真质疑引发真论证 真思考促进真发展——品评区级研究课“功的再认识”

张春丽

（北京市朝阳区教育研究中心，北京 100023）

为了促进学生深度思考、善于质疑等优秀思维习惯的养成，为了促进一线教师在新一轮课改背景下课堂教学设计水平的提升，推动核心素养在课堂主阵地的生根、开花和结果，前不久笔者主持了一节区级研究课.本节课由北京市黄冈中学朝阳学校的周佩佩老师执教，内容是高一“功”的新授课.本节研究课的课题是“功的再认识”，课时40min.本节课是人教版必修2教材第8章“机械能守恒定律”的首节课堂教学.［1］

1 设计框架：从初中“功”到高中“功”的进阶

教学设计在架构时，首先应考虑的是本节课的起点，即教学的第一步将从哪里迈出？学生已经具备了哪些认知基础；其次是本节课的目标，即教学将抵达哪里？学生将要达到怎样的认知水平？唯如此，教学设计才可能找到最佳的进阶路径和设计方案.

1.1 起点——学生已有的认知

第一，学生初中已经学习了“功”的概念，已知功的概念及定义式W=F l，对功的两要素即“力”与“力的方向上移动的距离”有着比较清楚的认识.［2］

第二，学生初中已经有了“能量”的概念，并且初步了解了能量的若干形式，对“不同形式的能量是可以转化的”也有了初步的了解，但是对功与能量的关系还没有认知.

第三，从该阶段学生的认知特点来看，还缺乏深度思考的习惯，且存在一定的思维障碍.广西师范大学硕士研究生黄铅斐，在关于《高一学生在物理问题解决中的思维障碍》的研究中，得到的结论是：物理前概念的干扰、思维定势的影响、物理规律公式化的不熟练以及思维的片面性这4种思维障碍对高一学生物理学习的影响是不可忽视的.［3］

1.2 目标——期望学生将要达成的认知

第一，学生能明确为什么要学习“功”这个概念，引发学生对新知价值层面的认知，点燃学生思维的内驱力，促进学生的认知进阶.

第二，学生能深入比较初中“功”与高中“功”概念的“变”与“不变”，引发学生的辩证思维，促进学生对概念的深度理解、融通与进阶.

第三，学生能通过辩论、争论，走出思维定势，深刻体会功是“标量”的根由，引发学生的批判性思维，促进学生的深度思考与思维进阶.

1.3 框架——驱动学生深度思考的认知逻辑

“能量”是物理学中十分重要的观念之一，也是贯通物理学乃至自然科学各领域的共同概念之一，而与“能量”密切相关、如影随形的概念就是“功”，可见“功”这一概念的教学意义和价值.

物理概念是物理学最重要的基石，没有物理概念就谈不上物理学，深入理解物理概念是物理学习中十分重要的环节.对于一个物理概念的学习，就要领会它的产生、表述、理解、应用以及概念的再发展与整合等等，因此往往需要经历若干教学环节才能完成.反之，如果某些环节不到位，就容易引起学生认知上的偏差甚至是硬伤.现实的概念教学也确实存在“速成”的现状——概念“横空出世”，解题训练“喧宾夺主”，给学生后续的认知发展留下了不少缺憾甚至障碍.

本节课的教学，由于初中已有“功”的概念，所以高中阶段许多教师对“功”这节课的教学处理流程往往是：复习初中概念W=F l的内容→创设一个斜拉力（设力与运动方向的夹角为α）求算功的情景→根据力的分解导出公式W=Flcosα→从夹角α范围出发讨论功的正负→简单说明功是标量→合力功的计算方法→训练一些求算功的练习题.这样的教学流程基本呈现了“快速传授知识、换取充足时间、练习巩固知识”的教学样态.在此样态下，学生往往获取的是单一的、浅表性的知识，很难引发学生的深度思考，更谈不上从素养层面来发展学生的高阶思维能力了.这也是当前教学中一直普遍存在的顽疾.

开设本节“研究课”的活动目的也是想在这一顽疾的攻坚上作些引领性的尝试.本节课采用的是“前概念→概念”的概念教学策略.［4］即高中“功”的概念基于初中“功”的概念的基础，采用比较、进阶的方式策略性地展开.

基于上述考虑，本节课的课题定为“功的再认识”，内容框架为“三问”的结构模式，如图1所示.

图1

2 教学实录：真质疑引发真论证，真思考促进真发展

在上述设计的“三问”驱动下，本节课的教学实操环环相扣，不少“生成”超越了“预期”.以下简介几个主要的教学片断.

