基于“格物—致知—躬行”理念的物理教学实践——以“力的分解”为例

安徽省宁国市胡乐中学/ 汪彦平

物理学科核心素养的提出，意味着物理教学不仅要关注学科知识本身，更要站在学生个体发展的角度，以全新的视角审视学生知识习得的方法及过程，提升学生的学科核心素养。我国古代理学家提出的“格物—致知—躬行”的理念为打造优质物理课堂提供了可行的模式。

一、“格物—致知—躬行”概念的界定

“格物致知”源自《礼记·大学》：“致知在格物，物格而后知至。”人们对“格物致知”作出了各种不同的诠释，蕴含了极为深厚的思想积淀。宋代理学家朱熹说：“天地中间，上是天，下是地，中间有许多日月星辰、山川草木、人物禽兽，此皆形而下之器也。然这形而下之器之中，便各自有个道理，此便是形而上之道。所谓格物，便是要就这形而下之器，穷得那形而上之道理而已。”他强调穷理离不开格物，由“格物”到“致知”，是一个从积累到贯通，从量变到质变的过程。

朱熹格物致知的论断仅局限于“穷理”，并没涉及“躬身力行”。明代理学家张履祥对朱熹的格物致知有更多的看法，他说：“致知者，所以为力行也。今人言致知，多不及力行，岂非好言精微，反遗却平实。”张履祥认为，格物致知的目的在于“力行”。

结合朱熹、张履祥等人的思想，笔者认为，将“格物—致知—躬行”的理念落实到物理教学中，包含三层意思：

格物：教师通过创造条件、铺设问题，引导学生从身边的事物入手，带着发现问题、研究问题的眼光去审视周遭世界，激发学生的好奇心和求知欲，培养学生的科学探索精神；

致知：在格物的基础上，从感性认识上升到理性分析，完善学生知识构建的过程，引导学生从生活中获得基本知识、基本技能、基本思想和基本经历；

躬行：在致知的基础上，引导学生将所思所学应用到生活实践中去，在解决实际问题的过程中提升学生的学科核心素养。

二、当前物理教学中存在的问题

通过反思自身教学实际和观摩同行的课，笔者发现部分教师课堂教学中存在下列三点问题：

1.违背学生认知规律

受行为主义学习理论（强调刺激—反应—强化）的影响，部分教师习惯于直截了当地给出物理概念或规律，没有让学生经历从感性到理性的知识构建过程，违背了学生的认知规律。

2.忽略实验探究

物理学是一门实验的科学，很多物理概念源于实验。实验可以培养学生学习兴趣和激发求知欲，同时培养学生的创造力和良好的科学素养，但随着互联网教学、多媒体教学的兴起，部分教师过于倚重多媒体，盲目追求课堂容量，很少甚至没有进行过真正的实验探究。这样的教学最终会导致学生思维能力、动手能力和观察能力缺失，从而导致科学素养的缺失。

3.脱离生活实际

学生建立起物理概念及规律后，部分教师不将教学回归生活、不解释生活现象、不解决实际问题，而是用题海战术让学生纸上谈兵。这既加重了学生的负担，也使学生发散性思维和创新能力得不到培养，最终导致学生无法保持对科学研究的热情和实事求是的态度。

三、基于“格物—致知—躬行”理念的物理教学实践

如何才能改变物理课堂教学低效无趣、偏离物理本质的现状呢？下面笔者以人教版高中物理必修一第三章第6 节“力的分解”为例，谈谈基于“格物—致知—躬行”理念的物理教学实践。

1.着眼身边现象，格物入课

物理概念的形成和物理规律的习得不是凭空而来的。在课堂引入阶段，除了实验室的常规器材之外，教师应注重借助学生触手可及的东西、举手可为的活动，激发学生学习兴趣，培养学生探索科学的精神，引导学生“从生活走向物理”，用物理的眼光看世界。

①在课堂预热阶段，可以利用拔河绳让两队男生把绳用力拉直，一位女生在中间轻轻往下一拉。通过现场演示可以观察到，两边的男生瞬间被向中间拉动了（如图1 所示）。

图1

问题：为什么女生能拉动这么多男生？

教师：我们今天这堂课就来解决这个问题。

点评：这样的活动学生举手可为，而且乐于参与。该活动不仅活跃了课堂气氛、拉近了师生距离，而且引导学生带着对物理现象的思考进入课堂，激发了他们的求知欲。

②在引入“力的分解”概念时，可以让一位学生用拖把现场拖地，请大家仔细观察拖地时的状态。

师：拖地时，拖把杆给拖把头施加的力的方向是向哪个方向的？

生：斜向下。

师：那么这样一个力产生了几个效果？

生：两个，一个向前，一个向下。

师：这就好比有向前和向下两个力同时作用在拖把头上，这两个力F1、F2的作用效果和斜向下那个力F是一样的（如图2 所示），那么我们把F称为F1、F2的合力，把F1、F2称为F的两个分力。上节课我们学习了力的合成，什么是力的合成？

图2

生：已知分力求合力。

师：那么什么是力的分解？

生：已知合力求分力。

点评：拖把拖地是生活中常见的情境，用学生身边发生的情境来引入物理概念，可以调动学生的积极性，让学生的学习方式从盲目被动地接受知识，转变为主动构建和积极探索，激发学生学习的兴趣。

