真質疑引發真論證 真思考促進真發展

摘 要：通過對一節區級研究課的品評，旨在促進中學物理課堂教學的常態化改進，關注學生深度思考、善于質疑等優秀思維習慣的養成，關注一線教師在新一輪課改背景下課堂教學設計水平的進一步提升，力求學科核心素養在課堂主陣地的有效落實.

關鍵詞：質疑;論證;思考;發展

中圖分類號：G633.7???? 文獻標識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）19-0042-04

基金項目：北京市物理學會張春麗名師工作室研究項目“關于高階思維的研究與實踐”.

作者簡介：張春麗（1969-），女，河南靈寶人，碩士，中學正高級教師，中學特級教師，物理專職教研員，北京市物理教學研究與評價專家組成員，教育碩士特聘導師，研究方向：教學與評價、教師專業發展.

為了促進學生深度思考、善于質疑等優秀思維習慣的養成，促進一線教師在新一輪課改背景下課堂教學設計水平的提升，推動核心素養在課堂主陣地的生根、開花和結果，筆者主持了一節區級研究課.本節課由北京市黃岡中學朝陽學校的周佩佩老師執教，內容是高一“功”的新授課，課題是“功的再認識”，課時40分鐘.本節課是人教版必修2教材第八章“機械能守恒定律”的首節課堂教學[1].

1 設計框架：從初中“功”到高中“功”的進階

教學設計在架構時，首先應考慮的是本節課的起點，即教學的第一步將從哪里邁出？學生已經具備了哪些認知基礎;其次是本節課的目標，即教學將抵達哪里？學生將要達到怎樣的認知水平？唯如此，教學設計才可能找到最佳的進階路徑和設計方案.

1.1 起點——學生已有的認知

第一，學生在初中已經學習了“功”的概念，已知功的概念及定義式W=Fl，對功的兩要素即“力”與“力的方向上移動的距離”有了比較清楚的認識[2].

第二，學生在初中已經學習了“能量”的概念，并且初步了解了能量的若干形式，對“不同形式的能量是可以轉化的”也有了初步的了解，但是對功與能量的關系還沒有認知.

第三，從該階段學生的認知特點來看，還缺乏深度思考的習慣，且存在一定的思維障礙.廣西師范大學碩士研究生黃鉛斐，在關于“高一學生在物理問題解決中的思維障礙”的研究中，得到的結論是：物理前概念的干擾、思維定勢的影響、物理規律公式化的不熟練以及思維的片面性這四種思維障礙對高一學生物理學習的影響是不可忽視的[3].

1.2 目標——期望學生將要達成的認知

第一，學生能明確為什么要學習“功”這個概念，引發學生對新知價值層面的認知，點燃學生思維的內驅力，促進學生的認知進階.

第二，學生能深入比較初中“功”與高中“功”概念的“變”與“不變”，引發學生的辯證思維，促進學生對概念的深度理解、融通與進階.

第三，學生能通過辯論、爭論，走出思維定勢，深刻體會功是“標量”的根由，引發學生的批判性思維，促進學生的深度思考與思維進階.

1.3 框架——驅動學生深度思考的認知邏輯

“能量”是物理學中十分重要的觀念之一，也是貫通物理學乃至自然科學各領域的共同概念之一，而與“能量”密切相關、如影隨形的概念就是“功”，可見“功”這一概念的教學意義和價值.

物理概念是物理學重要的基石，沒有物理概念就談不上物理學，深入理解物理概念是物理學習中十分重要的環節.對于一個物理概念的學習，就要領會它的產生、表述、理解、應用以及概念的再發展與整合，等等，因此往往需要經歷若干教學環節才能完成.反之，如果某些環節不到位，就容易引起學生認知上的偏差甚至是硬傷.現實的概念教學也確實存在“速成”的現狀——概念“橫空出世”，解題訓練“喧賓奪主”，給學生后續的認知發展留下了不少缺憾甚至障礙.

