高中物理“互构课堂”教学逻辑与实施策略*

郭 拯

(慈溪市教育局教研室 浙江 慈溪 315300)

核心素养的培育是当下教育领域改革的核心.如何将这一教育理念落实于学校教育、扎根于课堂教学，笔者结合多年的课堂教学研究，提出高中物理“互构课堂”教学模型.主要观点为“目标任务是基石、情境问题是关键、多维评价是动力.”即通过内隐于知识逻辑的教学目标体系的确立与引领，构建贯穿认知逻辑和思维方法的学习任务问题群情境，实施多维学生活动评价，使学习任务层的目标和情境化问题群——“协同融合”，情境化问题群与学习活动评价——“学评共生”，从而架构“师生交互、教学同构”的课堂新样态，其教学结构如图1所示.因限于文章篇幅，本文先对“目标体系的确立和主体学习活动的设计”两方面作一阐述，供研讨商榷.

图1 高中物理“互构课堂”教学结构

1 构建教学目标体系

1.1 主题单元目标的构建

构建主题单元目标的前提是必须先梳理清楚教材的结构体系，如以人教版高中物理必修第一册和第二册为例：必修第一册的主题就是两个“机械运动与物理模型”“相互作用与运动定律”，必修第二册的主题是3个“曲线运动与万有引力定律”“牛顿力学的局限性与相对论初步”“机械能及其守恒定律”.在此基础上再梳理清楚某一主题单元本身的教学结构体系，如以必修第二册“曲线运动与万有引力定律”为例，其教学内容的结构体系如图2所示.

图2 “曲线运动与万有引力定律”教学结构体系

这些教学内容围绕的核心问题就是“物体做曲线运动要有什么样的条件，又满足什么样的规律”，具体的教学案例分别为“抛体运动、圆周运动、星体运动”等，然后在此基础上再厘清具体的课时内容与教学要求，由此而确定这一主题单元需要培育的4方面核心素养 (略).所以，构建主题单元目标的策略体现为以下3点：(1)提炼核心问题、揭示主题内涵；(2)梳理内容架构、明确具体案例；(3)确定课时内容、理清教学要求.

在我们确定核心素养的培育目标时，需要注意的是“只有一个主题单元，才有完整的4个方面的物理核心素养培育可言，对于一堂课而言，绝非面面俱到都必须培育所有的核心素养，这个既不现实，更不科学.

1.2 课时教学目标的确立与学习任务目标的分解

课时教学目标的确立必须依据教学内容的知识逻辑发展，策略上是先提炼出课时教学内容需要解决的关键问题.

案例分析：人教版必修第一册第三章“摩擦力”(第1课时滑动摩擦力)为例

该课时需要解决的关键问题有3个：“一是什么是滑动摩擦力；二是滑动摩擦力的方向所遵循的规律；三是滑动摩擦力的大小所遵循的规律是什么”.由此在提炼关键问题的任务基础上，确定该课时教学目标有以下几点.

(1)定性感知摩擦现象，了解生活生产实际情境中的摩擦力现象，掌握滑动摩擦力的概念.

(2)掌握滑动摩擦力方向特点，会根据实际情境分析滑动摩擦力的方向.

(3)理解并掌握滑动摩擦力大小所遵循的规律，了解动摩擦因数与哪些因素有关.

(4)理解并掌握运用控制变量法研究滑动摩擦力的探究方法，掌握运用图表及图像分析物理数据的方法.

实际教学中，课时教学目标确立后尚需要以关键问题为轴将课时目标分解到学习任务层，使课堂教学的每一环节的学习任务都有明确的目标对应，这是落实素养培育目标的关键点.如以上述案例而言，学习任务层的目标与教学主要环节的对应关系如表1所示.

表1 “滑动摩擦力”学习任务的目标与教学主要环节的对应关系

当然，在确立与分解学习任务层目标时尚需要注意：一是有些目标的达成是贯穿在几个学习任务中的，特别是科学探究中思维方法类的目标达成和科学态度与责任类目标的达成.二是在叙写课时教学目标时，要对目标动词的内涵有准确的把握，如以布鲁姆认知领域的目标分类而言，要理解并掌握好“知道(knowledge)、领会(comprehension)、应用(application)、分析(analysis)、综合(synthesis)、评价(evaluation)”6个层次的目标内涵.

以上是新课教学的学习任务层目标分解策略.对复习课教学目标的确立与分解，其策略与方法体系也是一样的，因限于文章篇幅不再赘述.

2 创设主体学习活动

目标决定了学习任务层的内容与教学组织形式，主体学习活动的设计必须根据学习任务层的目标而定，而且指向必须明确有效.对于某一明确的学习任务层的教学设计，其关键的设计策略是遵循以下两条：一是以学生的认知变化趋势预设结构化的问题群情境，二是以科学思维方法互构问题群情境的发展.

2.1 以学生的认知变化趋势预设结构化的问题群情境

课堂教学中，相应的教学环节根植于系列探究问题的土壤中.设计系列主体问题探究时，要提供有助于形成概括结论的情境化方法，引导学生通过分析比较等方法，以事实为论据归纳出概括性结论，进而实现教材呈现的知识逻辑向教学呈现的认知逻辑的情境发展.

如以上述案例中“滑动摩擦力的方向到底遵循什么样的规律”这一关键问题而言：

(1)教材呈现的知识逻辑，一是定义了什么是滑动摩擦力；二是直接给出滑动摩擦力所遵循的规律.

