葛汉洪

（江苏省高邮市南海中学，江苏 高邮 225600）

1 引言

“物理观念”作为物理学科核心素养四方面要素之一，其重要性不言而喻.但它也带来一个现实问题：有许多一线教师觉得物理观念不好把握.［1］笔者认为，作为一线教师，要求我们一方面要加强理论学习，深切意会课标编写组的初衷，深刻理解物理观念的旨趣，深度领悟物理观念的指导价值；另一方面要通过优化的教学实践丰富、充实对“物理观念”的注释，因为核心素养也好，物理观念也罢，最终要落实到教学实践中去.如果说“概念必须（和只能）在概念的特定框架中获得意义”，［2］那么，这个特定框架既应该包含文本，也应该包含实践.本文以苏科版初中物理教材第5章第4节“运动的相对性”教学为例，谈谈笔者对物理观念及如何通过教学提升学生的物理观念的一些思考和实践.

2 “运动的相对性”教学问题解析

“运动的相对性”在初中物理课程中具有独特的地位.说它独特，是因为仅从知识的角度看，它知识含量很少，但从学科核心素养的角度看，它在将学生的运动观从日常的经验水平提升到学科的基本水平具有重要意义.要学生识记机械运动、参照物的概念很容易，通过训练让学生掌握判断物体运动与静止的方法也不难，但受学生前概念的影响，要提升学生的运动观，真正达成本课教学目标，并不容易.当然，提升学生观念的课堂也不是虚妄的、神秘的、高不可攀的，而是通过我们的努力可以实现的，或者说可以无限接近的.如果从实践视角来看物理观念与核心素养，可以认为通过合情合理的、持续不断的知识教学就一定能形成学生的物理观念，一定能发展学生的核心素养.换言之，如果我们能够深思熟虑、精雕细琢，力求教学目标的“应然”，教学内容的“当然”，教学活动的“自然”，教学氛围的“怡然”，让课堂“淡抹浓妆总相宜”，我们就能通过教学让知识成为学生自己的东西，提升学生的物理观念，发展学生学科素养就能成为一种“必然”.但是，就笔者观摩到的本课的教学现场、教学视频、课例文章而言，它们在精彩纷呈的同时，也存在一些值得商榷的地方，甚至存在一些“硬伤”，主要表现在以下4个方面.

2.1 教学情境碎片化

核心素养是学生在真实情境中解决复杂问题时培育和表现出来的价值品质和能力水平，课标在后面给出的教学建议的第二条就是“在教学设计和教学实施过程中重视情境的创设”，［3］所以，发展学科素养的课堂特别强调教学中的情境创设，近来有句口号叫“无情境不教学”.加之物理无处不在，生活中体现运动相对性的事例很多，所以，不少教师在本课教学中运用大量的图片、视频等创设情境，让学生练习判断研究对象、参照物及运动与静止，以巩固所学，达到转变学生观念、提升学生素养水平的目的.但这些情境除了用来让学生判断运动与静止之外并无其他实质性的关联，需要教师通过“这个是……”“下面我们来看……”等语言串联情境，学生经历的实际上是一些碎片化的情境，无序、无章的情境堆积也许可以增强对学生的感官刺激，但同时难免让学生眼花缭乱、应接不暇，从而阻碍学生的深度思考，抑制学生的观念提升.例如，一位J老师，他在上本节公开课时教学课件的幻灯片从头到尾有40张之多，还附带各种短视频20多个，在课堂时间有限的情况下，这样的做法值得商酌.