本節課的教學，由于初中已有“功”的概念，所以高中階段許多教師對“功”這節課的教學處理流程往往是：復習初中概念W=Fl的內容—創設一個斜拉力（設力與運動方向的夾角為α）求算功的情景—根據力的分解導出公式W=Flcosα—從夾角α范圍出發討論功的正負—簡單說明功是標量—合力功的計算方法—訓練一些計算功的練習題.這樣的教學流程基本呈現了“快速傳授知識、換取充足時間、練習鞏固知識”的教學樣態，在此樣態下，學生往往獲取的是單一的、淺表性的知識，很難引發學生的深度思考，更談不上從素養層面來發展學生的高階思維能力，這也是當前教學中普遍存在的頑疾.

開設本節“研究課”的活動目的也是想在這一頑疾的攻堅上做些引領性的嘗試.本節課采用的是“前概念—概念”的概念教學策略[4].即高中“功”的概念基于初中“功”的概念的基礎，采用比較、進階的方式策略性地展開.

基于上述考慮，本節課的課題定為“功的再認識”，內容框架為“三問”的結構模式（如圖1）.

2 教學實錄：真質疑引發真論證，真思考促進真發展

在上述設計的“三問”驅動下，本節課的教學實操環環相扣，不少“生成”超越了“預期”.以下簡介幾個主要的教學片段.

2.1 教學片段1：為什么要學習“功”的概念？

本節課開始，周老師先讓學生回顧初中“功”的概念之后，就很自然地拋出了問題：“看來，同學們都知道了功的概念，但是大家想沒想過，物理學為什么要引入功的概念？這個概念能幫我們干什么事？”課堂實況是學生“面面相覷”，感覺從來沒思考過這個問題，聽課的教師們身臨其境，設身處地也“像學生一樣思考”時確實也感覺到：這的確是一個基本的問題，從邏輯上講，都不知道這個概念能幫自己干什么事，學它何用？顯然，基于價值層面的引發，學生思維的內驅力被激發.

有學生顫顫地回答：“可能是它很重要吧.”周老師追問“重要性體現在哪里”？顯然學生不知道.在“迫切想知道”的情境下，周老師給學生展示了一篇關于功的概念建立的物理學史材料，學生們了解到要比較 “蒸汽機干了多少活”“蒸汽機消耗了多少燃料”“蒸汽機的工作效率”等，從這些“需要”出發建立了“Work——功”的概念，了解了前輩們在工業革命時期構建這一概念的歷程，體會了其中蘊含的思維過程和思維方法，學生第一次領悟到用兩個熟悉概念的“乘積”來定義一個意義非凡的概念真的很神奇.這時黑板上出現了v=ΔxΔt和a=ΔvΔt兩個公式，很快就發現有學生感嘆這一方法和“比值法”定義速度、加速度這些新概念，其處理方法有相似之處，現場聽課的教師們都能真切地感受到學生思維上“驚喜的獲得感”，更可貴的是，“乘積法”定義新概念與前面學過的“比值法”定義新概念，甚至“加減法”定義合力分力新概念等方法的關聯，何嘗不是物理觀念、物理思想方法的融通、提煉和升華？不由得贊嘆“物理運算法則”的豐富內涵.與此同時，學生應該能夠強烈感受到：相對于初中階段對功的認識，高中階段的認識著實邁上了一個新的臺階.當然，也為后續“沖量”概念的學習奠定了較好的認知基礎.

2.2 教學片段2：計算功時為什么要從“距離”進階到“位移”？

常規教學在這一環節上的處理基本采用的都是“隱性處理”，即不作特別交待，不考慮前概念的影響，不考慮學生從初中到高中對這一“變化”的困惑和進階，以至于運用功的計算公式在判斷角度α到底是銳角還是鈍角時，常常會出現模棱兩可的情況，更沒有考慮這一變化背后所隱含的思維發展價值.

