活动：初中物理概念教学设计的有效载体

郑克东

摘    要：物理概念教学中，由于教学只注重传授而忽略概念的建构，导致学生对概念理解肤浅，概念应用时总犯错.实践证明，活动是有效载体.活动视域下概念教学设计的要义是在发现问题的情境驱动下操作、体验，在任务改造的活动中解决认知冲突，在具身感知的活动中建立模型，在理论探究的活动中论证模型，在模型应用的活动中迁移认知.

关键词：概念教学;教学设计;电流的磁场

物理概念是客观事物关于物理的共同属性和本质特征在人们头脑中的反映，是客观事物的抽象.现代认知心理学认为概念是主体与客体的中介，活动是主客体间的相互作用.因而，促进概念形成的教学设计应该在感知活动阶段引发主客体相互作用，通过活动初建结构，形成“隐概念”;在具体运演阶段，通过概念活动，形成“初概念”;在形式运演阶段，通过理念探究活动，形成“逻辑概念”[1].活动视域下的教学设计理念是活动促进人的发展[2]，主要任务就是设定适宜的活动目标，设计出学生参与的活动，提供为达到目标所需要的活动方法和条件，让学生的认知结构在活动中生长，思维在活动深化，向着利于自身发展的方向转变.

物理概念有很多，但大多可以化归为几个核心概念.“场”就是那为数不多的核心概念，“电流磁场”在初中生看来，虽然是 “磁场”的进一步认识，但更是新概念的建立，需要通过实验观察、经验事实等一系列实践和理论的探究活动，建立起物理概念的系统结构.现撷取“电流的磁场”的几个设计片段进行分析，以期为以活动为载体的概念教学设计提供开展的范例.

一、发现问题，激活认知需要

主体活动的主动性是活动视域下教学设计的重要原则，其基本要求是：从实际问题开始，激发主动学习的动机.初中物理中主要通过差异性实验、情境模拟、生活事例等途径创设发现问题的情境.此阶段，笔者通过三个活动创设情境，以便学生认识通电导线周围存在磁场.

活动1：魔盒推开旁边的小磁针

器材：魔盒（外贴红蓝两色贴纸，内装由螺线管、导线、电源、开关组成的电路）、菱形磁针.

现象：魔盒的一端靠近磁针，磁针发生偏轉.

问题：猜猜里面有什么机关？

操作：拆开第一层盒，出现标有NS的盒子，继续拆，出示螺线管.

总结：揭示课题并板书.

活动2：小磁针偏转了

操作：读读实验说明书，如图1，按电路图进行实验观察.

问题：小磁针偏转了，说明了什么？

总结：通电导线周围存在磁场，这种现象称为电流的磁效应.

活动3：回看视频

问题：你有什么新发现？（两次小磁针偏转方向相反，导线中电流方向不同）

总结：通电导体周围有磁场，磁场方向与电流的方向有关.

三个活动中三个问题串起一个认知链，问题1“盒子里有什么机关让小磁针偏转”，不仅能激发学生的好奇心，而且还能让学生勾连已有知识，为学习“电流的磁场”做好准备.问题2“小磁针偏转说明了什么”，促使学生激活认知结构，迅速提取出有用信息（磁场对放入其中的小磁针有力的作用）对眼前的现象进行分析判断.问题3“你有什么新发现”， 激化学生的认知思维，发现通电导线周围不仅存在磁场，而且其磁场方向与电流方向有关.

二、改造任务，触发认知冲突

主体活动的建构性指出主体活动的本质是一种指向活动对象的主动建构、积极探索、不断改造的过程.此阶段，要求活动设计能够改造任务，在触发认知冲突的过程中引导学生主动探究与建构.通电螺线管周围的磁场由若干通电直导线的磁场叠加形成的，但不少老师设计的教学思路是先教通电直导线周围的磁场，然后直接转到通电螺线管周围的磁场.这样的设计，跳过两者之间的逻辑，虽然学生接受了结论，但心中仍有这样的困惑：为什么研究了通电导线周围的磁场后就想到研究通电螺线管呢？为此，设计以下的活动，消除学生的疑惑，帮助学生理清两种磁场间的内在关系.

活动4：增强通电导线周围的磁场

任务：一根通电直导线周围的磁场很弱，不增加器材，怎样才能增强它的磁场呢？

操作：用一根导线对折，通电后靠近小磁针，学生观察小磁针偏转的角度.

问题：小磁针不偏转，怎么回事？

解释：对折后两股导线中的电流方向相反，产生的两个磁场相互抵消.

改造：将对折的导线绕成一个圈拉开，再靠近小磁针试试.

操作：老师将对折拉开的两股导线绕成一圈，想要继续增强通电导线的磁场，你会怎么做？（学生想到继续绕下去）

总结：把导线绕在圆筒上就制成了螺线管，法国科学家阿拉戈、安培等发现螺线管能像天然磁石一样吸引铁屑.

上述活动中，学生在完成 “增强一根通电导线周围的磁场” 的改造性任务中，用活动教学倡导的主动学习方式，经历了任务活动的探究过程：分析学习材料发现对折后的两股通电导线不能使小磁针发生偏转，“只有一根导线，又要增强磁场”的两难情境，引起认知冲突.将材料细节与已有知识进行对应分析，启发学生积极思维，发现“对折后的两股导线中电流方向相反产生的磁场相抵”的问题，最后在任务改造中完成从具体到抽象再到具体的认识小循环，领悟方法、学会知识、发展能力.

三、具身认知，建立认知模型

主体活动的实践性强调借助一定的物质手段，让学生在做中学、学中做、教学做合一的具身认知中，建立起认知模型.此阶段，具身认知的概念教学活动设计，要求有两点：一是有阶段性，梯度分明的活动，可以让对象明确具体可感，模型理解有层次、有深度[3]，二是有可操作性，具身可感的活动，利于学生从身心感受出发，进行总结概括、理性思辨.电流的磁场是看不见、摸不着但又客观存在的，比较抽象，如果设计离身的认知学习活动，那么建立起来的电流磁场模型就会摇摇晃晃.下面通过两个活动，实现电流磁场的具身认知目标.