唐 洋
(上海市南洋模范中學(xué) 上海 200032)
本次公開(kāi)課于2021年9月16日確定主題,直至11月30日開(kāi)課,整個(gè)備課過(guò)程歷時(shí)兩個(gè)半月,教案較大幅度地修改了21稿,共試講4個(gè)班,教研員與教研組教師們多次參與聽(tīng)課磨課,期間嘗試自制實(shí)驗(yàn)器材,去以五金店著稱上海灘的北京東路選購(gòu)各類彈簧……
回眸整個(gè)備課過(guò)程,可謂曲曲折折,比如在網(wǎng)上無(wú)法挑選到勁度系數(shù)適合實(shí)驗(yàn)的彈簧,跑了大街小巷也無(wú)功而返,自制教具效果不佳,試講效果差強(qiáng)人意等等,這些困難著實(shí)讓筆者受到了不小的打擊.但正是因?yàn)檫@些不順暢,各種原有隱藏著的教育教學(xué)問(wèn)題就開(kāi)始在各個(gè)環(huán)節(jié)暴露出來(lái),顯得別有一番價(jià)值,更有幸能在特級(jí)教師桑嫣老師和周靖毅老師的指導(dǎo)下,不斷地進(jìn)行反思與調(diào)整,將問(wèn)題逐個(gè)化解,才讓最后的公開(kāi)課取得了一定的突破與成功,受到的啟迪頗多.
關(guān)于教學(xué)目標(biāo)的定位,可以基于《課程標(biāo)準(zhǔn)》,再結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況,進(jìn)行適度超越[1].就本節(jié)課而言,依據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求:學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解胡克定律;在實(shí)驗(yàn)中體會(huì)控制變量的思想;學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的記錄與分析方法,能根據(jù)證據(jù)得出結(jié)論;知道實(shí)驗(yàn)存在誤差.
基于《課標(biāo)》,根據(jù)我校學(xué)生基礎(chǔ),提出希望通過(guò)課程進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的進(jìn)階版目標(biāo):
(1)如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力(基于科學(xué)探究,結(jié)合科學(xué)思維,創(chuàng)獲作為結(jié)論的知識(shí));
(2)如何尋找證據(jù),并得出相應(yīng)的結(jié)論(證據(jù)意識(shí));
(3)如何組織語(yǔ)言,符合邏輯地表述觀點(diǎn)(解釋、交流能力);
(4)如何評(píng)價(jià)結(jié)論獲得過(guò)程中存在的可改進(jìn)之處(質(zhì)疑、反思的批判性思維).
根據(jù)教學(xué)目標(biāo),擬定需要學(xué)生經(jīng)歷的主要認(rèn)知環(huán)節(jié)如下:
(1)根據(jù)學(xué)科現(xiàn)象提出可以研究的學(xué)科問(wèn)題,在討論中形成初步的實(shí)驗(yàn)方案;
(2)基于初步的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,在探究過(guò)程中不斷調(diào)整研究方略,獲得數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理;
(3)對(duì)數(shù)據(jù)偏差進(jìn)行分析,并由實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論,反思結(jié)論得出的過(guò)程所存在的不足,訓(xùn)練其批判性思維能力,最終拓展到普遍的結(jié)論,經(jīng)歷不完全歸納法的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程;
(4)由科學(xué)結(jié)論到實(shí)際生活的應(yīng)用與拓展,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的認(rèn)知能力,將物理知識(shí)升華為物理觀念.
此外,本實(shí)驗(yàn)作為高中階段第一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn),除了通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出胡克定律,了解實(shí)驗(yàn)思想、方法等技術(shù)性問(wèn)題之外,還需在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中讓學(xué)生感受實(shí)驗(yàn)與推理相結(jié)合的研究方法(此處主要借助不完全歸納法),最終獲得結(jié)論.學(xué)生需要在整個(gè)過(guò)程中充分經(jīng)歷觀察、猜想、實(shí)驗(yàn)、歸納、交流、反思等環(huán)節(jié),像科學(xué)家一樣體驗(yàn)概念和規(guī)律的建立過(guò)程[2].