2.2 教学活动泛滥化

学科知识是学科素养形成的主要载体，学科活动是学科素养形成的主要路径.［4］新课程改革以来，随着教学理念的不断更新，教师越来越注重让学生在课堂上“做中学”，课堂上出现了丰富多彩的学科活动，呈现出一派生机盎然的喜人景象.而本课的内容特点决定了教师在课堂上有更大的可能放手让学生活动，尤其在一些公开课上，有些教师为了出新、出彩，设计了很多别出心裁的活动——游戏比赛、角色扮演、设计制作等不一而足，以达到丰富学生体验、激发学生兴趣，活跃学生思维、提升学生观念的目的.例如用钢尺运桔子，用航拍无人机和玩具飞机模拟空中加油，用手机拍摄孙悟空腾云驾雾的视频等，可谓用心良苦.但有些活动缺乏对学科内涵的把握，导致活动的学科价值模糊，刻意化倾向明显，有为活动而活动，追求课堂表面的热闹大于促进学生深度的思考的嫌疑，实难促进学生观念的提升.例如，有教师“让学生将杯中的水喝一口，体会水在食道中的位置改变”，［5］也许全班学生拿起杯子喝水的场面确实比较壮观，而且看上去让学生的学习带上了具身性的色彩，但实际上如果水不是很烫或很冷，学生对水在食道中的位置改变就不会有多大感觉，而主要靠想象来判断，放着生活中很多能更直观地显示物体位置改变的事例不用而采用这样的活动，只能说另类有余，价值有限，值得推敲.

2.3 教学表达“想当然”

科学性是教学的基本属性，物理学是自然科学的基础学科、带头学科，所以，物理教学尤其要把科学性放在第一位，通过科学的教学内容和方式提高学生的科学素养.然而，可能是潜意识中“地面不动情节”作祟，使得一些课堂上出现了“想当然”的现象，背离了物理教学的科学性原则.例如，参照物是在判断一个物体是否运动时被选来作为标准的另一个物体，而有些教师在后面画蛇添足地加一句：物体一旦被选作参照物就假定它是静止的（有些教学参考书也会加上这一句），甚至还出现“动参照物”、“静参照物”一说.实际上运动与静止描述的是“研究对象”相对于“参照物”的位置关系，“参照物”自身不存在运动或静止.这样做会误导学生，不利于学生掌握机械运动的本质，当然就不利于学生运动观的提升.再如，有一位S教师在课堂上给学生安排了这样一个任务：让桌上两辆玩具汽车相对静止.S教师给出的方法是两种：一种是两辆玩具汽车放在桌面上静止不动，另一种是两辆玩具汽车相对于桌面做同向同速的运动.［6］其实，相对静止是两辆玩具汽车之间的位置关系，与桌面无关，分出这样的两种情形完全没有必要.凡此种种是不是说明我们部分教师自身的运动观有待提高呢？值得警惕.

2.4 教学意义荒漠化

物理教育专家乔际平先生曾指出：物理教学法只回答了教学过程中“是什么”的问题，而没有从根本上清楚明确地回答物理教学法中的“为什么”的问题，而物理教学论则要对物理教学过程中的各种问题作出“为什么”的回答.［7］也就是要赋予知识、教学以意义，提升学生学习的意义感.本课教学的常规做法是三步走：（1）认识机械运动和参照物的概念；（2）明确运动与静止的判断方法和步骤并通过实例反复训练；（3）知道运动相对性的应用.经过这样的教学学生也许能熟练判断物体的运动与静止，但最后可能还是不明白：本来我是会判断物体是运动还是静止的，但为什么还要学习运动的相对性呢？是不是简单问题复杂化呢？笔者曾就“既然宇宙万物都是运动的，我们为什么还要学习运动的相对性呢？”的问题随机采访过一些陌生的八、九年级学生，他们都承认这个问题是成立的，但回答不上来.这是不是暗示着：我们如此这般地忙活了一节课，但却未能确立起知识教学的意义根基，未能帮助学生挺进知识的意义内核，就算课堂再热闹也仍然弥补不了教学整体意义的干瘪.这样的知识教学能够提升学生的观念水平吗？这样的课堂能够发展学生的核心素养吗？值得反思.

