基于学生认知整合发展的高中物理复习课课例研究

摘 要：如何在复习课中落实核心素养，促进学生发展，这是高中物理教师所必须面对、思考、努力解决的问题.本文在理论学习、实践反思的基础上，基于“促进学生认知整合发展”的认知开展复习课课例研究，实现了促进学生对动力学概念间关联的知识体系建构，提升了教学品质、促进了学生发展.

关键词：核心素养;认知整合;复习课;课例研究

文章编号：1008-4134（2020）07-0012中图分类号：G633.7文献标识码：B

基金项目：上海市第四期“双名工程”之“攻关计划”课题“学科核心素养视野下中学物理课堂活动设计的实践研究”.

作者简介：邓志文（1977-），男，安徽池州人，硕士，中学高级教师，研究方向：高中物理学科教学.

1 课例研究背景

2017版普通高中物理课程标准指出，高中物理课程作为自然科学领域的基础课程，旨在提升学生的物理学科核心素养（物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任），为学生的终身发展奠定基础，促进人类科学事业的传承与社会的发展.如何让核心素养在课堂教学中落地是我们每位教师所必须面对的课题，其中复习课教学作为高中物理教学的常态课型之一，如何在复习课中落实核心素养便成为其研究的重要课题.

要研究这个问题必须先回答三个问题——问题1：以往常规复习课对发展学生核心素养的不足之处在哪里？问题2：符合课改理念和新课标要求的复习课应该是怎样的？问题3：如何设计符合新要求的复习课教学？带着这样的问题，笔者通过文献研究、同仁探讨和经验反思获得以下几点认识.

1.1 反思过去教学发现

以往在常规复习课中常采用 “知识点——规律公式——习题操练——归纳总结”为线索的教学模式，也能达到复习与提高的目的，目的是学生解题技能的提高.然而，这样的复习课对于发展学生核心素养的意义何在？价值大吗？带着这个问题笔者查阅资料获悉复习课的主要功能有三点：第一，巩固知识，减少遗忘;第二，总结过程与方法，提高学生能力;第三，系统整合知识，建立知识结构.反观过去多数复习课的设计，我们更多关注在第一、二点，对第三点关注不足，主要表现在复习课中主要还是教师设计复习思路、领着学生“走”（思考），虽有提问、互动的环节，也能激发学生思维，学生就像旅游中被“导游”带着游览风景区，一路上领略了美景也参加了被安排的各类体验活动，但旅游的体验难有自助游那么印象深刻，鲜有发现美景的惊喜（获得认知发展的成就感），其中一个重要原因是学生参与设计过程不足、探索体验度不够.复习课中，学生参与设计的“主体性”体现不足，教师在教学设计中对系统整合的关注度不足，学生主动建构不足.这也是部分学业成绩优异的学生会做题、考试成绩不错，但物理概念不清，遇到新情景、与实际生活结合问题就“傻眼”的原因，主要表现在不善于用科学规范的物理语言描述物理现象、规律、过程，表达过程中常出现不清晰，甚至混乱的情况.

1.2 如何设计促进学生学科核心素养发展的复习课

怎样在复习教学中实现学生认知整合发展呢？研究资料显示——促进学生核心素养发展课堂的主要特征：第一，真正以学生为主体，引导学生自主发展，使三维目标落到实处;第二，注重学生的前认知，引导学生在前认知的基础上进行深层加工，自主建构科学概念，促进学生科学认知的发展;第三，创设真实的科学探究环境，引导学生将观察和思考联系起来，注重证据和逻辑，教学过程既有预设又有生成.教学中学生认知整合的发展方式主要有两种：按照物理知识内在联系建构整合和围绕核心概念的发展建构整合.促进学生认知整合发展的主要策略有分类、对比、类比、图示等.

基于以上认识，笔者基于“建构知识体系、发展学生认知整合”认知，沿循“前期分析——设定目标——确定重难点——选择策略——设计教学过程——教学实践——反思改进”的路径于2019年4月初在高二等级考的“第三章牛顿运动定律”复习教学第一课时中开展了课例实践研究.

2 课例设计

2.1 基于建构知识体系的教学内容与学情分析

2.1.1 从横向和纵向进行教学内容分析

横向来看：通过初、高中基础型内容的学习，学生较系统地学习了有关动力学知识，初步了解、不同程度掌握了一些分析、解决问题的方法.在前两章分别复习了匀变速直线运动、力和力的平衡.通过本章牛顿运动定律内容学习建立的运动与相互作用观是理解物体做直线与曲线运动、做加速与减速运动条件的基础，也是电场、磁场、电磁感应中分析力学问题的基础，还是最后建构力电综合知识体系的基础.

纵向来看：运动和相互作用作为大概念，与之关联的运动和力概念以及本章研究的牛顿三定律为关键概念，它包含与发展的下位概念包括了各种具体形式的运动、各种性质的力等.

2.1.2 从学生所处的认知阶段、存在的问题角度分析

我校为上海市实验性示范性高中，本设计针对的教学对象为我校高二年级参加等级考的学生，学生总体上基础扎实、学习热情高、科学思维素养好.

学生已经存在的前概念主要有：匀变速直线运动、周期运动、分子运动、天体运动和各种性质的力的基本概念与规律，已经知道惯性、牛顿三定律的内容，具备了应用牛顿定律解释现象、解决问题的初步能力.存在的问题是：对易混淆的惯性、惯性定律概念不清，对概念间的层级关系不清，对三个定律间的联系没有清楚的认知，多数同学的认知体系中各概念、规律比较孤立，尚缺乏建构其间的联系.

本章节涉及的科学方法有建模、理想实验、比较等，学生已经初步掌握，但尚不能熟练应用.这部分内容作为本章第二课时复习的重点内容，本课时暂不涉及.

