在科学探究中建构物理概念的意义——再析“规律-概念一体化探究”教学模式

白振宇

(扬州中学教育集团树人学校 江苏扬州 225002)

1 一体化探究模式的结构

“一体化探究”的基本教学流程图如图1.

图1

从图中可以看出,“一体化探究”模式包含的重要特征要素有:问题、概念、规律(知源性要素)与科学探究(过程性要素).其中问题蕴含概念和规律,概念与规律紧密相联,概念支撑规律的发现、问题的解决;反过来规律、问题又为概念意义的建构(即概念是什么、概念为什么)提供定向与参照,三者交织在探究活动这一共同的“过程载体”中,形成一个“三位一体”的教学模式结构.如在力臂的教学[1]中力臂概念就从属于“杠杆的平衡”这一问题,两者又“寄居”在“研究杠杆平衡的普遍条件”这一探究活动中.

在一体化探究模式中,相关要素间主要存在两种性质的“联系(或关系)”—— 形式逻辑(语义逻辑)关系和行为逻辑(辩证逻辑)联系.依照形式逻辑,“概念是判断(规律就是一种判断)的基础”,“概念明确是正确思维的首要条件,没有明确的概念,就不会有恰当的判断,就不会有合乎逻辑的推理与论证”[2].而辩证逻辑“以概念展开的方式实现概念的发展,是在概念展开为判断、推理的运动中,使原先蕴涵在概念中的矛盾,在判断中以进一步展开的形式显露出来”[3],再通过否定之否定的实践活动,实现螺旋式上升.

2 一体化探究模式的原理

形式逻辑是由固定范畴建立起来的科学体系,是对既成的、凝固的、间断的认识成果进行概括和总结,它适用于对“已知知识”的接受性学习;辩证逻辑是以流动范畴建立起来的科学体系,是抽象和概括人类认识的发展、变化的连续方面,适用于对“未知知识”的发现性学习.

一体化探究模式最主要的设计原理就在于打破传统概念教学中,受制于形式逻辑的“先概念后规律”顺序,转而遵从行为逻辑的“先探究规律,后生成(完善)概念”或在“探究规律中建构概念“的模式.如在力臂概念建立以前就探索杠杆的平衡条件,在没有明确的电阻概念前就研究影响电阻大小的因素,这些显然都不符合形式逻辑,不符合知识的“演绎逻辑”的程序,但却符合“探究行为”的展开逻辑,因此仍然可以实现.

一体化探究模式的实质是将概念教学与规律教学有机地结合起来,将“概念的生成”从属于“规律的发现”这一更“宏大”、更居“上位”的主题,并据此形成具体的探究问题,然后在探究、解决这一问题的过程中,自然地生成、厘清概念的内涵和外延,建构物理概念的意义.如在力臂的教学中,通过重新组织教学资源,将概念的生成教学滞后,而将平衡条件的教学提前,就实现了教学由按逻辑顺序展开转变为按探究顺序展开,使概念的生成也充满了探究意味.可见一体化探究并不神秘,关键在于教师的新课程理念、探究意识是否强烈,以及创造性地使用教学资源的能力是否具备.

3 一体化探究教学的功能优势

一体化探究教学充分利用了“概念”与“规律”间固有的本质联系,遵循了两者间相互依赖、彼此支撑、共同建构 ——这一“知识创新”的基本逻辑,为概念教学提供了新思路,目前笔者已应用此模式成功进行了“力臂” 、“电阻”[4]、“电功率(电功)” 、“比热容”、“(机械)功[5]”等概念的教学,体会到此模式主要有以下几个方面的功能优势.

3.1 有利于物理概念的学习

将概念的生成与物理问题(规律)的探究活动相联结,可以充分利用科学探究的优势来促进学生对概念的学习.

首先科学探究所具有的鲜明、真实、富有探索意味的活动情境易于被学生认同,同时能为概念认知提供必要的心理背景支撑,有利于激发学生进行概念创新的内在动机.

其次一体化探究更注重概念的“生长”过程,它能更有效地整合各类学习资源(经验的、观念的、技能的),通过对资源进行的取舍(依照探究活动的需求)和编排(按照探究活动的内在行为逻辑),使学习资源的组织化、集约化程度更高,其中蕴含的可供概念发现的线索与路径更加清晰,这有利于学生自我发现“概念是什么”,并有效地避免概念理解上的“偏差”.例如,在电阻概念的探究式教学中,通过学习资源重组,我们是在电阻规律已探明的基础上,对导体四个方面的因素(属性)进行综合概括,生成电阻概念的.在此过程中学生清晰地看到,电阻大小是由导体自身决定,与外界的电压、电流无关,表示的是整个导体的导电性能(属性).这样就避免了,传统教学中在没有进行电阻规律的研究,缺乏必要的的事实基础的情况下,先验地将电阻解释为“导体对电流的阻碍作用”,从而造成学生产生“当导体中没有电流时,由于没有了作用对象,因而电阻为零”的错误认识.

最后,一体化教学中的科学探究目标高于“概念的建立”,而指向更“上位”的问题“规律的发现”,这就将概念教学“吸纳”为更高位研究的一个必要的“子研究”,从而以“规律的发现”来为“概念的建立”定向并作意义与价值的阐述,如以“杠杆的平衡条件”来为力臂概念作“价值说明”,能使学生清楚地看到,力臂概念的建立使人们对杠杆的研究从“定性”上升为“定量”,使得探讨杠杆平衡的定量规律成为可能,从而较为深刻地理解“概念为了什么”.正是因为较好地解决了“概念是什么”和“概念为了什么”,才使概念教学摆脱了“为概念而概念”的不足,使概念教学有了实质性的依托,真正落到了实处.