在考慮了培養(yǎng)目標(biāo)之后,就要著手分析學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn):彈簧形變后產(chǎn)生彈力是一種常見(jiàn)現(xiàn)象,學(xué)生在生活中都有或多或少的觀察與經(jīng)驗(yàn)積累.那么經(jīng)歷怎樣的認(rèn)知過(guò)程才能從生活經(jīng)驗(yàn)中演繹出學(xué)科認(rèn)知的切入點(diǎn)?
這需要辨析所研究的問(wèn)題的學(xué)科特征,一般需要經(jīng)歷對(duì)學(xué)科問(wèn)題的知識(shí)與認(rèn)知特征進(jìn)行重新審視的認(rèn)知思考.就本認(rèn)知內(nèi)容而言,可以通過(guò)對(duì)基于源問(wèn)題的認(rèn)知特征或認(rèn)知方式的思辨來(lái)抉擇要明晰的認(rèn)知途徑或方法,由此演繹出具有認(rèn)知意義的探究過(guò)程.
首先是對(duì)知識(shí)的認(rèn)知序思考:有效梳理與思辨學(xué)科現(xiàn)象的現(xiàn)象特征或?qū)傩约捌涑梢蚴切纬山馕鑫锢韺W(xué)科問(wèn)題的認(rèn)知思路的重要切入點(diǎn).基于現(xiàn)象構(gòu)成元素的梳理、現(xiàn)象生成條件的把脈、現(xiàn)象內(nèi)涵的外化表征、現(xiàn)象本源的成因解析等,以此演繹出學(xué)科的知識(shí)性問(wèn)題,即“是什么”“怎么樣”“為什么”:什么是彈簧彈力?彈簧彈力有什么規(guī)律?為什么形變會(huì)產(chǎn)生彈力?
最后根據(jù)上述對(duì)知識(shí)序與教學(xué)序的認(rèn)知梳理,形成了以問(wèn)題鏈形式開(kāi)展的課堂教學(xué)設(shè)計(jì).
認(rèn)知任務(wù)1:溫故知新(“是什么”)
認(rèn)知活動(dòng):回顧彈力的定義與產(chǎn)生過(guò)程,作為后續(xù)認(rèn)知的起點(diǎn).
設(shè)問(wèn):(1)什么是彈力?
(2)彈力是怎么產(chǎn)生的?
(3)物體發(fā)生形變是否就一定存在彈力?
認(rèn)知任務(wù)2:現(xiàn)象成因剖析(“為什么”)
認(rèn)知活動(dòng):透視學(xué)科現(xiàn)象的成因.
聽(tīng)劉麗芳這么一說(shuō),歐陽(yáng)鋒額頭上直冒虛汗,心想這下糟了,看來(lái)自己真的進(jìn)錯(cuò)了房門(mén)上錯(cuò)了床,只覺(jué)渾身燥得厲害。
設(shè)問(wèn):為什么彈性形變恢復(fù)原狀會(huì)產(chǎn)生彈力?
認(rèn)知任務(wù)3:現(xiàn)象屬性與特征梳理(“怎么樣”)
認(rèn)知活動(dòng)1:在思辨中形成認(rèn)知方略.
設(shè)問(wèn):(1)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn),同一彈性物體,形變?cè)酱螅a(chǎn)生的彈力越大.那么,彈力與形變之間存在怎樣的定量關(guān)系?
(2)生活中很多是微小形變,直接研究難度較大,先研究可以發(fā)生明顯形變的彈簧.你會(huì)如何利用彈簧研究彈力與形變大小的定量關(guān)系?
(3)需要測(cè)量什么物理量?如何測(cè)量?
認(rèn)知活動(dòng)2:策劃實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.
