發展核心素養的物理教學“P-G-R”范式

劉霽華 葉 兵

(1. 常州市教育科學研究院，江蘇 常州 213003； 2. 江蘇省中小學教學研究室 江蘇 南京 210000)

針對當前復習教學的現狀，筆者明確了復習教學的素養發展目標和任務，在此基礎上提出了新的復習范式，受到了省內外同行的關注，被認為體現了“主體化、思維化、意義化”素養發展要求.

1 發展核心素養的復習教學目標任務

在核心素養背景下，復習教學要體現發展素養的根本要求，因此筆者提出了復習教學新的目標與任務：促進認知的深化和發展、提升實踐的能力和品質；發展科學思維、培養理性精神.為此我們提出了復習教學的“P-G-R”范式，力圖將復習教學從服務于知識積累的“維持性學習”轉變為服務于素養發展的“創造性學習”、從強化“直覺與經驗”的記憶方式轉變為發展“理性與批判”的實踐方式、從知識再現式學習轉變為問題解決式實踐.

2 發展核心素養的復習教學“P-G-R”范式

2.1 P-G-R范式的內容

P-G-R范式是“實踐(practice)—引導(guidance)—凝煉(refinement)”的英文縮寫.P：指學生基于真實問題情境的獨立思考、自主實踐、展示交流的過程.學生的思考、實踐在前，凸顯了基于問題情境的主體優先原則.G：指在主體實踐基礎上，教師設計結構化問題，有目的、有針對性的引導學生再實踐的過程，凸顯了基于主體思維的共同建構理念.R：指對上述問題解決過程的評價、總結與拓展再運用.在前面兩個步驟的基礎上，教師和學生通過評價反思提煉思維方法，凸顯了發展高階思維和促進意義內化的追求.[1]

2.2 P-G-R范式的教學過程

如圖1所示，范式是以問題情境為載體、以主體實踐為目的的多維往復循環過程.第一步P-G-P，主體實踐展示—教師問題引導—主體實踐解決；第二步P-R和G-R，師生共同“回望”提出質疑評價問題，凝煉思想方法；第三步R-P，主體在前兩步的基礎上，開展新問題的遷移實踐.范式的3個要素互為因果、不可或缺.缺少“實踐”的“引導”，課堂就會變成教師單向的灌輸，主體思維難以落實；缺少“引導”的“實踐”則會變成盲目操練和機械重復；沒有“凝煉”的“實踐”，“實踐”“引導”過程的思想方法難以生成，批判思維、創新思維的能力和品質難以得到發展.范式體現了“來源于實踐、在實踐中發展、再指導實踐”的實踐建構主張，是“學習即研究”觀點的具體體現，可用案例來簡單演繹說明.[2]

圖1

案例1.兩等大光滑小球先后以不同的速度豎直上拋，運動過程中受到等大水平風力，運動軌跡如圖2所示，忽略空氣阻力．比較兩小球在最高點時速度的大小.

圖2

傳統課堂.

學生學習：接受式！

素養發展：無思考、無評價的記憶！

重構課堂.

學生自主(P)：情境分析得a小t大，v=at，面臨實踐困境.

思想凝煉(R)：評價：我們采用了什么方法？“連續推理”法，可以另辟蹊徑？

素養發展：加深了對學科理解，形成了思想方法、促進了自我認同.

2.3 P-G-R范式的實施策略

(1) 問題化的實踐策略.教師要將概念、規律和方法轉變為情境化的問題，再開展實踐活動，避免直接灌輸.

比如為了復習磁通量的概念，筆者設計了如下問題情境.

圖3

案例2.如圖3所示，匝數為n，邊長為a的正方形閉合線圈置于磁感應強度B勻強磁場中，線圈在圖中實線位置Ф1=________；線圈從圖中實線位置轉過37°時Ф2=________；線圈從圖中實線位置轉過90°時Ф3=________.

案例3.已知引力常量G,下列能算出地球的質量的是

(A) 地球繞太陽運行的周期及地球離太陽的距離.

(B) 月球繞地球運行的周期及月球離地心的距離.

(C) 人造衛星在地面附近繞行的速度及運行周期.

(D) 忽略自轉，已知地球的半徑及重力加速度.

(2) 結構化的引導策略.思維過程是內隱的,結構化體現了教師對主體思維的尊重，教師要根據學生實踐的盲點、思維的特點和問題解決的過程要素，預設、生成由表及里、由淺入深的結構化的問題，實現主體對問題的理性重建，加深理解、發展思維.引導規定了教師的行為，不是和盤托出和包辦代替，而是指導再實踐，體現了P-G-R范式對師生關系的重構，教師從知識灌輸者變成了過程的發現者、思維的合作者.

案例4.如圖4所示，質量為M大滑塊靜置在光滑水平面上，滑塊左側為光滑圓弧，圓弧底端和水平面相切，頂端豎直．一質量為m的小物塊，以初速度v0沖上大滑塊，到最高處時，求大滑塊此時的速度.

