探究教學去淺表化的行動研究
——以“牛頓第三定律”為例

羅國忠

(廣西教育學院教研部,廣西 南寧 530023)

探究教學去淺表化的行動研究
——以“牛頓第三定律”為例

羅國忠

(廣西教育學院教研部,廣西 南寧 530023)

以高一物理“牛頓第三定律”為載體,與一名教師合作開展“三課兩改進”的行動研究,共同發掘問題、批判反思、優化改進,通過物理思想、思維和方法的顯性化,漸次去除探究教學的淺表化,提升探究教學的內涵度．

牛頓第三定律;探究教學;淺表化;行動研究;物理思想

1 概述

教學問題層出不窮,當原有經驗不能奏效、已有辦法無能為力時,就需要通過研究來嘗試解決．然而,目前中小學研究不容樂觀,存在盲目效仿“高大上”專業研究的傾向,導致研究與教學兩張皮,沒有真正解決教學問題．行動研究有別于專業研究,它重在解決中小學實際問題,特點之一是研究與教學融為一體,而且不拘泥于嚴格的控制、操作和觀測,特別適合中小學教師操作;特點之二是強調合作,包括與校內教師、校外專業人員的合作,畢竟不同人的強項不同,合作才會共贏．筆者作為校外教研員,與一名樂于改革、頗具批判承受力的青年教師合作,以高一物理“牛頓第三定律”為載體進行行動研究,目的是去除其探究教學存在的淺表化問題．研究流程簡稱“三課兩改進”,即該教師在3個班級依次施教“牛頓第三定律”,每節課相隔兩天．第一節為初始課,筆者未介入,由教師自主設計;后兩節為改進課,教師根據自身反思與筆者評析,優化設計,重新施教．限于篇幅,本文主要聚焦一個探究環節“物體間力的作用是相互的”,其中反思者為執教教師,評析者以筆者為主．

2 第1節課:問題的初步發現

2.1 課堂實錄

圖1 磁鐵之間的相互作用

教師演示磁鐵相互排斥或吸引(圖1所示),分析兩磁極間磁力的相互作用．接著播放穿著溜冰鞋的兩人互推都后退的視頻,分析兩人間推力的相互作用．

之后,教師問全班:除了這些,大家還能想到類似現象嗎?學生舉了一些實例,如兩船上的人互推都后退、兩手鼓掌疼、兩手搓發熱等．

教師歸納總結:由此可見物體間力的作用總是相互的．

2.2 反思與評析

2.2.1 反思

實驗簡單易行,視頻和實例貼近學生生活,學生從體驗中發現知識,體現 了“從生活走向物理”的新課程理念．但沒有什么新突破,實驗比較傳統、單一．

2.2.2 評析

(1) 學情把握不準,把學生當成白板．不論是磁鐵互斥或互吸,還是溜冰兩人互推,都是初中生接觸過的現象,很難再引起好奇和興趣,也無助于沖擊、扭轉前概念．其實,盡管學生在初中已初步學過物體間力的相互作用,但受認知水平的限制,他們還是將信將疑,因為他們傾向于根據表面現象或效果來判斷物體間相互作用力的有無或大小,如容易認可磁極間有相互磁力,因為他們看到磁極相互靠近或遠離的現象,但不容易認可物體和地球間有相互引力,因為他們看到物體下落,但沒有看到地球上升．也就是說,學生本來就囫圇吞棗、機械記憶,而且還有不少錯誤前概念,而現在教師仍然采用學生熟知的、易認可的、無異議的簡單現象,不僅無法沖擊、扭轉前概念,也無助于深化、拓展認識．[1][2]

(2) 由幾個現象歸納出普遍結論,這是以偏概全,過于簡單、粗糙,結論站不住腳．

以上問題歸結起來就是淺表化、形式化、簡單化,沒有什么思維含量．

3 第2節課:問題的初步解決

3.1 課堂實錄

教師把路面被汽車破壞的圖片投影到屏幕,問:汽車的什么力破壞了路面?多數學生回答:壓力．教師追問:除了壓力,還有其他力嗎?學生面露難色,沉默期待．

圖2 車輪與紙屑的相互作用

教師演示,用玩具車的車輪壓住紙屑,當車輪轉動時,車子前行,紙屑則向后飛出(圖2所示),學生發出驚訝聲．

教師:根據這個現象可以判斷,公路除了受到汽車壓力,還受什么力?學生:摩擦力．

教師:車輪對路面產生向后摩擦力,那么路面對車輪呢?學生:向前摩擦力．

教師:也就是說,車輪與地面之間的摩擦力是相互的．大家還能想到其他物體間相互作用力的例子嗎?學生舉例,如磁鐵之間的磁力、搓手時兩手之間的摩擦力、鼓掌時兩手之間的彈力等．