(1)給定刻度尺、砝碼(50 g,10 g若干)、鐵架臺(tái),根據(jù)給定的器材,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,并完成測(cè)量.
(2)在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,你會(huì)如何尋找彈力與形變量的關(guān)系?
(3)你會(huì)如何進(jìn)行誤差分析?
認(rèn)知活動(dòng)3:對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深度發(fā)掘.
設(shè)問(wèn):(1)圖像的斜率具有怎樣的物理意義?
(2)勁度系數(shù)κ與哪些因素有關(guān)?給定直徑、粗細(xì)、材質(zhì)不同的彈簧,請(qǐng)根據(jù)本節(jié)課所給的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),尋找證據(jù)支持你的猜想.
認(rèn)知活動(dòng)4:理論聯(lián)系實(shí)際,布置單元探究任務(wù).
長(zhǎng)期單元探究任務(wù):(1)以圖片形式展示火車(chē)、轎車(chē)、自行車(chē)中的減震彈簧,要求比較各彈簧的勁度系數(shù),并尋找證據(jù)支持自己的觀點(diǎn);
(2)調(diào)查生產(chǎn)生活中所用彈簧的形狀及使用目的,并制作展示海報(bào);
(3)制作一個(gè)簡(jiǎn)易彈簧測(cè)力計(jì),用胡克定律解釋其原理,并完成對(duì)生活中常見(jiàn)物體重力大小的測(cè)量,形成探究報(bào)告;
(4)嘗試設(shè)計(jì)其他的實(shí)驗(yàn)方案探究該課題,對(duì)比各種方案的優(yōu)劣之處,形成一份演講稿,用PPT形式展示.
教師本體性知識(shí)要強(qiáng)化,這是將真實(shí)的科學(xué)探究注入物理課程,是真正開(kāi)始教物理的必要前提之一.
作為一線教師,我們?cè)趯W(xué)生時(shí)代學(xué)習(xí)了物理學(xué)知識(shí),但隨著科技的發(fā)展,人類對(duì)自然現(xiàn)象的本質(zhì)有了進(jìn)一步的深入研究,原有的不少概念如今被修正了,由此就要求教師腦海中原有的學(xué)科本體知識(shí)需要與時(shí)俱進(jìn)地更新,一來(lái)避免出現(xiàn)科學(xué)性錯(cuò)誤,二來(lái)能讓深度的物理學(xué)習(xí)在課堂中發(fā)生.
在本節(jié)課備課過(guò)程中,按照桑老師和周老師的要求,前期查閱了與所講授知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的學(xué)科本質(zhì)知識(shí),比如明確 “彈力是怎么產(chǎn)生的”以及“彈力的成因”是兩個(gè)不同的學(xué)科問(wèn)題,前者是“彈性物體恢復(fù)原狀產(chǎn)生的力”(表象),后者是“分子間的電磁作用力”(本質(zhì)),兩者是不能混淆的,否則會(huì)出現(xiàn)科學(xué)性錯(cuò)誤.這就要求教師在講授彈力、摩擦力等宏觀作用力前,要能從其微觀本質(zhì)機(jī)理(電磁相互作用力)的角度進(jìn)行深度備課.而為了學(xué)生能夠接受,由此生成的教學(xué)內(nèi)容則要能“輕輕放下”,即根據(jù)學(xué)生的程度,適度點(diǎn)擊現(xiàn)象本質(zhì),但不用過(guò)度展開(kāi),這樣既可以避免由于學(xué)生學(xué)科本體知識(shí)不足導(dǎo)致的聽(tīng)課困難,又能讓學(xué)生對(duì)學(xué)科本體性知識(shí)有一定深度的了解.
