聚焦认知脉络演绎 优化课堂教学生态

唐洋

摘   要：文章对一节区级公开课进行课后反思。笔者先对教学设计初稿进行了认知层面的省视，进而基于认知的视角重构教学流程，在明晰了学科教学应该要做到“心中有理”“手中有物”“目中有人”的关注点后，规划了最终的教学过程，并记录了整个过程中的思考与启示，提炼了课后的进一步反思。

关键词：弹力;物理教学;实验;认知;反思

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）12-0068-4

笔者曾有幸开设了一节“弹力”区级公开课。磨课历时一个多月，教案修改十余次，在此过程中，对于物理教学有了一些新的思考。

1    教学设计的研与思

1.1    教学设计初稿

笔者根据弹力的教学要求，明确需要达到的教学目标：（1）知道弹力的概念;（2）理解弹力产生的原因;（3）能在具体情境中确定弹力的方向。

结合弹力的内容特点，本节课教学初步分为七个环节：

（1）学生参与的演示实验“拉健身拉力器”，通过感性体验引入弹力概念;

（2）弹性形变和范性形变的学生实验，利用弹簧、橡皮泥探究形变的分类以及弹力产生的条件;

（3）微小形变演示实验，通过光路放大法，间接观察微小形变的存在;

（4）介绍弹力的作用点，给出“点接触”与“面接触”两种场景，分析弹力的作用位置;

（5）研究实际生活情境中弹力的方向;

（6）以物理学史为载体，介绍弹力的大小（胡克定律）;

（7）总结弹力的定义、产生条件、三要素。

1.2    基于认知视角的审视

仔细梳理上述教学过程，看似比较顺畅，并较为完整地呈现了有关弹力的知识点，但深入思考，不难发现其中的不足：

（1）教学中的认知行为是如何形成的？

（2）通过上述教学行为，学生是否能理解“物理学科知识是如何被认知的？学科问题是如何被提出的？学科问题是如何被探究的？”

（3）为什么一开始会想到“拉健身拉力器”的实验？思维的依据与前提是什么？

（4）微小形变演示仪构建的依据是什么？还能构建怎样的装置来研究这个问题？

（5）胡克定律虽然不在目前考查范围之内，但其具有的启迪学生认知思维能力的价值是不可低估的，教师能否既基于课程标准，又适度地超越，充分以知识点为载体，有效培养学生的物理思维能力，提升学科核心素养？

……

从认知的视角重新审视原来的教学行为会发现，上述教学仅仅关注了知识本身的脉络，教学可以实现“知其然”的效果，却忽略了认知学科知识的脉络，即没有实现“知其所以然”的更高层次的效果。

教案初稿的设计具有较为鲜明的“基于既定思维样板的认知方式”的特点，即教师直接参照既定的问题解决思路，將探究过程逐一呈现，以此完成知识形成过程的再现。如若养成这样的学习习惯，当学生今后独立面对新的场景时，是否能在不假于教师之力的前提下，独立完成探究呢？

由此可以引发进一步的思考：能否构建另一种“基于自主演绎问题解决思路”的教学流程？倘若考虑“学科问题是如何提出的？学科知识又是如何被认知的？”等更具有认知意义的教学问题，才能更触及认知形成的本源，让教学达到“不仅知其然，更能知其所以然”的层次。

2    基于认知视角重构教学

为了有效激活学生的认知思维，贯彻以学生为本位的课程教学理念，学科教学应该力求做到“心中有理”“手中有物”“目中有人”。

2.1    “心中有理”：备课要梳理学科知识体系构建的认知脉络

备课过程中，教师除了要关注知识本身，更需要关注以下认知问题：学生已有的知识背景是怎样的？知识是如何形成的？知识体系是如何构建的？认知过程是如何演绎的？

（1）关注学生的认知背景。弹力是一种常见的作用力，学生在日常生活中有一定的经验积累。那么，教师在备课过程中，需要思考：经历怎样的认知过程，才能从已有的生活经验中找出学科认知的起点？