教師:磁鐵之間有相互作用力,容易理解,但是磁鐵與鐵之間是否有相互作用力呢?學生回答不一,如有、不一定有、沒有等．

教師:事實勝于雄辯,不妨做個實驗,看磁鐵與鐵塊之間是否有相互作用力．

圖3 磁鐵與鐵塊之間相互作用

教師演示實驗(圖3所示)．

(1) 按住磁鐵不動,放開鐵塊時,鐵塊向磁鐵駛去,說明磁鐵對鐵塊有磁力．

(2) 按住鐵塊不動,放開磁鐵時,磁鐵向鐵塊駛去,說明鐵塊對磁鐵有磁力．

(3) 同時放開磁鐵和鐵塊,兩者相互靠近,說明磁鐵和鐵塊之間有相互的磁力．

教師總結:不僅以上事實,而且其他大量事實都表明:物體間的作用力都是相互的．

3.2 反思與評析

3.2.1 反思

(1) 首先通過車輪與紙屑相互摩擦的實驗,不僅激發了學生的好奇和興趣,也化解了車輪與地面是否有相互摩擦力的難點．然后趁熱打鐵,引導學生聯想其他例子,并從一個例子引出前概念,最后通過磁鐵與鐵塊互吸的實驗,沖擊并扭轉前概念,更符合學生認知規律．

(2) 受時間和器材限制,無法做大量的課堂實驗,只能在少量現象或實驗基礎上歸納出初步結論,然后補充說明其他大量事實也表明了這個結論,這樣就兼顧了過程和效率的平衡性．

3.2.2 評析

比第1節有所改進,如注重實驗或實例的新穎性,有利于沖擊、扭轉前概念,也有利于深化、拓展認識．但是,老問題部分解決了,又冒出了新的淺表化問題．

首先由具體的少量事實歸納出初步結論,然后由教師補充 “其他大量事實”,最后上升到一般性結論,貌似兼顧了過程和效率,但問題仍然存在．這些抽象籠統的“其他大量事實”究竟是什么?在哪里?學生一頭霧水、囫圇吞棗．按照學生認知規律,本應由學生去獲取、感知“其他大量事實”,不應由教師憑先學先知的權威地位而越俎代庖,硬性灌輸．辯者可能會反駁:學生可能在40min課堂內獲取大量事實嗎?的確不能．不過,不妨換個詞,把“可能”換成“需要”,換個角度想想:學生需要在40min課堂內獲取大量事實嗎?或一定需要大量事實才能建立結論嗎?科學史表明,初始階段的科學探究未必需要且未必可能窮盡所有事實,但科學家并未就此束手無策,而是對暫時獲得的有限現象事實進行思維加工,從中歸納出初步結論,然后根據“自然界同類現象具有相似性”思想,推測其他同類未知現象也應該具有類似結論．這種以有限認識無限的類推法和不完全歸納法,體現了研究方法的簡潔美,優點是省時省力,缺點是其結論缺乏確定性、可靠性．不管愿不愿意承認,這就是真實的科學探究．很顯然,如果學生的課堂探究定位于真實探究,或接近真實探究,或模擬真實探究,應該處于科學探究的初始階段,只需要在有限現象基礎上獲得初步結論,然后謹慎上升到普遍結論．這個謹慎的普遍結論并不是最終的普遍結論,仍是假設性的、暫時性的,有待我們或后人進一步檢驗．這樣做,不僅有利于學生體驗認識物理思想、思維和方法,也有利于培養學生的創新精神．

4 第3節課:問題的深入解決

4.1 課堂實錄

與第2節類似,教師演示車輪與紙屑、磁鐵與鐵塊等實驗,從中得出車輪與紙屑間有相互摩擦力、磁鐵與鐵塊間有相互磁引力．

教師小結并提問:以上例子說明了部分物體間的力是相互的．但是,自然界還有很多力和物體,請大家聯系所見所聞,還有哪些物體之間也有相互作用力?學生或獨自思考、或相互討論,舉出了很多例子．

教師追問:大家想到了很多相互作用的例子,可見人多力量大．但是,世界那么大,肯定還會有大家想不到的其他情況,那么其他物體間的作用力也會是相互的嗎?學生沉默．

教師類比啟發:大家回憶一下,央視每年都會發布全國觀眾對春晚的滿意調查結果．作為一名觀眾,你接受調查了嗎?