除了對(duì)學(xué)科本體知識(shí)的把握以外,教師對(duì)知識(shí)的特征也要有清晰的認(rèn)知.胡克定律屬于較為典型的“經(jīng)驗(yàn)性現(xiàn)象規(guī)律類知識(shí)(側(cè)重是什么、怎么樣)”,與“哲學(xué)層面的概念抽象,微觀解釋類知識(shí)”(側(cè)重為什么)的物理結(jié)論有所不同(前者偏工程學(xué)視角,后者偏理論物理學(xué)范疇).如果能明晰知識(shí)的特征,在教學(xué)中才能對(duì)相應(yīng)的結(jié)論分類處理,并選擇合適的教學(xué)方式,生成邏輯指向明確的課堂教學(xué).
倘若進(jìn)一步審視以胡克定律為代表的“現(xiàn)象→規(guī)律”的經(jīng)驗(yàn)型規(guī)律,往往容易只看到現(xiàn)象的表面,或者現(xiàn)象的部分,容易存在一定的片面性,屬于古典的科學(xué)研究方式,與近代的“理論推演→實(shí)驗(yàn)”的科學(xué)研究認(rèn)知路徑存在差異,由此生成的課堂教學(xué)也會(huì)遇到一定的挑戰(zhàn).
比如在試講的誤差分析環(huán)節(jié),遇到了學(xué)生作的F-x(彈簧彈力與形變量)圖像并不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),而且是呈現(xiàn)整體向上偏移的情況,一開(kāi)始筆者簡(jiǎn)單地將其處理為“實(shí)驗(yàn)誤差”,查閱一些資料后也僅了解到“彈簧自重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響”,但這樣的簡(jiǎn)單處理其實(shí)犯了科學(xué)性的錯(cuò)誤.
經(jīng)過(guò)桑老師在備課階段的指導(dǎo)后,筆者才意識(shí)到:測(cè)量中的偶然誤差,根據(jù)誤差理論,偏大偏小的概率基本一致,因此,作圖后直線并不會(huì)出現(xiàn)向某一方向偏移的情況,而如果直線向某側(cè)整體偏移,說(shuō)明是有其他干擾因素存在.
現(xiàn)實(shí)生活中的彈簧是有重量的,如果考慮形變過(guò)程中其質(zhì)心的移動(dòng)情況,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),由于懸掛鉤碼的施力點(diǎn)位于彈簧的下端,而力的作用點(diǎn)附近部分所發(fā)生的相對(duì)形變較大,導(dǎo)致彈簧上端被拉開(kāi)的距離小,下方被拉開(kāi)的距離大,造成彈簧質(zhì)量分布變化,因而在被向下拉長(zhǎng)的過(guò)程中,其質(zhì)心卻發(fā)生了上移,最終會(huì)出現(xiàn)測(cè)量圖像的整體偏移現(xiàn)象.當(dāng)年胡克也發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問(wèn)題,并考慮到了這個(gè)質(zhì)心移動(dòng)的因素,對(duì)此進(jìn)行了修正,最終才得到了正比的關(guān)系.
在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中,為了減小質(zhì)心偏移所產(chǎn)生的誤差,應(yīng)選擇質(zhì)量盡可能小的彈簧,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后,會(huì)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量越小的彈簧獲得的圖像越接近正比,因而可以推論出,當(dāng)彈簧質(zhì)量為零,即是一根理想模型的輕彈簧時(shí),會(huì)滿足正比關(guān)系.
對(duì)物理規(guī)律是如何獲得的,學(xué)生和教師都要能像科學(xué)家一樣地進(jìn)行思考.這就需要教師深諳學(xué)科知識(shí)探究的歷史,知道科學(xué)家們?cè)龅竭^(guò)的問(wèn)題.這樣才能開(kāi)拓自身學(xué)科視野,增厚學(xué)科底蘊(yùn),在課堂上做到厚積而薄發(fā).此外,唯有教師真正地進(jìn)入了物理學(xué)探究的世界,面對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的各種問(wèn)題,或者是有深度的提問(wèn)時(shí),才接得住,師生也有可能?chē)@問(wèn)題進(jìn)行深入的探討,讓真正的物理探究發(fā)生,否則只會(huì)因?yàn)榻處煴倔w性知識(shí)火候不到位,讓討論與探究都停留于現(xiàn)象的表層,看似進(jìn)行了探究,實(shí)則是“偽探究”.