2.身历其境，由物及理

随着课堂的深入，学生感悟的是更为复杂的物理规律和策略，那么教师应该用怎样的过程或方式让学生实现物理能力与核心素养的提升呢？笔者认为，可以将文字、图片、视频等情景素材用合适的实验器材呈现在学生面前，让学生动动手、做一做，身历其境地获得丰富的感性认识，再上升到理性分析，提高学生建立物理模型的能力，从而提升核心素养。

①研究对象实物化

现场展示小朋友玩滑滑梯的图片，演示力的两个分效果；用30 cm 规格的塑料尺做斜面，观察现象：物体放在塑料尺上时，塑料尺被压弯，同时物体下滑。

这两个例子都说明了重力G产生了两个作用效果，使物体沿斜面下滑和压紧斜面。基于此，教师可以引导学生构建模型（如图3所示），画合力和分力示意图。

图3

②研究过程实物化

现场模拟斧子劈柴的情境，演示一个小力能够产生大的分力的过程；让学生用手将苹果掰成两半，学生发现徒手很难做到，再让学生用水果刀来切苹果，很容易就可以将苹果一分为二。通过这两个实验，教师可以引导学生构建模型（如图4 所示），画出合力和分力。

图4

③课后习题实物化

例题：在一根晾衣绳上用轻质衣架悬挂一重为G的衣服，已知晾衣绳所成的张角为θ，求晾衣绳的张力为多大？θ 变大张力会怎样？

实验演示：用一条弹性绳穿过重锤，学生用手捏住弹性绳两端悬拉重锤。通过演示，学生可以观察到随着弹性绳夹角的变化，弹性绳的形变长度会发生相应变化。教师引导学生构建模型（如图5 所示），画出合力和分力示意图。

图5

从学生生活中常见的情景，到学生课堂中可视、可操作的实验，再到学生脑海中构建的模型，整个教学过程一步步由物及理，由直观到抽象，完善了学生知识构建的过程。

3.躬身力行，学而习之

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。学生在经过由表及里、由物及理的认识过程之后﹐对物理概念、物理规律有了较好的认识。但是这还不够，新知识的深化和内化不是由自我检讨或哲理的清谈就可以求得的，教师应该留下点问题或者任务，让学生有所依托去实践、去讨论，培养学生应用知识解决问题的能力。正如孔子所说：“学而时习之，不亦说乎？”同学们学到了一个知识点，把它运用到实际生活中，不也是一件很快乐的事吗？

①运用所学物理知识解释生活中的常见现象

比如让学生观察江岛大桥（出示大桥图片）。

师：如果你是司机，这座桥你敢开上去吗？

生：不敢，太陡了。

师：为什么太陡了就不敢开上去？（可以结合斜面上物体重力的分解示意图）

生：汽车重力沿桥面向下的分力过大。

师：桥下要开船，桥必须要造这么高，那你有什么办法改善呢？

生：桥造长一点，减小桥面坡度。

师：上海南浦大桥，桥高46 米，单侧引桥3800米，是世界上最长的环形立交引桥，这么做的目的是什么？

生：可以使汽车重力沿桥面向下的分力减小。

师：由以上的例子我们可以知道生活中很多习以为常的事物，深究下去我们会发现它蕴含着很多物理知识。

②运用所学物理知识处理生活中的实际问题

比如在本节课收尾阶段，引导学生对课堂预热阶段提出的问题进行回答和深化。

师：开头提出的问题“为什么女生能拉动这么多男生？”现在大家能回答了吗？

学生回答用力的分解解释了小力产生大力的原因。

师：如果我一个人拉小汽车，你们觉得我能拉动它吗？

生：不可能。

师：我用一根牵引绳，采用两种方式去拉小汽车，你们觉得哪种可以拉动？

学生积极思考，并给出自己的猜想，大部分人认为一个人不可能拉动小汽车。

教师亲身试验，用图6、图7 的方法尝试拉动小汽车，得出最终结果：用图6 的方法拉不动汽车，用图7 的方法可以拉动汽车。学生感到不可思议，教师可以组织多名学生亲身试验。

图6

图7

师：结果已经出来了，请大家讨论出现这种结果的原因。

学生积极讨论，并利用学到的力的分解解释上述结果。

师：君子性非异也，善假于物也。希望同学们在今后的生活中多尝试运用物理知识来解决实际问题。

四、问题综述

高中阶段的物理概念和规律虽然复杂抽象，但是仍有很多生活实例可以联系，教师要给学生创造条件、铺设问题，让学生将物理与生活紧密联系在一起。程颐主张“一草一木皆有理，须是察”，张履祥主张“读有用之书，不可当不著实际的学究；学更重在做功夫，躬行实践，不尚空谈。”古人治学态度和实践精神值得我们借鉴并发扬光大。希望教师能对这一理念有新的认识和思考，在物理教学中运用“格物—致知—躬行”理念激发学生对物理的学习兴趣与激情，引导学生逐步形成认识自然、研究自然的良好习惯，提升学生的学科核心素养。