3.2 有利于综合探究素质的培养

一体化探究为学生“塑造”了一个相对完整的探究情境,其中的探索不再局限在规律的探索上,同时还体现在概念的建立上;不但有实验探究,还有理论思辨探究.这样的探究情境更加贴近真实的科学探究活动,“仿真度”更高.因为在现实的科学探究中,概念的确立和规律的发现往往纠缠在一起,相互交织、相互制约,是不可截然分开的.这样的设计其实是将科学家研究的常规模式浓缩在课堂上,重演了一遍,更加符合学生的认知规律.历练其中,学生受到的科学探究的训练是全方位、多层次的,有利于他们综合探究素质的培养.仅就其中的“概念创新”而言,一体化探究模式就引领学生经历了概念的孕育、生成、厘清、转化、表述和发展的全过程,全面展示了任何概念都是在一定事实的基础上,为适应一定的需要而建立的,本身也并非一成不变,不可替代的(如导体的导电性可用“电阻”表示,亦可用“电导”概念来表达).在一体化模式下学习,学生在概念创新的意识(知道何时何处需要新概念,并有概念创新的勇气)和能力(知道如何进行概念创新)上获得的“营养”是“砍头去尾留中间”的传统概念教学所不能比拟的.

3.3 有利于科学探究教学方式的发展

“注重科学探究”是新课程改革的核心理念,随着新课程的不断推进,充盈着探索之乐趣、发现之魅力的课堂生活越来越频繁地出现了;但另一方面探究式教学目前还主要集中在物理规律的学习上,而很少落脚于物理概念的教学中,这一“盲点”无论是在新课标教材中,还是在一线教师的教学实践中表现得都很明显.而一体化探究教学弥补了科学探究方式在概念教学领域中的缺失,扩大了科学探索的作用范围,进一步拓展了学生的探究视野,完备其探究经历,完善其探究素质,丰富了探究教学的类型,无论是从新课程实施质量提升的角度,还是从概念教学理论发展的角度,这都是一个进步.

4 探究式概念教学的设计要领

概念探究教学的设计的“要害”在于“探究问题的设计”和“概念探究路径的设计”.

4.1 关于“问题设计”的要领

基本要领是问题应包含概念,问题的解决要以概念的建立为基础,所设计的问题可以是“规律发现”的直接表达,如力臂教学中的“探究杠杆平衡的普遍条件”,也可以是“规律发现”的间接铺陈,如电功率教学中的“灯的亮度由什么决定”.

其次“问题”应贴近学生的生活,能为学生所理解.

最后“问题”如能激起学生的认知冲突,引发其强烈的探究“内驱力”则更佳.

4.2 关于“概念探究路径”的设计要领

首先要能理清各类学习材料间不同的“逻辑承接关系”,由于概念探究教学往往打破了原来的“先概念、后规律”式的知识演绎顺序,而代之以“在探索规律的过程中、在问题解决的过程中生成概念”的活动逻辑,所以教师要能按照探究活动的逻辑重新审视、组合、编排各类学习资源,设计出一条逻辑严密、环环相扣、运行流畅的“探究路径”.

其次要学会“从学生的视角”去设计探究的路径.学生是探究的主体,教师必须具备“俯下身子,平视学生”的教学设计理念,具有准确评估学生的学识基础、学力水平的能力,具备准确预测学生在相应的问题情境中的思维走向、应对策略、行为模式的能力,并能在“准确评估”的基础上,择取恰当的指导策略,设计出“情境化“的启发导语.

最后要能进行“多向设计”,探究式概念教学的流程往往呈“树型”结构,行至某“节点”时教学面临多种选择,师生根据教学的“现场情况”,从中选择一条作为“实际路径”,为此教师在设计时必须能“基本预知”学生可能的探究路线,并分别进行相关预设,如在力臂教学的“启发铺垫、催生概念”的环节,就有三种不同的“启发路径”的设计.只有遵从以上要领,所设计的探究路径才能做到符合实际,运行顺畅、灵活可调,取得较好的教学效果.

5 结束语

“一体化探究”模式的结构、原理、优势和设计要领的主要理论阐述如上,由于篇幅限制,结合具体课题的详细例解将后续进行.总之,打破“先概念,后规律”教学设计的“思路枷锁”,转而在丰富多彩的探究生活中遵从“心的呼唤”,自然地、多可能地、可复制地生成相关概念,是我们在新课程中必须经历的“阵痛”与“蜕变”,没有什么能够阻挡“人对自由(创生概念)的向往”!“一体化探究”模式终会因其与认知本质的“契合”而生根、发芽!

1 白振宇.“力臂”教学的真正突破口在哪里.中学物理教学参考,2007(4):61

2 金岳霖.形式逻辑(重版).人民出版社,2006.6

3 百度百科,科学,哲学,逻辑

4 白振宇.在科学探究中建构电阻概念的教学尝试与启示.中学物理教与学,2009(3)

5 刘炳升,李容.义务教育课程标准实验教科书·物理 九年级上册.2007.6