此外,教師也應(yīng)意識(shí)到,現(xiàn)如今的學(xué)生能廣泛接觸到各種信息,其前期的學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備并非“一無(wú)所有”,所以,如何備學(xué)生,需要教師進(jìn)行恰當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè),比如可以在準(zhǔn)備下一個(gè)階段的授課前,教師有意識(shí)地與學(xué)生進(jìn)行交流,了解他們對(duì)之后所要講授的學(xué)科知識(shí)的了解程度,有點(diǎn)“課前測(cè)”的意味,以此為學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn),再進(jìn)行備課.
課堂教學(xué)質(zhì)量的觀察點(diǎn)并非僅僅停留在“教師講得怎樣”,更要關(guān)注學(xué)生回答的“質(zhì)量”.其中“質(zhì)”是指學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的外顯化行為表現(xiàn)——聽(tīng)講神態(tài)(是否全神貫注、興趣盎然)、表述情況(是否邏輯清晰、用語(yǔ)規(guī)范精準(zhǔn))、付諸筆端(能否用學(xué)科語(yǔ)言流暢表達(dá)).“量”則體現(xiàn)在有多少學(xué)生能夠回答(是否能集體回答、課后班級(jí)作業(yè)反饋的情況).
與此同時(shí)就要適度弱化教師對(duì)課堂的主導(dǎo)地位,不過(guò)度關(guān)注教學(xué)框架,聚焦學(xué)生的生成性問(wèn)題.課堂教學(xué)需要通過(guò)教師的引導(dǎo)完成知識(shí)的教學(xué)目標(biāo),但不宜過(guò)“度”——只關(guān)注知識(shí)本身教學(xué)是否完成,而忽視學(xué)生學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問(wèn)題.教學(xué)的對(duì)象是學(xué)生,而不是知識(shí),知識(shí)是培養(yǎng)學(xué)生的載體,建立概念的過(guò)程是橋梁,最終通向培養(yǎng)學(xué)生高階思維的彼岸.
這就需要教師將課堂教學(xué)關(guān)注點(diǎn)由知識(shí)轉(zhuǎn)移到學(xué)生,面對(duì)學(xué)生的回答,我們要做到真正在聽(tīng),并給予反饋和評(píng)價(jià).課堂教學(xué)中,當(dāng)教師提出問(wèn)題,我們心中會(huì)有一個(gè)期望的答案,這時(shí)候,提問(wèn)就像是在開(kāi)彩票,有學(xué)生答對(duì)了,我們就中獎(jiǎng)了,因?yàn)檫@個(gè)期盼的答案可以讓課堂流程得以推進(jìn),卻忽略了學(xué)生回答中出現(xiàn)的思維火花,尤其面對(duì)學(xué)生的回答并不是我們預(yù)設(shè)的答案(往往其中也有部分合理性),我們就會(huì)選擇忽視,久而久之,學(xué)生會(huì)覺(jué)得無(wú)趣,因?yàn)榻處焹H關(guān)注自己需要的那個(gè)答案,并沒(méi)有關(guān)注自己的想法.有效的課堂對(duì)話,教師首先要做到用心聽(tīng)其思維,學(xué)生的回答常常是不完整,但部分合理,這時(shí)候教師就要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的評(píng)價(jià)處理:先“評(píng)”——回答好在哪里,不好在哪里;后“價(jià)”——進(jìn)行學(xué)科思維的引導(dǎo),指明進(jìn)一步思辨的路徑.在師生、生生的思維互動(dòng)中,逐步達(dá)成共識(shí),完成科學(xué)探究的過(guò)程,于每一次問(wèn)答中潛移默化地提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng).