2.1 教学片断1：为什么要学习“功”的概念？

本节课开始，周老师先让学生回顾初中“功”的概念之后，就很自然地抛出了问题“看来，同学们都知道了功的概念，但是大家想没想过，物理学为什么要引入功的概念？这个概念能帮我们干什么事？”课堂实况是学生“面面相觑”，感觉从来没思考过这个问题，听课的教师们身临其境，设身处地也“像学生一样思考”时确实也感觉到：这的确是个很基本的问题，从逻辑上讲，都不知道这个概念能帮自己干什么事，学它何用？显然，基于价值层面的引发，学生思维的内驱力被发动.

有学生颤颤地回答：“可能是它很重要吧”.周老师追问：“重要性体现在哪里？”，显然学生不知道.在“迫切想知道”的情境下，周老师给学生一篇关于功的概念建立的物理学史材料，学生们了解到要比较 “蒸汽机干了多少活”、“蒸汽机消耗了多少燃料”、“蒸汽机的工作效率”等.从这些“需要”出发建立了“功”的概念，了解了前辈们在工业革命时期构建这一概念的历程，体会了其中蕴含的思维过程和思维方法.学生第1次领悟到用两个熟悉概念的“乘积”来定义一个意义非凡的概念真的很神奇.这时黑板上出现了两个公式，很快就发现有学生感叹这一方法和“比值法”定义速度、加速度这些新概念，其处理方法有相似之处时，现场听课的教师们都能浓浓地感受到学生思维上“惊喜的获得感”，更可贵的是，“乘积法”定义新概念与前面学过的“比值法”定义新概念、甚至“加减法”定义合力分力新概念等方法的关联，何尝不是物理观念、物理思想方法的融通、提炼和升华？也不得不赞叹“物理运算法则”的丰富内涵.与此同时，学生应该能够强烈感受到：相对于初中对功的认识，高中的认识着实迈上了一个新的台阶.当然，也为后续“冲量”概念的学习奠定了较好的认知基础.

2.2 教学片断2：计算功时为什么要从“距离”进阶到“位移”？

常规教学对这一环节上的处理基本采用的都是“隐性处理”，即不作特别交待，不考虑前概念的影响，不考虑学生从初中到高中对这一“变化”的困惑和进阶，以至于运用功的计算公式在判断角度α到底是锐角还是钝角时，常常会出现模棱两可的情况，更没有考虑这一变化背后所隐含的思维发展价值.

本节课在创设了“马斜拉雪橇前进时如何求算拉力的功”这一情境后，学生在充分独立思考后，提出了分解力的方案，然后由于一分力做功，另一分力不做功，进而导出功的计算公式W=F lcosα后，周老师在引导学生进一步确认公式中各物理量的含义时，追问学生怎样确切定义这里的角度α？在一步步追问之下，学生不得不一步步阐述为“角度α是力F与位移l方向之间的夹角”时，学生们恍然大悟：初中功的计算公式中“距离”的概念不够用了，在更广泛的情况下，计算功必须得运用“位移”了！从“陷入困境”到“想方设法走出困境”的思维历程中，自然而然从“距离”进阶到“位移”，非常完美且印象深刻.

周老师接着环环相扣地强调和追问：“看来功的概念离不开位移，那么再回到马斜拉雪橇前进时如何计算拉力的功问题中来，除了采用咱们刚才分解力的办法求算功，你还有别的办法吗？”从课堂实况看，学生很快就又想到了“分解位移”的方法，学生们很开心，接着周老师再画龙点睛地总结：从W=Fcosα l到W=F lcosα，这不仅仅是一个数学恒等式的变形，而是处理问题角度和方法的不同.更难能可贵的是，周老师还没有停止追问，又抛出一个融通性很强的问题来点燃学生的思维：“初中的W=F l与高中的W=F lcosα，貌似不同了，难道初中的公式错了？你能找出其中的奥秘吗？”学生们七嘴八舌后，纷纷表示：其实初中的公式没错，第一，可认为初中是高中的特例，即α=0时的情况；第二，可认为两者是一回事：力乘以力方向上的位移.这种从“看山不是山”到“看山还是山”的“同中求异、异中求同”的思维过程，抽象出其最本质的东西，不正是“比较”思维的精髓吗？不正是在扎扎实实地推进学生的高阶思维吗？在场听课的教师们也能着实感受到：把学生的思维活动推进到这样的层次真是过瘾.

2.3 教学片断3：功究竟是标量还是矢量？

对于功究竟是标量还是矢量，有一部分学生往往到了高三仍模糊不清，究其原因就是在这个概念起始环节的理解上就出现了模糊和偏差，这也是前述教学顽疾的必然结果.本节课直击学生理解上的难点，不一味追求课程知识内容的进度，而是把“真理解、真思考、真发展”放在教学目标的核心，甚至特意“慢节奏”处理，从课堂的生成情况看，慢的有价值.课堂上学生的表现也不断让听课的教师们“大吃一惊”.