物理学科知识是人类对于自然现象认知的结果，而认知起源于学科问题，学科问题因学科现象而被激发。因此，倘若课堂教学要激活学生的思维，首先需要创设能唤醒学生生活经验的场景，有效打开问题空间，在师生、生生的问答与交流中完成对知识的探究，并收获认知的能力。

（2）对知识认知顺序的思考。物理学科知识，就其描述的知识角度与特征，主要对应“现象元素的梳理与内涵界定”“现象特征与属性的归纳总结”“现象成因的把脉解析”三个维度，据此，可以总结出学科知识的关注点：“是什么”“怎么样”“为什么”，进而梳理出本节课的探究主线脉络：①什么是弹力？②弹力有什么规律？③为什么会产生弹力？

（3）对教学认知顺序的思考。备课过程中，以学生的知识背景为起点，明确认知的目标后，需要形成具有认知意义的课堂教学行为，即需要确定应通过怎样的课堂思维路径来完成对该学科知识的认知。

为了对弹力形成完整的认知，课堂教学脉络拟定如下：创设情境—表征学科现象—提炼现象共性元素—提出认知目标（知识性疑惑）—讨论如何研究（认知性疑惑）—辨析认知过程—选择认知策略（实验认知、逻辑推理）—践行认知方略—创获作为结论的知识。

2.2    “手中有物”：实验可以升华为认知物理的一种方式，达到突破教学重难点的效果

实验教学在课堂教学的推进中可以起到一定的作用，在授课过程中，适时地引入不同功能的实验（如演示实验与学生实验、探究实验与验证实验等），可以帮助学生完成知识的构建。与此同时，需考虑如何引导学生的思维真正进入实验，通过实验场景、设置问题来激活认知元素。

本节课对弹力产生条件及其大小规律的研究，采取实验作为认知的方式，将整个认知流程梳理如下：

（1）对学科现象构成的共性元素进行提炼;

（2）明晰现象元素间可能存在的相互关系;

（3）实验装置的部件组成对应学科现象元素;

（4）部件组合的依据是元素间可能存在的相互关系;

（5）实验数据的记录与表征（可以结合图像法）;

（6）实验数据的处理与分析（包含误差分析）。

根据以上认知过程，完成装置搭建、步骤拟定、数据采集、数据分析、获得结论，完成以实验为载体的认知流程。

此外，还可以引导学生在实验后进一步思考：“为什么可以用这样的实验装置来探究该学科问题？” 并追问：“还可以构建怎样的实验装置来完成探究？”通过对实验装置构建的深入梳理，明晰实验认知形成的思维脉络，并进行迁移拓展、举一反三，最终达到提升学生实验设计能力的教学效果。

2.3    “目中有人”：有效的课程教学须以学生为本位，应触及学生的认知内核

在教学初稿试讲开始前，指导老师给了笔者很多的指导，她看了初稿的详案后，就从物理教师对于物理学的整体把握谈起，分析了认知思维对物理学的重要性。在磨课阶段，她又引导笔者思考“物理学到底是干什么的？”“课堂教学最终要达到的目标是什么？”促使笔者反思原有的课堂教学行为，并逐步意识到，原先自己对于课堂教学的理解存在一定的偏差。

笔者一直有“教学应该是一个非常顺畅的过程”的观点，这种想法实则是有一定问题的，因为学生的认知障碍点没有暴露出来，思维是存在暗礁的，而这些障碍点，应该是教师在课堂上要重点化解的。如果教师过度注重传授知识本身，眼中没有学生，课堂过于以教师为中心，以自己对于知识的理解取代了学生的学习，就导致课堂教学没有触及学生的逻辑思维漏洞，只是“一言堂”，并没有“思维的满堂彩”。