本節課在創設了“馬斜拉雪橇前進時如何求算拉力的功”這一情境后，學生在充分獨立思考后，提出了分解力的方案，然后由于一分力做功，另一分力不做功，進而導出功的計算公式W=Flcosα后，周老師在引導學生進一步確認公式中各物理量的含義時，追問學生怎樣確切定義這里的角度α？在一步步追問之下，學生不得不一步步地闡述為“角度α是力與位移方向之間的夾角”時，學生們恍然大悟：初中功的計算公式中“距離”的概念不夠用了，在更廣泛的情況下，計算功必須得運用“位移”了.從“陷入困境”到“想方設法走出困境”的思維歷程中，自然而然地從“距離”進階到“位移”，非常完美且印象深刻.

周老師接著環環相扣地強調和追問：“看來功的概念離不開位移，那么再回到馬斜拉雪橇前進時如何計算拉力的功的問題中來，除了采用咱們剛才分解力的辦法計算功，你還有別的辦法嗎？”從課堂實況看，學生很快就又想到了“分解位移”的方法，學生們很開心，接著周老師再畫龍點睛地總結：從W=Fcosαl到W=Flcosα，這不僅僅是一個數學恒等式的變形，而是處理問題角度和方法的不同.更難能可貴的是，周老師還沒有停止追問，又拋出一個融通性很強的問題來點燃學生的思維：“初中的W=Fl與高中的W=Flcosα，貌似不同了，難道初中的公式錯了嗎？你能找出其中的奧秘嗎？”學生們七嘴八舌后，紛紛表示：其實初中的公式沒錯，第一，可認為初中是高中的特例，即α=0時的情況;第二，可認為兩者是一回事：力乘以力方向上的位移.這種從“看山不是山”到“看山還是山”的“同中求異、異中求同”的思維過程，抽象出其最本質的東西，不正是“比較”思維的精髓嗎？不正是在扎扎實實地推進學生的高階思維嗎？在場聽課的老師們也能著實感受到：把學生的思維活動推進到這樣的層次真是過癮.

2.3 教學片段3：功究竟是標量還是矢量？

對于功究竟是標量還是矢量，有一部分學生往往到了高三仍模糊不清，究其原因就是在這個概念起始環節的理解上出現了模糊和偏差，這也是前述教學頑疾的必然結果.本節課直擊學生理解上的難點，不一味地追求課程知識內容的進度，而是把“真理解、真思考、真發展”放在教學目標的核心，甚至特意“慢節奏”處理，從課堂的生成情況看，“慢”的有價值.課堂上學生的表現也不斷讓聽課的教師們“大吃一驚”.

第一次讓教師們“大吃一驚”的是，當周老師問學生“你認為功是標量還是矢量，請說出你的理由”時，竟然有60%左右的學生認為是矢量.理由是“因為功有正負，自然是矢量”.許多教師在后來的評課環節感嘆：自己沒有意識到此處竟然是這么多學生的困惑點，學生對矢量的認識如此片面、思維定勢如此強.并紛紛表示：這里如果沒解決好，就錯失了最佳時機，難怪后來總是出問題，看來不能一味地求快.

第二次讓教師們“大吃一驚”的是學生的論證表現.在個人自由發言的論證環節，當一個學生認為功是標量時，他給出的理由是“不能光看功有正負就認為功是矢量.溫度也有正負呀，但是溫度是標量.而且，功既然與能量密不可分，能量顯然是標量，所以功應該也是標量.”聽課的老師們贊嘆不已.許多教師在后來的評課環節感嘆：這些孩子們論證的邏輯性真強.看來以后要多給孩子們機會讓他們“講理”，物理肯定會越學越好.

