探究教学去浅表化的行动研究——以“牛顿第三定律”为例

罗国忠

(广西教育学院教研部,广西 南宁 530023)

探究教学去浅表化的行动研究
——以“牛顿第三定律”为例

罗国忠

(广西教育学院教研部,广西 南宁 530023)

以高一物理“牛顿第三定律”为载体,与一名教师合作开展“三课两改进”的行动研究,共同发掘问题、批判反思、优化改进,通过物理思想、思维和方法的显性化,渐次去除探究教学的浅表化,提升探究教学的内涵度．

牛顿第三定律;探究教学;浅表化;行动研究;物理思想

1 概述

教学问题层出不穷,当原有经验不能奏效、已有办法无能为力时,就需要通过研究来尝试解决．然而,目前中小学研究不容乐观,存在盲目效仿“高大上”专业研究的倾向,导致研究与教学两张皮,没有真正解决教学问题．行动研究有别于专业研究,它重在解决中小学实际问题,特点之一是研究与教学融为一体,而且不拘泥于严格的控制、操作和观测,特别适合中小学教师操作;特点之二是强调合作,包括与校内教师、校外专业人员的合作,毕竟不同人的强项不同,合作才会共赢．笔者作为校外教研员,与一名乐于改革、颇具批判承受力的青年教师合作,以高一物理“牛顿第三定律”为载体进行行动研究,目的是去除其探究教学存在的浅表化问题．研究流程简称“三课两改进”,即该教师在3个班级依次施教“牛顿第三定律”,每节课相隔两天．第一节为初始课,笔者未介入,由教师自主设计;后两节为改进课,教师根据自身反思与笔者评析,优化设计,重新施教．限于篇幅,本文主要聚焦一个探究环节“物体间力的作用是相互的”,其中反思者为执教教师,评析者以笔者为主．

2 第1节课:问题的初步发现

2.1 课堂实录

图1 磁铁之间的相互作用

教师演示磁铁相互排斥或吸引(图1所示),分析两磁极间磁力的相互作用．接着播放穿着溜冰鞋的两人互推都后退的视频,分析两人间推力的相互作用．

之后,教师问全班:除了这些,大家还能想到类似现象吗?学生举了一些实例,如两船上的人互推都后退、两手鼓掌疼、两手搓发热等．

教师归纳总结:由此可见物体间力的作用总是相互的．

2.2 反思与评析

2.2.1 反思

实验简单易行,视频和实例贴近学生生活,学生从体验中发现知识,体现 了“从生活走向物理”的新课程理念．但没有什么新突破,实验比较传统、单一．

2.2.2 评析

(1) 学情把握不准,把学生当成白板．不论是磁铁互斥或互吸,还是溜冰两人互推,都是初中生接触过的现象,很难再引起好奇和兴趣,也无助于冲击、扭转前概念．其实,尽管学生在初中已初步学过物体间力的相互作用,但受认知水平的限制,他们还是将信将疑,因为他们倾向于根据表面现象或效果来判断物体间相互作用力的有无或大小,如容易认可磁极间有相互磁力,因为他们看到磁极相互靠近或远离的现象,但不容易认可物体和地球间有相互引力,因为他们看到物体下落,但没有看到地球上升．也就是说,学生本来就囫囵吞枣、机械记忆,而且还有不少错误前概念,而现在教师仍然采用学生熟知的、易认可的、无异议的简单现象,不仅无法冲击、扭转前概念,也无助于深化、拓展认识．[1][2]

(2) 由几个现象归纳出普遍结论,这是以偏概全,过于简单、粗糙,结论站不住脚．

以上问题归结起来就是浅表化、形式化、简单化,没有什么思维含量．

3 第2节课:问题的初步解决

3.1 课堂实录

教师把路面被汽车破坏的图片投影到屏幕,问:汽车的什么力破坏了路面?多数学生回答:压力．教师追问:除了压力,还有其他力吗?学生面露难色,沉默期待．

图2 车轮与纸屑的相互作用

教师演示,用玩具车的车轮压住纸屑,当车轮转动时,车子前行,纸屑则向后飞出(图2所示),学生发出惊讶声．

教师:根据这个现象可以判断,公路除了受到汽车压力,还受什么力?学生:摩擦力．

教师:车轮对路面产生向后摩擦力,那么路面对车轮呢?学生:向前摩擦力．

教师:也就是说,车轮与地面之间的摩擦力是相互的．大家还能想到其他物体间相互作用力的例子吗?学生举例,如磁铁之间的磁力、搓手时两手之间的摩擦力、鼓掌时两手之间的弹力等．