更进一步来讲，该问题反映的是教师的课程观和教学观需要进行调整。因此，笔者试着尽量抛开原有的备课和上课习惯，试着充分考虑学生，以学生为本位，重新梳理教学环节，并在之后的试讲和开课过程中，多关注“为什么”“怎么做”，而不是“是不是”“对不对”，设置思维容量更大的问题，并更多地让学生来表达（比如一起策划实验方案、让画错受力图的学生来讲自己是如何思考的），争取让学生的思维暗礁得以暴露出来。这样的课上得“曲曲折折”，甚至有一次讲完弹力的方向就已经下课，但这样的课实则是更有效的，因为发生了真正有价值的思维活动。

3    公开课教学设计

认知任务1：问题驱动——现象描述与问题生成（“是什么”）

认知活动1：在描述与思辨中形成学科问题。

展示撑杆跳运动、拉弓射箭、蹦床运动等场景。

认知目标：面对现象，如何思考？结合已有的力学背景知识，能提出什么样的问题？

認知活动2：在提炼元素过程中完成向实验演示的过渡。

教师点拨：为了帮助大家更好地理解刚才发生的现象，我们来做一个演示实验，请一位同学上台，教师展示器材——一个弹簧拉力健身器。能否利用这个器材，演绎之前的现象？

认知目标：为什么用该装置，通过上述操作，能够呈现之前的力学现象？实验器材中元素的构成与情境中一样（一个施力物体，一个发生形变的物体）。

认知解析：思辨认知活动的由来，根据情境元素生成实验器材，基于情境元素作用关系，进而演绎实验过程，完成从生活情境向实验情境的过渡。

教师点拨：我们是否可以通过以下问题的思考，如：现象组成的元素（一个施力物体、一个发生形变的受力物体）、现象产生的条件（物体发生怎样的形变）、现象的成因解析（为什么会产生一个力），以此寻找出学科认知的切入点。

认知活动3：在探究活动中内化并形成认知共识。

认知目标：形变作为与这种力有关的一个属性，是否意味着所有的形变都可以产生这种力？

为了帮助学生形成内化，设计学生自主活动，提供一根小弹簧、一块橡皮泥，要求其自主设计实验方案，按要求完成探究：能不能归纳出这种与形变有关的力产生的条件？

教师点拨：以“形变能否复原”为依据，物理学将能恢复原状的形变称为“弹性形变”，不能复原的形变称为“范性形变”。发生了弹性形变的物体，由于要恢复原状，对引起形变的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。

认知任务2：问题驱动——现象属性与特征梳理（“怎么样”）

认知活动1：在思辨中形成认知方向。

认知目标：在思考了“什么是弹力”之后，你还能提出什么问题？

教师点拨：比如“弹力具有怎么样的规律？”面对这个认知目标，该如何寻找思维的切入点？

力具有三要素。首先，弹力的方向，与恢复形变的方向有关，既然是形变物恢复原状过程产生的力，那么方向应该与形变物复原的方向一致。作用在接触的位置上（分为接触点与接触面）。

那么，弹力的大小与哪些因素有关？我们该如何完成探究？

在明晰了认知目标以后，我们需要去明确应选择怎样的途径或方法来认知该学科问题。思辨物理学科认知特征，对学科问题的认知通常有逻辑推理与实验探究两种主要手段。怎样去选择我们应采取的认知途径或方法呢？