第三次讓教師們“大吃一驚”的是學生關于矢量判據的認知.當周老師讓學生們根據自己的觀點分成“功是標量” 和“功是矢量”兩個陣營后，孩子們各說各的理，陷入僵持階段.周老師啟發孩子們要追根溯源，最有力的證據是找到標量和矢量的界定標準時，孩子們幾乎一個聲音回答：“不僅有大小、還有方向的物理量是矢量！”周老師反問學生：“對嗎？”孩子們堅持“對！”周老師啟發孩子們翻閱教材，第一個找到教材對矢量定義的學生發出驚嘆的同時不由自主地大聲念出來：“必須在相加時得滿足平行四邊形法則的才是矢量.”有的老師在后來的評課環節坦言，自己都沒注意到學生在學習中根本就沒在意對矢量定義的這些細節，難怪學生總弄不清楚電流、磁通量等究竟是標量還是矢量了！

第四次讓教師們“大吃一驚”的是學生論證之后的“自相矛盾”.在兩大陣營對壘的環節，周老師降低難度、搭建了一個問題情境：

一個質量m=1kg的質點，受到F1=3N和F2=4N相互垂直的兩個力的作用，由靜止開始發生了s=1m的位移，請以此為例說明功是標量還是矢量.

周老師讓兩個陣營分別推薦一位選手到黑板上展示.非常有趣的是，認為“功是矢量”的代表自信滿滿地講解自己為“功是矢量”的觀點提供依據時，竟然怎么也講不下去了，最后不得不承認合力的功竟然是分力功的“代數和”而非“矢量和”，進而不得不承認“功是標量”之后，課堂掌聲一片.這個“意外”的生成，讓聽課的教師深切體會到，孩子們在這樣的課堂收獲的東西已經遠遠超越了知識本身，在他們頭腦中打下的烙印含義深遠.

3 溯源反思：舍得慢下來、才能真生成

課堂教學要舍得“慢”節奏，才能有時間真解放學生的大腦，也才能有空間真放權讓學生獨立思考、盡情表達，唯有這樣才可能走出淺層教學，也才能帶來教學的無數個驚訝和驚喜.

“十四五”時期，我國的教育事業正在步入高品質的發展階段，我們比任何時候更需要創新性的人才，而創新性思維離不開質疑、批判.然而，我們的學生長期習慣于“接受式”“尋求唯一答案”等，反而非常不習慣“質疑、批判、論證、解釋”等，于是課堂很少出現“為什么是這樣？”“真的是這樣的嗎？”等場景，因為這樣 “太耽誤時間”“太影響教學樣態”，然而我們很少思考在這樣的“教學進程”樣態之下，學生的收獲真的是其終身發展所需要的嗎？

美國著名心理學家斯金納曾感慨：“當所學的東西都忘掉之后，剩下的就是教育.”這句話發人深省：我們要留給孩子們終生的是什么？肯定不光是知識，因為知識易忘.應該是一些穩定的心理狀態，由此看應該是品格、是能力、是素養……也有學者就此提出的觀點是：要從“知識就是力量”走向“思維就是力量”的新認知.當然，對于“教育”本質的扣問，可能每個人都會有自己不同的思考，只要讓這些思考真正走進自己日常的教學實踐，可能就是最接地氣的“教學改進”吧.

4 結束語

筆者曾向一位資深的物理教育學博導請教：對“深度學習”做一個最通俗的解讀.她的回答很幽默：“就是可著勁地想！”是的，“深度學習”要有一定的深度來挑戰，要有慢的教學節奏來保障，形式上慢了，但實質上學生的思維品質在變化、在發展.

物理教師不僅要埋頭扎根于學科教學的土壤，更要抬頭放眼孩子們未來的終身發展，要為他們的終身發展“賦能”.物理教學要依托學科精髓的滋養，讓孩子們獨立思考成習，愈來愈深入，進而迸發質疑創新，一步步走向思維燃燒的深度教學，漸入佳境.這就是廣大物理教師的共同追求.

參考文獻：

[1]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發中心.普通高中教科書物理（必修2）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發中心.義務教育教科書物理（八年級下冊）[M].北京：人民教育出版社，2014.

[3]黃鉛斐.高一物理問題解決中的思維障礙及教學策略的行動研究[D].桂林：廣西師范大學， 2016.

[4]李來政，何雄智.物理教育學教程[M].北京：高等教育出版社，2016.

（收稿日期：2021-06-25）