教师:磁铁之间有相互作用力,容易理解,但是磁铁与铁之间是否有相互作用力呢?学生回答不一,如有、不一定有、没有等．

教师:事实胜于雄辩,不妨做个实验,看磁铁与铁块之间是否有相互作用力．

图3 磁铁与铁块之间相互作用

教师演示实验(图3所示)．

(1) 按住磁铁不动,放开铁块时,铁块向磁铁驶去,说明磁铁对铁块有磁力．

(2) 按住铁块不动,放开磁铁时,磁铁向铁块驶去,说明铁块对磁铁有磁力．

(3) 同时放开磁铁和铁块,两者相互靠近,说明磁铁和铁块之间有相互的磁力．

教师总结:不仅以上事实,而且其他大量事实都表明:物体间的作用力都是相互的．

3.2 反思与评析

3.2.1 反思

(1) 首先通过车轮与纸屑相互摩擦的实验,不仅激发了学生的好奇和兴趣,也化解了车轮与地面是否有相互摩擦力的难点．然后趁热打铁,引导学生联想其他例子,并从一个例子引出前概念,最后通过磁铁与铁块互吸的实验,冲击并扭转前概念,更符合学生认知规律．

(2) 受时间和器材限制,无法做大量的课堂实验,只能在少量现象或实验基础上归纳出初步结论,然后补充说明其他大量事实也表明了这个结论,这样就兼顾了过程和效率的平衡性．

3.2.2 评析

比第1节有所改进,如注重实验或实例的新颖性,有利于冲击、扭转前概念,也有利于深化、拓展认识．但是,老问题部分解决了,又冒出了新的浅表化问题．

首先由具体的少量事实归纳出初步结论,然后由教师补充 “其他大量事实”,最后上升到一般性结论,貌似兼顾了过程和效率,但问题仍然存在．这些抽象笼统的“其他大量事实”究竟是什么?在哪里?学生一头雾水、囫囵吞枣．按照学生认知规律,本应由学生去获取、感知“其他大量事实”,不应由教师凭先学先知的权威地位而越俎代庖,硬性灌输．辩者可能会反驳:学生可能在40min课堂内获取大量事实吗?的确不能．不过,不妨换个词,把“可能”换成“需要”,换个角度想想:学生需要在40min课堂内获取大量事实吗?或一定需要大量事实才能建立结论吗?科学史表明,初始阶段的科学探究未必需要且未必可能穷尽所有事实,但科学家并未就此束手无策,而是对暂时获得的有限现象事实进行思维加工,从中归纳出初步结论,然后根据“自然界同类现象具有相似性”思想,推测其他同类未知现象也应该具有类似结论．这种以有限认识无限的类推法和不完全归纳法,体现了研究方法的简洁美,优点是省时省力,缺点是其结论缺乏确定性、可靠性．不管愿不愿意承认,这就是真实的科学探究．很显然,如果学生的课堂探究定位于真实探究,或接近真实探究,或模拟真实探究,应该处于科学探究的初始阶段,只需要在有限现象基础上获得初步结论,然后谨慎上升到普遍结论．这个谨慎的普遍结论并不是最终的普遍结论,仍是假设性的、暂时性的,有待我们或后人进一步检验．这样做,不仅有利于学生体验认识物理思想、思维和方法,也有利于培养学生的创新精神．

4 第3节课:问题的深入解决

4.1 课堂实录

与第2节类似,教师演示车轮与纸屑、磁铁与铁块等实验,从中得出车轮与纸屑间有相互摩擦力、磁铁与铁块间有相互磁引力．

教师小结并提问:以上例子说明了部分物体间的力是相互的．但是,自然界还有很多力和物体,请大家联系所见所闻,还有哪些物体之间也有相互作用力?学生或独自思考、或相互讨论,举出了很多例子．

教师追问:大家想到了很多相互作用的例子,可见人多力量大．但是,世界那么大,肯定还会有大家想不到的其他情况,那么其他物体间的作用力也会是相互的吗?学生沉默．

教师类比启发:大家回忆一下,央视每年都会发布全国观众对春晚的满意调查结果．作为一名观众,你接受调查了吗?

