真質(zhì)疑引發(fā)真論證 真思考促進真發(fā)展
——品評區(qū)級研究課“功的再認識”

張春麗

（北京市朝陽區(qū)教育研究中心，北京 100023）

為了促進學生深度思考、善于質(zhì)疑等優(yōu)秀思維習慣的養(yǎng)成，為了促進一線教師在新一輪課改背景下課堂教學設(shè)計水平的提升，推動核心素養(yǎng)在課堂主陣地的生根、開花和結(jié)果，前不久筆者主持了一節(jié)區(qū)級研究課.本節(jié)課由北京市黃岡中學朝陽學校的周佩佩老師執(zhí)教，內(nèi)容是高一“功”的新授課.本節(jié)研究課的課題是“功的再認識”，課時40min.本節(jié)課是人教版必修2教材第8章“機械能守恒定律”的首節(jié)課堂教學.［1］

1 設(shè)計框架：從初中“功”到高中“功”的進階

教學設(shè)計在架構(gòu)時，首先應考慮的是本節(jié)課的起點，即教學的第一步將從哪里邁出？學生已經(jīng)具備了哪些認知基礎(chǔ)；其次是本節(jié)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(shè)計才可能找到最佳的進階路徑和設(shè)計方案.

1.1 起點——學生已有的認知

第一，學生初中已經(jīng)學習了“功”的概念，已知功的概念及定義式W=F l，對功的兩要素即“力”與“力的方向上移動的距離”有著比較清楚的認識.［2］

第二，學生初中已經(jīng)有了“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(zhuǎn)化的”也有了初步的了解，但是對功與能量的關(guān)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(guān)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(jié)論是：物理前概念的干擾、思維定勢的影響、物理規(guī)律公式化的不熟練以及思維的片面性這4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(fā)學生對新知價值層面的認知，點燃學生思維的內(nèi)驅(qū)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(fā)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(fā)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(qū)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(lǐng)域的共同概念之一，而與“能量”密切相關(guān)、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.

物理概念是物理學最重要的基石，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(huán)節(jié).對于一個物理概念的學習，就要領(lǐng)會它的產(chǎn)生、表述、理解、應用以及概念的再發(fā)展與整合等等，因此往往需要經(jīng)歷若干教學環(huán)節(jié)才能完成.反之，如果某些環(huán)節(jié)不到位，就容易引起學生認知上的偏差甚至是硬傷.現(xiàn)實的概念教學也確實存在“速成”的現(xiàn)狀——概念“橫空出世”，解題訓練“喧賓奪主”，給學生后續(xù)的認知發(fā)展留下了不少缺憾甚至障礙.

本節(jié)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(jié)課的教學處理流程往往是：復習初中概念W=F l的內(nèi)容→創(chuàng)設(shè)一個斜拉力（設(shè)力與運動方向的夾角為α）求算功的情景→根據(jù)力的分解導出公式W=Flcosα→從夾角α范圍出發(fā)討論功的正負→簡單說明功是標量→合力功的計算方法→訓練一些求算功的練習題.這樣的教學流程基本呈現(xiàn)了“快速傳授知識、換取充足時間、練習鞏固知識”的教學樣態(tài).在此樣態(tài)下，學生往往獲取的是單一的、淺表性的知識，很難引發(fā)學生的深度思考，更談不上從素養(yǎng)層面來發(fā)展學生的高階思維能力了.這也是當前教學中一直普遍存在的頑疾.

開設(shè)本節(jié)“研究課”的活動目的也是想在這一頑疾的攻堅上作些引領(lǐng)性的嘗試.本節(jié)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(chǔ)，采用比較、進階的方式策略性地展開.

基于上述考慮，本節(jié)課的課題定為“功的再認識”，內(nèi)容框架為“三問”的結(jié)構(gòu)模式，如圖1所示.

圖1

2 教學實錄：真質(zhì)疑引發(fā)真論證，真思考促進真發(fā)展

在上述設(shè)計的“三問”驅(qū)動下，本節(jié)課的教學實操環(huán)環(huán)相扣，不少“生成”超越了“預期”.以下簡介幾個主要的教學片斷.

2.1 教學片斷1：為什么要學習“功”的概念？

本節(jié)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(shè)身處地也“像學生一樣思考”時確實也感覺到：這的確是個很基本的問題，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(fā)，學生思維的內(nèi)驅(qū)力被發(fā)動.