认知活动2：在辨析中选择认知途径。

教师点拨：倘若选择实验作为认知物理问题的方法，能否请大家设计实验方案，完成认知？

认知活动3：在实验探究中归纳规律与特征。

为了深入了解弹力大小的定量规律，教师适时给出一套实验系统：一具铁架台、几根软硬度不同的弹簧、一把尺、一组已知质量的钩码。

认知目标：能否用这些器材来探究弹力大小所遵循的规律？为什么？

教师点拨：现象具有多变量的特点，如弹簧软硬、钩码数量等。所以，可以采用控制变量的方法来完成探究。

其次，要测量力的大小，可以以物体平衡条件为研究的依据，把弹簧挂在铁架台上，把钩码挂在弹簧下方，处于静止状态，由平衡条件分析出弹簧弹力的大小。

再者，需要测量形变的仪器——尺。这些实验器材符合所要研究的情境的元素。

最后，记录数据（数据表格或图像法），通过归纳数据所呈现的规律，形成对现象特征的认知与梳理，得到胡克定律。

认知活动4：在思辨中完成认知拓展与深化。

认知目标：手指按压桌子，感受到了桌子给予的弹力。思考：请问桌子现在发生形变了吗？有弹力，说明一定有形变，那么如何观察这种肉眼几乎不可见的形变？

教师点拨：展示微小形变演示仪，通过激光多次反射的光路放大来间接观察。

进一步思考：为什么利用上述实验装置可以研究微小形变？你还能构建怎样的实验装置来完成研究？

认知活动5：在甄别中诱发认知迁移。

认知目标：举例分析生活中与弹力有关的现象。

认知任务3：問题驱动——现象成因剖析与拓展应用（“为什么”）

认知活动1：在透视现象中把脉问题成因。

认知目标：为什么会产生弹力？弹力的本质是什么？（教师只需提一下，但不做回答，作为课后思考）

4    关于聚焦认知脉络、优化课堂生态的思考

本次公开课教学给笔者最大的反思莫过于对认知的重新审视。在教育教学过程中，学生通过怎样的教学培养，才能具有自主认知物理问题的能力？即通过已有知识的学习，如何掌握认知问题的一般思维策略，让自己将来面对其他新问题时，能演绎出一系列较为清晰且有序的思维流程，完成对问题的探究。

这就需要教师聚焦认知脉络演绎的过程，关注知识是如何构建的？知识是如何被认知的？突破原有的“基于既定思维样板的认知方式”的教学模式，追求更具有认知培养意义的“基于自主演绎问题解决思路”的育人模式，以认知为核心要素，完成对知识序、教学序的穿针引线，从备课到授课，一以贯之，达到“二序合一”的效果，追求“心中有理”“手中有物”“目中有人”的课堂教学生态。

与此同时，课后还有一些让笔者苦思冥想却悬而未决的问题：怎样的教学行为才能真正激活学生的认知？如何评价认知教学的效果？如何评价学生的认知能力水平？是否考试成绩优秀就能说明学生具有出类拔萃的认知能力？认知结果是否能反映认知的过程？如何考查认知的过程……笔者将带着这些疑问在日后的教学实践中做进一步的思考。

更进一步来讲，学科教学本身并不是终极目标，育人才是。相较于三维教学目标，目前核心素养的提出就是回归学习者本位的尝试，从关注知识到关注人的素养与能力，这是时代对未来人材需求的风向标。因此，学科教学的落脚点应该聚焦于对人的培养，知识是载体，学科教学是途径与方法，学生的成长是最终目的，而认知能力的培养可以作为一个切入点。那么，如何在育人过程中贯彻对学生认知能力的培养、如何进行配套的评价、如何有效提升其学科核心素养等问题，是值得教师长期关注与探索的。

符合认知的教学，要求学生在学习过程中不仅仅停留在“欣赏”知识，更要是“创获”知识;需要教师的教学不是一次次的“重现”，更要力争“创造”，让课堂成为迸发智慧火花、绽放创造力与生命力的殿堂，这也是值得教师在职业生涯中一直追求的目标之一。

“教育的理想之一，是追寻理想的教育”，公开课目的之一是与同侪交流与研讨，更重要的是给予开课者一次自我突破的契机，带来困惑与反思，进而寻求更优化的课堂教学生态。在试讲与磨课的过程中，借助他人的经验，超越自我的教学习惯，跳出自己的“舒适区”，在整个过程中学习到新的教学知识、教学技能与教学理念，取长补短，让自己在一次次的淬炼中臻于成熟。

（栏目编辑    李富强）