A学生似有所悟:哦,难道其他情况也是这样?但是……

教师进一步启发:其实,自然界同类现象总是存在一定相似性,因此科学家在研究问题时,也会按照相似性来认识同类现象,根据其中一些现象去认识其他现象．这种方法其实就是物理研究经常采用的不完全归纳法和类推法,优点是简洁了当、省时省力．那么,回到刚才问题,我们已经得知一些物体间的作用力是相互的,那么其他未知物体间的作用力会是怎样的呢?

大部分学生醒悟过来:应该相互、可能相互、大概相互……

教师:大家似乎不太自信．的确如此,如果我们是人类历史上首次研究这个问题,我们这样得出的结论仍然是初步的、假设的、暂时的,还有待进一步检验、修正或完善,这是由不完全归纳法和类推法的局限性所决定的．好在牛顿等前辈经过大量观察和实验,发现物体之间的作用力总是相互的,至今还没有出现反例．如果你不相信,不妨找个反例……

4.2 反思与评析

4.2.1 反思

这节课思路比原来开阔多了,教学理念和教学方法有了重大改变,教学重点不再局限于知识,而是拓展到知识的形成过程,让学生知道知识的来龙去脉,体验和应用物理思想、思维和方法．但是,由于第一次尝试新方法,操作还不熟练,学生参与面不够广,一旦有学生回答出自己满意的答案,自己就想收场,尽快进入下一环节,其他学生就失去表现机会,而一些学生也习惯了过去的灌输教学,依赖性比较强,思维没有完全激活,讨论没有预想活跃．尽管还有不足,但新的收获还是让自己很兴奋,希望继续得到有益的指导．

4.2.2 评析

以物理思想、思维和方法的显性化去除探究教学的浅表化,使探究更加真实、自然,更加充实而有内涵．教师通过降低自己先学先知的知识权威,把知识形成过程充分展开,在关键点用物理思想、思维、方法启发引导,因此学生学到的不再是僵化的知识,还有高价值的思想、思维和方法,以及积极的情感体验．由于是初次尝试新教法,免不了出现教师驾驭不熟练,以及学生仍有依赖性、参与面不广的现象,这是可预料的发展中问题,解决这些问题需要教师不断实践、反思、改进．

5 结语

这次行动研究与教学融为一体,教师在研究中教学、在教学中研究,不需要做额外多余的无用功,只是在原有备课、上课和评课等教研形式的基础上,加强了交流合作、问题挖掘和批判反思,以物理思想、思维和方法的显性化逐步去除探究教学的浅表化,提升了探究真实度和内涵度．问题虽然没有完全解决,但一节比一节效果好,而且还在螺旋上升之中,因此获得学校和教师的点赞,认为研究内容、方式和成效“接地气”,颠覆了原先“教育研究中看不中用”之偏见．这是一次良好开端,相信只要持之以恒,使之常态化,从身边点滴入手,以研究的态度来审视,以研究的手段来处理,解决的问题会积少成多,教学也就有了高度、广度、深度和厚度,这对学生和教师的发展都是双赢,何乐而不为呢?

1 张春斌.关于“牛顿第三定律”迷思概念的调查研究[J]. 中学物理教学参考, 2014(5):49-51.

2 郑青岳.从学生前概念的角度谈牛顿第三定律的教学[J].中学物理教学参考,2014(9):22-24.

本文系广西教育科学“十二五”规划2013年度广西普通高中课程改革专项课题“高中物理探究教学有效性的实践研究”(2013ZJJ042)成果之一．

2016-12-09)