A學生似有所悟:哦,難道其他情況也是這樣?但是……

教師進一步啟發:其實,自然界同類現象總是存在一定相似性,因此科學家在研究問題時,也會按照相似性來認識同類現象,根據其中一些現象去認識其他現象．這種方法其實就是物理研究經常采用的不完全歸納法和類推法,優點是簡潔了當、省時省力．那么,回到剛才問題,我們已經得知一些物體間的作用力是相互的,那么其他未知物體間的作用力會是怎樣的呢?

大部分學生醒悟過來:應該相互、可能相互、大概相互……

教師:大家似乎不太自信．的確如此,如果我們是人類歷史上首次研究這個問題,我們這樣得出的結論仍然是初步的、假設的、暫時的,還有待進一步檢驗、修正或完善,這是由不完全歸納法和類推法的局限性所決定的．好在牛頓等前輩經過大量觀察和實驗,發現物體之間的作用力總是相互的,至今還沒有出現反例．如果你不相信,不妨找個反例……

4.2 反思與評析

4.2.1 反思

這節課思路比原來開闊多了,教學理念和教學方法有了重大改變,教學重點不再局限于知識,而是拓展到知識的形成過程,讓學生知道知識的來龍去脈,體驗和應用物理思想、思維和方法．但是,由于第一次嘗試新方法,操作還不熟練,學生參與面不夠廣,一旦有學生回答出自己滿意的答案,自己就想收場,盡快進入下一環節,其他學生就失去表現機會,而一些學生也習慣了過去的灌輸教學,依賴性比較強,思維沒有完全激活,討論沒有預想活躍．盡管還有不足,但新的收獲還是讓自己很興奮,希望繼續得到有益的指導．

4.2.2 評析

以物理思想、思維和方法的顯性化去除探究教學的淺表化,使探究更加真實、自然,更加充實而有內涵．教師通過降低自己先學先知的知識權威,把知識形成過程充分展開,在關鍵點用物理思想、思維、方法啟發引導,因此學生學到的不再是僵化的知識,還有高價值的思想、思維和方法,以及積極的情感體驗．由于是初次嘗試新教法,免不了出現教師駕馭不熟練,以及學生仍有依賴性、參與面不廣的現象,這是可預料的發展中問題,解決這些問題需要教師不斷實踐、反思、改進．

5 結語

這次行動研究與教學融為一體,教師在研究中教學、在教學中研究,不需要做額外多余的無用功,只是在原有備課、上課和評課等教研形式的基礎上,加強了交流合作、問題挖掘和批判反思,以物理思想、思維和方法的顯性化逐步去除探究教學的淺表化,提升了探究真實度和內涵度．問題雖然沒有完全解決,但一節比一節效果好,而且還在螺旋上升之中,因此獲得學校和教師的點贊,認為研究內容、方式和成效“接地氣”,顛覆了原先“教育研究中看不中用”之偏見．這是一次良好開端,相信只要持之以恒,使之常態化,從身邊點滴入手,以研究的態度來審視,以研究的手段來處理,解決的問題會積少成多,教學也就有了高度、廣度、深度和厚度,這對學生和教師的發展都是雙贏,何樂而不為呢?

1 張春斌.關于“牛頓第三定律”迷思概念的調查研究[J]. 中學物理教學參考, 2014(5):49-51.

2 鄭青岳.從學生前概念的角度談牛頓第三定律的教學[J].中學物理教學參考,2014(9):22-24.

本文系廣西教育科學“十二五”規劃2013年度廣西普通高中課程改革專項課題“高中物理探究教學有效性的實踐研究”(2013ZJJ042)成果之一．

2016-12-09)