圖4

學生寫出mv0=Mv，針對這樣的錯誤，教師沒有立即和盤托出，而是根據學生錯誤的原因，提出如下結構化問題：最高處小物塊速度為多少？相對誰為0？相對地面呢？動量守恒定律的的參考系如何選擇？學生通過這些問題的再實踐，不僅得到了正確答案，且重構了理解.

這里是根據學生實踐情況“滯后”生成的結構化問題，也可以在問題情境中“超前”預設結構化問題，比如在解決回旋加速器中帶電粒子運動時間問題時，教師設置一個“畫出帶電粒子在回旋加速器中運動的速率-時間圖像”的問題，這樣的學生對時間的求解有了依托.

(3) 思想化的凝煉策略.實踐、引導過程的經驗和方法通過評價反思凝煉出“一般性”、“異同性”、“方法性”的思想方法，促進高階思維和意義的內化.比如研究勻變速運動的v-x圖像，圖像的斜率不是特定的物理量，我們做如下推導：Δv/Δx=Δv/Δt·Δt/Δx=a/v，問題得到了解決.我們進一步引導學生共同評價過程，提煉出“斜率轉換法”的一般性思想，學生就從“個別化”的記憶上升為“一般性”的理解.思想化要求我們避免做記憶性的、程序性的簡單歸納，而應該重視發展學生的理性與批判思維.比如案例3中，測量地球的質量的方法可被凝煉為“自力更生”、“借助外援”，這樣濃縮了解決問題的特點.再如在學習“速度選擇器”、“電磁流量計”、“等離子體發電機”、“霍爾效應”4個相似的電磁儀器時，我們比較其異同性，得到第1個電場是“原有的”，而另外3個的電場是“后生的”，前3個正負帶電粒子都可以通過，第4個則要單一電荷才可以形成.這種“異同性”的凝煉，避免了零散的記憶，形成了有“意義”的關聯.[3]

(4) 變式化的提升策略.通過變式性、延伸性問題開展再實踐活動，提升思維品質，檢驗學習效果、發展遷移能力.變式化可以通過類似情境，設計追問、延伸的“顯性變式”問題，比如案例1中，提出是否可以另辟蹊徑？是否可以比較落地的速度？案例4中，可以提出如果小滑塊從大滑塊頂端滑出，還能求出大滑快的速度嗎？這些追問、延伸的問題，促進了深度理解.變式化還可以通過創新情境，設計遷移、創新的“隱性變式”問題.

圖5

案例5.掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌，為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖5所示，無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是

學生在做案例5時，得到正確答案(A)很多，教師又拿出了一道同樣是考察電磁阻尼的創新情境問題.

案例6.零刻度在表盤正中間的電流計，非常靈敏，通入電流后，線圈所受安培力和螺旋彈簧的彈力作用達到平衡時，指針在示數附近的擺動很難停下，使讀數變得困難．在指針轉軸上裝上的扇形鋁框或扇形鋁板，在合適區域加上磁場，可以解決此困難．下列方案合理的

圖6

學生在做案例6時，很少選對正確答案(D)，通過兩個不同情境的問題，發現學生對渦流產生的條件并不理解，誤認為是整個金屬板面上的磁通量變化，通過這樣的遷移題，學生才理解產生渦流的條件是金屬板上任一回路的磁通量變化.如果我們再引導學生完成書本上的圓盤實驗，他們對問題理解和分析問題的品質都得到了提升.

3 “P-G-R”范式的推廣價值

(1) 明確了發展性的目標任務.把人的發展作為復習教學的根本目的，明確了復習教學發展性目標和任務.新目標糾正了復習教學唯升學的思想，使復習教學回到立德樹人的正確方向.

(2) 構建了實踐性的復習過程.把主體實踐作為人的發展基本方式，構建了整體聯通、多元合作的實踐范式.如圖7，主體實踐通過“四個步驟”，實現了聯系中發展、交流中批判、實踐中創新的深度學習過程，搭建了多元合作，整體聯通的學生核心素養發展的階梯.

圖7

(3) 提出了問題化的實施策略.把問題作為主體實踐的基本要素，落實了實踐的內涵和思維進階的過程.如圖8，從策略到方法再到課堂的三個層次，以問題為載體，推動思維從經驗到理解、到批判、再到創新的四級進階發展.針對“問題化”能力不足，我們提出了知識方法問題化、思維過程問

圖8

題化，思想方法問題化、遷移創新問題化4個方法.問題化為構建“主體化、思維化、意義化”課堂，實現“P-G-R”范式發展素養的目標奠定了基礎.

(4) 形成了系列化的教學主張.把課程理念轉變為可操作的教學主張， 促進了自我發展和課堂教學的轉型.“學習即研究”、P-G-R范式、“實踐建構”等教學主張，倡導基于真實情境、真實參與、實證態度開展實踐建構，學習者既是實踐活動的主體也是實踐發展的客體，把學習活動從知識積累轉變為素養發展，是對新課標理念的踐行和詮釋，促進了課堂轉型和教師發展.