3 促进观念提升的“运动的相对性”教学

3.1 学生已有观念和教学目标观念

“假如让我把全部教育心理学仅仅归结为一条原理的话，那么，我将一言以蔽之：影响学习的唯一最重要因素，就是学生已经知道了什么，要探明这一点，并应据此进行教学”，美国认知教育心理学家奥苏贝尔的这句教育名言我们耳熟能详，提升学生的物理观念同样要先探明学生已有“观念”，并据此进行教学，将学生的观念提升到目标水平.在较为宽泛的意义上，观念可以指表象、概念、方法、观点、思想等，借鉴相关文献，［8］基于初中阶段学生的特点，笔者将物理观念划分为3个层次，层次一是物理表象与概念，层次二是物理方法和观点，层次三是物理情意与态度.学生已有运动观和目标运动观，以及各自的来源、主要内容、主要特点如表1所列.这里需要特别说明的是，尽管观念表征为陈述语句，但“思想、观念不可能以观念的形式从一个人传给另一个人”，［9］因为“当一个人把观念告诉别人时，对听的人来说，不再是观念，而是另一个已知的事实……，他直接得到的总不能是一个观念”.［9］所以，试图通过陈述的方式促进学生观念的提升是行不通的，我们应尽最大努力让学生在有意义的情境中学习，在这种情境中，他自己的活动能产生观念，证实观念，坚守观念——即觉察到事物的意义或联系.［9］

表1 学生已有观念以及来源、主要内容及特点

3.2 “运动的相对性”教学策略

环节1：解构旧运动观.

师：请列举生活中物体运动的事例和物体静止的事例.

生：……

师：我们每人都带来了一枚硬币（课前已让学生准备好），你能不能把硬币竖立在课桌上呢？（老师在讲台上示范，学生很容易做成功），此时硬币是运动的还是静止的？你的依据是什么？

生：静止的（师板书：硬币是静止的），依据是……（笔者遇见的学生基本答不上来，需教师点拨）

评析：学生并不是白纸，而是有经验有情绪有需求的发展中的人，只要条件具备，学生愿意也能够发展自己.八年级的学生早就具备初步的运动观，只是这种运动观源于生活，相当朴素.当遇到“列举物体运动和物体静止的事例”的问题时，学生脑海中会自然而然出现很多“运动”或“静止”的表象，这些表象是学生形成经验运动观的基础.对于“硬币是运动还是静止的”的问题，在学生看来是确定的事实，一看便知.要将学生的运动观从经验水平上升到学科基本水平，达成教学目标，就需要先动摇学生已有的运动观.让学生思考回答“竖立在桌面上的硬币是静止的依据是什么”好处有三：其一，情境简洁，具有一定的趣味性，能够吸引学生的注意力，形成学习内驱力；其二，引发学生的认知冲突，将学生置于一种“心求通而未得之意，口欲言而未能之貌”的愤悱状态，直接将学生的思维引导到元认知的水平；其三，学生在寻找依据的过程中会意识到“运动与静止”并不像自己之前认为的那样简单，也有探究的空间，初步解构学生已有的运动观.

环节2：建构新运动观.

师：最近我们高邮通了高铁，你知道在高速行驶的列车上，我们能将硬币竖立起来吗？（播放硬币在高速行驶的列车上竖立的视频），在高速行驶的列车上竖立的硬币是运动的还是静止的？你的依据是什么？

让学生畅所欲言，鼓励提出不同的意见，教师把典型的两种意见写在黑板上：硬币相对于地面是运动的，硬币相对于列车是静止的.

评析：突破了刚才的愤悱状态，学生的认知提升到了一个新的高度，刚刚达到一个新的平衡，在新问题面前学生的认知再次陷入了失衡的状态.学生在给出答案和寻找依据的过程中，在与不同意见交锋的过程中逐渐明白：要判断列车上硬币的位置是否发生改变，需要交代相对于哪个物体而言，如果相对于地面，硬币的位置就是改变的，即硬币是运动的；如果相对于列车，硬币的位置就没有改变，即硬币是静止的.这里的“地面”或“列车”就是我们为了判断硬币是否运动而选择的标准，认识到“硬币是运动的还是静止的”不是具有确定性的事实，而是基于硬币与另一个被选作标准的物体之间的位置关系形成的判断，具有不确定性，从而建构起新的运动观.这样，学生对“运动与静止”的认识就达到了抽象的水平，学生的运动观也就初步提升到学科的基本水平.