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(xiàn)在哪里？”，顯然學生不知道.在“迫切想知道”的情境下，周老師給學生一篇關(guān)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(fā)建立了“功”的概念，了解了前輩們在工業(yè)革命時期構(gòu)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1次領(lǐng)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(xiàn)了兩個公式，很快就發(fā)現(xiàn)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時，現(xiàn)場聽課的教師們都能濃濃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(guān)聯(lián)，何嘗不是物理觀念、物理思想方法的融通、提煉和升華？也不得不贊嘆“物理運算法則”的豐富內(nèi)涵.與此同時，學生應該能夠強烈感受到：相對于初中對功的認識，高中的認識著實邁上了一個新的臺階.當然，也為后續(xù)“沖量”概念的學習奠定了較好的認知基礎(chǔ).

2.2 教學片斷2：計算功時為什么要從“距離”進階到“位移”？

常規(guī)教學對這一環(huán)節(jié)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(xiàn)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(fā)展價值.

本節(jié)課在創(chuàng)設(shè)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=F lcosα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，學生不得不一步步闡述為“角度α是力F與位移l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(shè)法走出困境”的思維歷程中，自然而然從“距離”進階到“位移”，非常完美且印象深刻.

周老師接著環(huán)環(huán)相扣地強調(diào)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問題中來，除了采用咱們剛才分解力的辦法求算功，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(jié)：從W=Fcosα l到W=F lcosα，這不僅僅是一個數(shù)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=F l與高中的W=F lcosα，貌似不同了，難道初中的公式錯了？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?jīng)]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(zhì)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？在場聽課的教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 教學片斷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(huán)節(jié)的理解上就出現(xiàn)了模糊和偏差，這也是前述教學頑疾的必然結(jié)果.本節(jié)課直擊學生理解上的難點，不一味追求課程知識內(nèi)容的進度，而是把“真理解、真思考、真發(fā)展”放在教學目標的核心，甚至特意“慢節(jié)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(xiàn)也不斷讓聽課的教師們“大吃一驚”.

第1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(huán)節(jié)感嘆：自己沒有意識到此處竟然是這么多學生的困惑點，學生對失量的認識如此片面、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，看來不能一味求快.

第2次讓教師們“大吃一驚”的是學生的論證表現(xiàn).在個人自由發(fā)言的論證環(huán)節(jié)，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”.聽課的教師們嘖嘖稱嘆.許多教師在后來的評課環(huán)節(jié)感嘆：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3次讓教師們“大吃一驚”的是學生關(guān)于矢量判據(jù)的認知.當周老師讓學生們根據(jù)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(fā)孩子們要追根溯源，最有力的證據(jù)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(fā)孩子們翻閱教材，當?shù)谝粋€找到教材對矢量定義的學生發(fā)出驚嘆的同時不由自主大聲念出來：“必須在相加時得滿足平行四邊形法則的才是矢量”.有的教師在后來的評課環(huán)節(jié)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(jié)，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4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(huán)節(jié)，周老師降低難度、搭建了如下一個問題情境.

一個質(zhì)量m=1k g的質(zhì)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(fā)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(jù)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(shù)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，讓聽課的教師濃濃的體會到，孩子們在這樣的課堂收獲的東西已經(jīng)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(jié)奏，才能有時間真解放學生的大腦，也才能有空間真放權(quán)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(shù)個驚訝和驚喜.

“十四五”時期，我國的教育事業(yè)正在步入高品質(zhì)的發(fā)展階段，我們比任何時候更需要創(chuàng)新性的人才，而創(chuàng)新性思維離不開質(zhì)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(zhì)疑、批判、論證、解釋”等，于是課堂很少出現(xiàn) “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”，“太影響教學進程”，然而我們很少思考這樣的“教學進程”之下，學生的收獲真的是其終身發(fā)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(fā)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(wěn)定的心理狀態(tài)，由此看應該是品格，是能力，是素養(yǎng)……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(zhì)的扣問，可能每個人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(jié)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(zhàn)，要有慢的教學節(jié)奏來保障，形式上慢了，但實質(zhì)上學生的思維品質(zhì)在變化、在發(fā)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(fā)展，要為他們的終身發(fā)展“賦能”.物理教學要依托學科精髓的滋養(yǎng)，讓孩子們獨立思考成習，愈來愈深入，進而迸發(fā)質(zhì)疑創(chuàng)新，一步步走向思維燃燒的深度教學，漸入佳境.這應該是廣大物理教師的共同追求.