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1、促进物理观念养成的教学设计新范式摘要：物理观念的养成是落实核心素养的根底与核心，结合形成物理观念养成的常见架构，创生新范式.以“功是能量转化的量度为例，通过“三向迁移，对具体案例进行条分缕析，表达新范式的真正价值.关键词：物理观念;教学设计;新范式中图分类号：G633.7文献标识码：B文章编号：1008-4134202102-0045-03“物理观念是物理学科核心素养的要素之一，是关于物质、运动与相互作用、能量的根本认识;是物理概念和规律在头脑中的提炼与升华;是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的根底【1】.但由于缺乏对物理观念的深入思考，使得物理观念教育常常处于较“虚的状态.那么，如何通
2、过范式这座“桥梁，让观念教育之“虚与课堂知识教育之“实有机结合在一起呢？1促进物理观念养成的新范式浙江师范大学蔡铁权教授及其团队通过研究，建构了物理观念养成的一般架构【2】如图1所示.这一架构可为教学设计提供根本参考，但在复杂的教学中，学生的特点、教师的风格以及教学的内容都不同，需要寻求更具有统一性的范式.为此，通过对以上架构进行梳理与整合，形成促进物理观念养成的教学设计新范式如图2所示，主要包括图2中三个阶段.图2中知识情境阶段是对图1中事实经验、应用实践、迁移创新三环节的整合，突出观念养成的主要载体;概念层级阶段包括了图1中概念规律、核心概念两环节，突出观念养成的主要途径;观念养成即为图1
3、中的物理观念，更加突出观念养成的过程性.1.1阶段1：知识情境知识情境是物理概念与观念形成的载体.这里的知识情境可以是一个主情境，也可以是多种情境.其作用主要包括两方面.第一，教学设计起点：教师要精心设计情境，通过情境初步链接学生生活经验与科学知识，并结合情境去发现问题、形成问题.第二，教学设计的终点：在相关的物理观念养成后，教师将重点创设真实复杂的情境，让学生将相关物理观念应用到实际的问题解决中，通过迁移创新等过程让物理观念得到进一步提升.1.2阶段2：概念层级物理教学研究重视概念学习，在这一阶段的概念层级包括一条主线：从小概念前概念、迷思概念到大概念核心概念的过程.表达概念从小到大，从外围
4、到核心的层次性.同时也可以是一个逆向过程.1.3阶段3：观念养成追求统一性是物理学开展的内在动力，表达了物理学科的本质特征.在这一阶段的观念养成主要包括两个动作：提炼与升华.在掌握概念规律以后，先整合成核心概念，再扩大概念的广度与深度，通过提炼与升华，建构成相对完整的、对物理世界统一的认知，即养成物理观念.在这个新范式中，通过三个阶段的串联，有效表达了物理观念养成各阶段的一般线性关系.但在真实的教学中，我们还要根据教与学的实际，进行深度运用.2促进物理观念养成的范式例如在教学中总认为“物理观念很大很抽象，仅通过一节课不可能完全掌握.而事实上，我们可以把一节课的“物理观念理解成：通过一节课的物理
5、概念、规律的学习，使学生对相关问题获得自我认识，这种认识可以是很小很具体的事实陈述【3】.有了这样的认知，在一节课中物理观念养成就成为可能.为此，我们选择了初中物理“功是能量转化的量度作为案例进行分析，运用教学设计新范式进行例如，形成“三向迁移的实践方式.2.1方式1：正向迁移结合图2，新范式促进物理观念养成的根本思路是：在情境中形成问题;在归纳辨析中形成概念规律;在不断的概念正向迁移中形成核心概念;最后在回归实践情境中落实观念养成.案例1：在“功是能量转化的量度这节课的教学设计中，我们进行了以下设计：1知识情境：叉车把货物从地面抬升到一定高度;举重运发动举起杠铃;人推小车在水平路面上通过一段
6、路程等.2概念层级：从做功与能量转化两个角度对情境进行分析，通过不断的正向迁移，先得出做功与能量转化两个小概念，进而通过定量计算形成“功是能量转化的量度这一大概念.3观念养成：通过查阅资料学习焦耳对功与能量转化的研究科学史，新情境的迁移與创新，升华到能量观念.其核心环节如图3所示.正向迁移的理论支持：皮亚杰认为人儿童其认知开展要经过四个时期：感知运动阶段、前运算阶段、具体运算阶段、形式运算阶段【4】，其主要认知特点是从具体到抽象，从简单到复杂，从感性到理性，从思维不可逆性到可逆性.而新范式中的正向迁移方式很符合学生的认知规律.正向迁移的操作核心：学生物理观念难以形成的原因之一是学生没有相对应的
7、经验根底，或相关的情境是零散的、断裂的.因此，其操作核心是要精心创设知识情景，串联相关情境，为学生学习提供肥沃“土壤，让概念之间、概念与观念之间能顺利形成正迁移，以促进观念的养成.2.2方式2：反向迁移反向迁移是相对于正向迁移而言的，是指通过已有的生活经验，对物理观念已形成初步的理解;然后运用这一物理观念不断地进行概念反向迁移，形成概念的分解;再回到复杂的问题情境中，分析解决物理问题，在应用的过程中深化对物理观念的认识.案例2：结合基于反向迁移的物理观念养成，在设计“功是能量转化的量度这一节时，我们也可以先通过列举生活中多样形式的能量，让学生初步建立能量观念.之后通过具体范例辨析，判断能量转化的多少与快慢，通过树型图把“能量观念的性质一层层反向迁移如图4所示.完成功、功率等概念之间的区别与联系，最后回归到多样的具体情境进行运用.反向迁移过程直观高效，学生学习效果好.