我們還用到了很多探究位置問(wèn)題的思維方法:探究引力存在環(huán)節(jié)，用到了分析和推理的方法，在尋找太陽(yáng)對(duì)行星引力的環(huán)節(jié)用到了建模和演繹的方法，在概括兩者間的引力時(shí)用到了控制變量的思想和歸納的思維方法，在規(guī)律的推廣環(huán)節(jié)用到了類比的思維方法. 而且，通過(guò)學(xué)習(xí)，我們感受到的不只是冷冰冰的物理思維，還有物理的美，行星運(yùn)動(dòng)和諧的美、相互引力規(guī)律的對(duì)稱美，力與運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一美，兩者間引力規(guī)律的簡(jiǎn)潔美. (一邊與學(xué)生一起總結(jié)，一邊提煉認(rèn)知、探究、情感等三維板書之外的第四維板書——審美.)

五、 結(jié)束語(yǔ)

教育科研方法認(rèn)為:行動(dòng)研究是指有計(jì)劃有步驟地對(duì)教學(xué)實(shí)踐中產(chǎn)生的問(wèn)題由教師或研究人員共同合作邊研究邊行動(dòng)以解決實(shí)際問(wèn)題為目的的一種科學(xué)研究方法. 我的探索其實(shí)也是一位一線物理教師對(duì)于構(gòu)建“生命課堂”的行動(dòng)研究，是關(guān)注課堂“生命意識(shí)”的踐行活動(dòng). 真正的物理是“析萬(wàn)物之理、判天地之美”，真正的物理學(xué)習(xí)應(yīng)該基于知識(shí)到能力、思維到審美的生命質(zhì)量提升.從生命課堂的實(shí)踐研究中我也感受到:隨著課程改革的縱深推進(jìn)，我們需要基于邏輯的、具有前瞻性的精深的冷面思考與系統(tǒng)研究，但我們更需要滲透情感的、能打動(dòng)人心的教學(xué)實(shí)踐.

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