(2)教学呈现的认知逻辑设计如表2所示.

表2 “滑动摩擦力”教学呈现的认知逻辑设计

教学呈现的认知逻辑就是“以学生的认知变化趋势”预设“结构化的问题群情境”，而“结构化问题群情境”一般遵循的设计依据为(以上述问题群情境设计为例)：

从特殊情境(仅是相对地面)到一般情境(任意相对运动物体间)；从孤立物体(木块)到任意物体；从单一知识认知(理解)到深度学习(迁移).即问题群情境的设计可以从3个维度“即研究过程延伸、研究对象拓展、知识层次渐进”来概述，从而形成结构化的问题群情境，使学生学习的知识由点到线再到面，进而发展为结构化的知识体.这一问题群情境的设计思路，也是我们高中物理课堂教学中的规律课、概念课中的问题群情境设计的基本策略.我们可以用图3来表示.

图3 结构化的知识体

“真正的理解是事物怎样动作和事情怎样做有关的……”.主体认知问题所揭示的知识具有其内在的逻辑结构，只有结构化知识才最易内化为学生的认知结构，而结构化的问题群情境则为这种转化提供了心理空间，促进这种转化.以学生的认知变化趋势预设结构化的问题群情境策略主要体现在3个对应关系上：

1)问题群情境探究难度与认知水平相协调——情境设计的前提；

2)问题群情境探究目标与教学目标相协调——情境设计的关键；

3)问题群的知识涵盖与认知内容相协调——认知问题的实质性保证.

在物理课堂教学中，应使问题情境结构、物理知识结构与学生认知结构三者和谐统一，相互促进.

2.2 以科学思维方法互构问题群情境的发展

知识间的逻辑关联反映的是科学研究的发展过程，逻辑间的关联一定存在物理学的思想方法.问题情境的生成与呈现是具有内在规律性的，物理情境是具有物理知识和物理思想的情境，科学思维方法是互构问题群情境发展的重要依据.

如以上述案例中探究滑动摩擦力大小所依据的科学思维方法主要为：(1)控制变量法；(2)测量转换法；(3)分析归纳法；(4)图表图像数学方法；(5)比较分析法；(6)合理外推法等.

其中(1)(2)(3)科学思维方法主要应用在“定性探究影响滑动摩擦力大小因素”阶段，互构下列问题群情境的发展.

1)如何设计合理的实验探究方案，如图4所示.如何测量滑动摩擦力大小.

图4 定性探究影响滑动摩擦力大小因素的实验装置

2)如何进行定性实验探究.在不同的实验控制条件下，组织“Ff与物体的压力间的大小FN、物体间接触面的粗糙程度、接触面积大小、相对运动的速度大小”等学生分组实验活动，观察分析实验现象、测量数据.

3)如何分析归纳影响滑动摩擦力大小的因素.从而引入定量数字探究实验.

其中(4)(5)(6)科学思维方法主要应用在“定量探究影响滑动摩擦力大小因素”阶段，互构下列问题群情境的深入发展.

1)如何进行比较精确的定量实验探究.得出实验探究：力传感器定量探究滑动摩擦力与压力的关系，如图5所示.师生共同完成演示实验，记录实验数据.

图5 力传感器定量探究滑动摩擦力与压力的关系实验装置

2)如何进行实验数据的处理与分析.得出数据分析步骤：①描点；②观察数据点分布特点；③分析得出运用直线拟合方法.

3)如何将“Ff∝FN推理为Ff=μFN”，并揭示比例系数μ的内涵.运用如图6所示图线分析比较得出“在相同的压力下，因为粗糙程度的不同，才有不同的滑动摩擦力Ff的值，Ff-FN图线中斜率μ反应的正是接触面的粗糙程度.”

图6 Ff-FN图

4)如何理解FN的内涵.实验探究合理外推：抬高长木板的一端，由于木板有所倾斜，又导致了不同的滑动摩擦力Ff的值.如果木板越来越倾斜，滑动摩擦力又将会如何变化？如果长木板转动到竖直平面，此时滑动摩擦力Ff的情况又将会如何？从而得出FN的真正内涵.

高中物理学科蕴含着十分丰富的科学思维方法，这些内隐于教学逻辑中的具体化的科学思维方法正是问题群情境发展的重要依据.所以，著名教育家玻利亚说“在教一个科学的分支(或一个理论、一个概念)时，我们应让孩子重蹈人类思想发展中那些最关键的步子.” 以科学思维方法互构问题群情境的发展的主要策略：一是物理问题的认识往往经历由特殊到一般，再由一般到个别的反复过程，是归纳和演绎的统一；二是科学认识的过程一般是模型建构、分析与综合、推理与论证的辩证结合过程；三是物理学科内在的逻辑体系与它的历史发展线索是相统一的.

上述文中仅就“构建教学目标体系”与“创设主体学习活动”两方面作了些阐述，贯穿于学习任务层目标的是知识逻辑，贯穿于学习任务活动的是认知逻辑和思维方法，这就是课堂教学的主线.在具体落实课堂教学时，尚需要进一步理顺的是学习任务层目标与学习任务活动间的协同融合和教与学关系的互构核心——问题群的探究解决.对“互构课堂”中，学评共生的驱动力——多维评价及相互间的关系另行撰文阐述.