师：回到刚才竖立在桌面上的硬币，一定是静止的吗？（结合板书）为什么？如何修正？

生：不是，如果相对于太阳，硬币的位置就是改变的，硬币就是运动的.应该说硬币相对于桌面（地面）是静止的.

评析：引导学生经历“看山是山”（竖立在桌面上的硬币是静止的）——“看山不是山”（竖立在桌面上的硬币并不一定就是静止的）——“看山还是山”（竖立在桌面上的硬币相对于桌面等物体是静止的）的认知发展过程，引领学生在更高的观念水平上看待“硬币是运动还是静止”的问题，促使学生摒弃自己之前陈旧的、不全面、不严谨的运动观，建构起崭新的、科学的运动观，为建立运动与静止的概念做铺垫.

环节3：完善新运动观.

师：有人说，要判断一个物体是否运动只能选择诸如“地面、楼房”等“不动”的物体作为标准物，你怎么看？物体都有它所处的位置，我们判断一个物体位置是否改变是不是一定要选取另一个物体作为标准物？如果宇宙中只有一个物体例如这一枚硬币，我们还能判断出这枚硬币的位置是否改变吗？硬币还会有运功与静止的区别吗？究竟什么是运动，什么是静止？

师生互动解决问题，得出机械运动和参照物的定义，知道术语“研究对象”（结合板书）.

师投影《闪闪的红星》电影片段：歌词中“小小竹排江中游”研究对象是谁（生：竹排），“竹排”是运动的还是静止的？以谁为参照物？“巍巍青山两岸走”研究对象是谁（生：青山），“青山”是运动的还是静止的？以谁为参照物？我们通常认为“青山”是静止的，为什么？

师生总结得出判断运动与静止的方法（① 确定研究对象，② 选取参照物，③ 比较研究对象相对于参照物位置是否改变）和选取参照物的注意点（不选择研究对象自身作参照物，其他可根据需要任选，生活中通常选择地面或相对于地面位置不变的物体如树、楼房等作参照物）

评析：问题串是促进学生观念提升的有效工具，对问题串的思考回答，可以纠正学生运动观点中的错误，消除学生运动观点中的盲点，使相关观点显性化、规范化、系统化，把判断物体是否运动的方法概念化.这里很关键的一点是，知识不是硬塞给学生的，而是在问题解决的过程中，在有所发现的基础上的水到渠成.要注意的是，如果本课教学处理得不好，会导致学生不仅没有学会科学的判断物体运动与静止的方法，还有可能丧失原有的“会判断物体运动与静止”的自信，造成“邯郸学步”的尴尬局面.所以，在探讨选取参照物注意点时强调生活中通常选取地面为参照物是重要的，这样可以防止课堂与生活的分离，让学生明白课堂内容与生活经验并不矛盾、并不是割裂的，以地面为参照物并不错，但地面不是唯一可选的参照物，课堂内容是对生活经验的完善，如此可以真正体现从生活走向物理，促进学生物理观念的提升.

环节4：巩固新运动观.

师投影图1：我国古人早就注意到运动与静止的现象，如图1，面对天上的月亮和云朵有人就赋诗一首：游云西行去，月儿东驰归，不知动静理，千古难意会.请问图中究竟是云朵向西运动，还是月亮向东运动，你能意会吗？

图1

生：能，以月亮为参照物云朵向西运动，以云朵为参照物月亮向东运动.