第1次让教师们“大吃一惊”的是，当周老师问学生：“你认为功是标量还是矢量，请说出你的理由”时，竟然有60%左右的学生认为是矢量.理由是“因为功有正负，自然是矢量”.许多教师在后来的评课环节感叹：自己没有意识到此处竟然是这么多学生的困惑点，学生对失量的认识如此片面、定势如此强.并纷纷表示：这里如果没解决好，就错失了最佳时机，难怪后来总是出问题，看来不能一味求快.

第2次让教师们“大吃一惊”的是学生的论证表现.在个人自由发言的论证环节，当一个学生认为功是标量时，他给出的理由是“不能光看功有正负就认为功是矢量.温度也有正负呀，但是温度是标量.而且，功既然与能量密不可分，能量显然是标量，所以功应该也是标量”.听课的教师们啧啧称叹.许多教师在后来的评课环节感叹：孩子们论证的逻辑性真强.看来以后要多给孩子们机会让他们“讲理”，物理肯定会越学越好.

第3次让教师们“大吃一惊”的是学生关于矢量判据的认知.当周老师让学生们根据自己的观点，分成“功是标量”和“功是矢量”两个阵营后，孩子们各说各的理，陷入僵持阶段.周老师启发孩子们要追根溯源，最有力的证据是找到标量和矢量的界定标准时，孩子们几乎一个声音回答：“不仅有大小、还有方向的物理量是矢量”.周老师反问学生：“对吗？”孩子们坚持“对！”周老师启发孩子们翻阅教材，当第一个找到教材对矢量定义的学生发出惊叹的同时不由自主大声念出来：“必须在相加时得满足平行四边形法则的才是矢量”.有的教师在后来的评课环节坦言，自己都没注意到学生在学习中根本就没在意对矢量定义的这些细节，难怪学生总弄不清楚电流、磁通量等究竟是标量还是矢量了.

第4次让教师们“大吃一惊”的是学生论证之后的“自相矛盾”.在两大阵营对垒的环节，周老师降低难度、搭建了如下一个问题情境.

一个质量m=1k g的质点，受到F1=3N和F2=4N相互垂直的两个力的作用，由静止开始发生了s=1m的位移，请以此为例说明功是标量还是矢量？

周老师让两个阵营分别推荐一位选手到黑板上展示.非常有趣的是，认为“功是矢量”的代表自信满满地讲解自己为“功是矢量”的观点提供依据时，竟然怎么也讲不下去了，最后不得不承认合力的功竟然是分力功的“代数和”而非“矢量和”，进而不得不承认“功是标量”之后，课堂掌声一片.这个“意外”的生成，让听课的教师浓浓的体会到，孩子们在这样的课堂收获的东西已经远远超越了知识本身，在他们头脑中打下的烙印含义深远.

3 溯源反思：舍得慢下来，才能真生成

课堂教学要舍得慢节奏，才能有时间真解放学生的大脑，也才能有空间真放权让学生独立思考、尽情表达，唯有这样才可能走出浅层教学，也才能带来教学的无数个惊讶和惊喜.

“十四五”时期，我国的教育事业正在步入高品质的发展阶段，我们比任何时候更需要创新性的人才，而创新性思维离不开质疑、批判.然而，我们的学生长期习惯于“接受式”、“寻求唯一答案”等，反而非常不习惯“质疑、批判、论证、解释”等，于是课堂很少出现 “为什么是这样？”“真的是这样的吗？”等场景，因为这样 “太耽误时间”，“太影响教学进程”，然而我们很少思考这样的“教学进程”之下，学生的收获真的是其终身发展所需要的吗？

美国著名心理学家斯金纳曾感慨：“当所学的东西都忘掉之后，剩下的就是教育.”这句话发人深省：我们要留给孩子们终生的是什么？肯定不光是知识，因为知识易忘.应该是一些稳定的心理状态，由此看应该是品格，是能力，是素养……也有学者就此提出的观点是：要从“知识就是力量”走向“思维就是力量”的新认知.当然，对于“教育”本质的扣问，可能每个人会有自己不同的思考，只要让这些思考真正走进自己日常的教学实践，可能就是最接地气的“教学改进”吧.

4 结语

笔者曾向一位资深的物理教育学博导请教：对“深度学习”做一个最通俗的解读.她的回答很幽默：“就是可着劲地想”.是的，“深度学习”要有一定的深度来挑战，要有慢的教学节奏来保障，形式上慢了，但实质上学生的思维品质在变化、在发展.

物理教师不仅要埋头扎根于学科教学的土壤，更要抬头放眼孩子们未来的终身发展，要为他们的终身发展“赋能”.物理教学要依托学科精髓的滋养，让孩子们独立思考成习，愈来愈深入，进而迸发质疑创新，一步步走向思维燃烧的深度教学，渐入佳境.这应该是广大物理教师的共同追求.