2.2 紧扣核心素养进行目标设定，思考达成目标策略与标準

（1）物理观念：通过本节课的学习，进一步加深对“运动”和“力”的认识，将过去零散的、片段的知识条理化、系统化，完善与建构知识体系、理解两个核心概念间的联系，促进概念进阶的发生，发展学生的运动与相互作用的观念.

策略：学生在提出问题、解释问题过程中清晰阐述概念、规律，描述物理过程，解释或解决问题.达成标准：能清楚地描述概念、规律之间的关系;过程描述清晰，能抓住关键点;能进行适当的拓展延伸，可以综合运用牛顿定律来解释现象、解决问题.

（2）科学思维：学习、经历建构物理知识体系、知识内在联系的一种方法——概念图法的过程中，体会人脑对科学事物的本质属性、内在规律及事物之间相互关系的间接与概括的反映，促进学生掌握研究和解决问题的方法，发展学生的科学思维素养.

策略：讨论、初步形成对三个定律关系的认识，画概念图.达成标准：各小组画出力和运动的概念图.

（3）科学探究：通过师生、生生间多向互动，经历提出问题、分析讨论、合作交流、解释现象、解决问题的过程，发展科学探究的素养.

策略：教师创设一个情景，学生开放性提问，然后归纳、归类，最后总结提升.达成标准：学生广泛地参与，所有学生都能提出问题，部分学生能提出高质量问题，并有新问题生成.

（4）科学态度与责任：在建构物理知识体系的过程中，体会到物理知识内在的一致和谐性，发展学生的好奇心和求知欲，激发他们探究世界的兴趣.

策略：让学生在组内、组间较充分地交流表达，充分尊重每位学生的劳动（思考）成果.达成标准：学生不同程度地认识三个定律间的关系，部分学生能基于自己的逻辑认识建构三定律间关系.

2.3 确定重难点

（1）重点：建构牛顿三定律间的内在逻辑联系.

帮助学生认识、建构牛顿三定律间的逻辑关系，是促进学生动力学整体认识发展、进一步发展运动与相互作用观的重要载体，可以内化、迁移为学生认识物质世界的思维方式.这是学生之前学习中没有涉及的地方，也是教学容易忽略的地方.

（2）难点：易混、易错点：惯性与惯性定律的区别、作用力与反作用力与平衡力间的异同点;不易建立联系点：牛顿三定律间的联系.

难点确立依据四个“点”——学生学习的易混点、易错点，不易建立联系的点和学生建构知识体系方法上存在的困难点.

2.4 选择教学策略

（1）通过小组合作完成概念图，帮助学生建立概念间的横纵联系，促进学生深化“运动”与“力”的理解，建构其间联系，完善知识体系.

（2）小组通过交流讨论，建构知识体系.

本节课主要抓住知识体系建构，重点探讨概念、规律间的横向联系与纵向层级，以面带点，全局概括，不求全覆盖但求有一定思维深度的方式，期望达到发展学生的运动与相互作用观、促进学生认知整合发展的目标.

2.5 设计教学环节

本设计旨在探索以教师组织、引领学生进行主动建构、完善“动力学”知识体系过程为载体，达到促进学生认知发展、发展核心素养的目标.因此，教学设计宜粗不宜细，主要设计好教学环节，做好备选任务方案，教学中基于课堂生成的问题进行灵活推进.

2.5.1 教学环节

第一环节，概念梳理——基于情景的物理问题汇集、归类整理;第二环节，建构知识体系——通过引导学生对所提出的问题进行归类拓展深化、教师以问题方式引导学生思考概念间的横纵联系;第三环节，总结与反馈.

2.5.2 教学流程（具体活动参看课例实践）

3 课例教学实践与分析

3.1 情景引入、就图提问

【情景引入】PPT展示图片及新闻报道——2019年3月30日，30名四川凉山消防官兵在灭火中英勇牺牲的英雄事迹.然后呈现：消防员训练时跳下平台的照片（如图2）.

【活动1】请同学们就这张照片提出与运动学、力学相关的物理问题，一会进行课堂交流.

提出四点要求（PPT呈现）：

（1）提出的是物理问题;

（2）表述问题尽量用科学、规范、简洁的语言，问题尽量完整;

（3）建议先独立思考后相互交流问题;

（4）课堂交流时后回答的同学不重复前面的问题，但可补充、完善、质疑前面的问题.

设计意图：（1）引入社会热点情景，无痕开展学科德育，引导学生崇尚英雄，学习英雄勇于承担社会责任的精神，同时意识到平时勤练技能方能在关键时候挽救生命;（2）在提问过程中，经历将实际情境通過建模转化为物理问题，发展科学思维;（3）在表达、交流问题过程中深化对运动学、力学等相关概念、规律的理解，发展运动观、相互作用观;（4）在交流问题、倾听他人见解的过程中发展认知，增强团队合作意识.

3.2 “问题归类”活动

【活动2】分组讨论将学生所提的问题进行分类，合并“同类项”后归纳出典型问题.

设计意图：采用分类策略（1）让学生在对诸多问题进行辨析、比较、分类的过程中，深化对“运动”与“力”的概念的理解，进一步发展运动与相互作用的物理观念;（2）通过归纳典型问题的过程，感悟分类的思想方法、研究问题先抓主要矛盾的思维方式，促进科学思维素养的发展.

3.3 解决问题、温故知新

【活动3】学生提出的这些问题怎么解决？

设计意图：通过对典型问题的讨论、解决的过程回顾、梳理旧知，教师通过追问引导学生深化概念、引发认知冲突、引导在概念比较和建构关联中发展认知、建构新知.

【典型问题1】消防员从平台上曲腿跳下到最终站立的过程中，他做怎样的运动？