教師應(yīng)該盡量少講,哪怕糾錯(cuò)的環(huán)節(jié),也讓學(xué)生們相互指出.當(dāng)一位同學(xué)起身表達(dá)自己的觀點(diǎn),其中有明顯的科學(xué)性問(wèn)題時(shí),教師不要急于下論斷“對(duì)”或“錯(cuò)”,可以讓其他同學(xué)來(lái)評(píng)價(jià),通過(guò)生生之間的互動(dòng)來(lái)完成概念漏洞的填補(bǔ).充分經(jīng)歷元認(rèn)知中的反思環(huán)節(jié),讓師生“一對(duì)一”的對(duì)話擴(kuò)容到“一對(duì)多”甚至“多對(duì)多”的范圍,放大課堂問(wèn)答的范圍,提升效益度,讓盡可能多的同學(xué)在思維碰撞中獲益.與此同時(shí),對(duì)于學(xué)生表述的不規(guī)范性,由于其他同學(xué)未必能準(zhǔn)確糾正,這個(gè)可以由教師來(lái)完成.
為了讓學(xué)生能充分地表達(dá),課堂設(shè)問(wèn)還要講究技巧,目標(biāo)要指向有效思維,避免錯(cuò)判斷式、填空式提問(wèn),多問(wèn):“怎么樣”“為什么”“怎么做”“你獲得結(jié)論的思維依據(jù)是什么”等能打開(kāi)思維空間的問(wèn)題.
比如教學(xué)初稿中的設(shè)問(wèn):
(1)物體發(fā)生形變,是否就一定存在彈力?
(2)彈力與形變有什么關(guān)系?
(3)什么是形變?
(4)什么是彈簧的彈力?
試講時(shí)學(xué)生回答過(guò)程中興趣度不大,甚至有同學(xué)自顧自地玩兒彈簧,不聽(tīng)課.
公開(kāi)課調(diào)整為:(1)彈力是怎么產(chǎn)生的?(2)人站在教室的地板上,我們并沒(méi)有觀察到地板形變,人與地板間卻有彈力存在.物體發(fā)生形變是否就一定存在彈力?(3)為什么彈性形變?cè)诨謴?fù)原狀的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生彈力?(4)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn),同一彈性物體,形變?cè)酱?,產(chǎn)生的彈力越大.那么,彈力與形變之間存在怎樣的定量關(guān)系?(5)你會(huì)如何利用彈簧研究彈力與形變大小的定量關(guān)系?(6)測(cè)量什么物理量?(7)如何測(cè)量?開(kāi)課過(guò)程中,學(xué)生興趣度很高,爭(zhēng)先回答,原因是課堂設(shè)問(wèn)恰當(dāng), 學(xué)生的思維就被激活了,他們對(duì)問(wèn)題感興趣,愿意表達(dá),課堂氣氛熱烈.
每一次的公開(kāi)課教學(xué),都是自我挑戰(zhàn)與突破的契機(jī).在過(guò)程中遇到的一樁樁困難,實(shí)則昭示了一次次成長(zhǎng)的機(jī)會(huì),我們可以借此反思原本習(xí)以為常的教學(xué)行為,促使自己洞悉未曾發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,更能在經(jīng)驗(yàn)豐富的同儕指導(dǎo)下,覓得化解的良方.每解決一個(gè)問(wèn)題,我們就會(huì)收獲專業(yè)的成長(zhǎng)與發(fā)展,進(jìn)而愈發(fā)理解教育教學(xué)的本質(zhì).在開(kāi)設(shè)公開(kāi)課后,并不意味著結(jié)束,反而是一個(gè)新的開(kāi)始,我們可以把公開(kāi)課里體悟到的教育教學(xué)理念、教學(xué)技巧融入家常課中,力求優(yōu)化后續(xù)的每一節(jié)物理課.而這也是公開(kāi)課真正的目的,給教師以成長(zhǎng)的平臺(tái),在不斷提升自我的過(guò)程中,讓學(xué)生收獲更優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)體驗(yàn).