师：在很多古诗词中也蕴含运动与静止，例如有首诗的后半部分是这样的“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎.仔细看山山不动，是船行”，请问，你认为诗的作者知动静理吗？

师生互动：从运动与静止的角度解读这首诗可以发现，诗的作者认为山一定是不动的，“看山恰似走来迎”（山是运动的）是因为没看仔细形成的错觉而已，诗人所乘坐的船一定是运动的，但实际上以船为参照物，山是运动的，以站在船上的人为参照物，船是静止的.由此可见诗的作者不知动静之理.

师：大家都学过鲁迅的文章《社戏》，在《社戏》中有这样一句话“淡黑的起伏的连山，仿佛是踊跃的铁的兽脊似的，都远远的向船尾跑去了”，你认为鲁迅知动静之理吗？

师生互动：鲁迅知动静之理，因为“连山”以船为参照物是运动的，所以能“向船尾跑去”.

师：通过刚才对“硬币”、“山”等物体的研究，我们发现，对于同一物体，由于选取的参照物不同，我们可以说它是运动的，也可以说它是静止的，机械运动的这种性质就是运动的相对性.

评析：如果仅仅想让学生熟练掌握判断物体运动与静止的方法，我们选用这个情境素材或那个情境素材似乎并没有什么区别.但要能促进学生观念提升，我们就要选择更让学生关心的，更让学生感兴趣的，更能激发学生思维的情境素材，尤其是那些能让习惯上认为是静止的物体运动，让习惯上认为是运动的物体静止的事例，并且努力让素材与素材之间血脉相连，形成组织化、结构化的情境链，这样的情境才是有意义、有生命力的情境.从某种程度上可以说，课堂能否散发生命活力就看能否创设有生命活力的问题情境.将运动的相对性与文学作品结合起来，好处有四：其一，情境真实、生动、亲和、有感染力；其二，按照布鲁姆认知目标分类所对应的“记忆、理解、应用、分析、评价及创造”，学生进行的是分析评价学习，涉及高阶思维；其三，拓展了课堂的时空，让学生经历具有中国特色的运动观念发展史，增强他们的民族自豪感；其四，将物理与人文有机融合，彰显物理学科多层次的育人价值.

环节5：升华新运动观.

师：我要拿起讲台上的粉笔很容易，但如果我把粉笔扔向……同学，……同学要接住就不容易，为什么？

生：因为讲台上的粉笔相对于你是静止的，要拿起来很容易，扔向……同学的粉笔相对于他是运动的，所以要接住不容易.

师：如果我要用水笔在白板（可移动）上写字就需要靠近白板，还可以怎样（生：让白板靠近你），即我与白板之间是（生：相对运动的）.可见，生活中有些事情要相对静止才能完成，有些事情要相对运动才能完成.你能不能列举一些只有相对静止才能更顺利地完成的事例，还有哪些是只有相对运动才能更顺利地完成的事例.

师生互动：相对静止的事例——接力赛时交接棒的两位运动员、飞机空中加油时加油机与受油机、收割稻子时收割机与卡车等；相对运动的事例——风车相对于空气，风洞实验中飞机（汽车）相对于空气，对接成功前一段时间的神州与天宫等.

师：在一部电影中有这样一个情节，一辆公共汽车上坐满了乘客，但汽车被歹徒装上了炸弹，只要汽车的速度低于60 km/h炸弹就会爆炸，你有什么办法可以帮助汽车上的乘客，将事故可能带来的伤害降到最低？

生：让汽车在平直公路上正常行驶，让另一辆汽车与这辆汽车并肩行驶，保持相对静止，利用木板将乘客转移到安全的汽车上.

师：机场周围不允许有鸟类飞行，以免撞毁飞机，为什么小鸟有可能撞毁飞机呢？（可简介1962年11月美国马里兰州飞机坠毁事件）

生：小鸟虽小，飞行速度也不大，但相对于飞行的飞机，小鸟的速度就很大，撞上飞机造成的破坏就很大.

评析：苏霍姆林斯基说：“在普通的、毫不起眼的事物中隐藏着具有重大世界观意义的真理，惊奇感正是由这样的事物引起的.少年感兴趣的不是什么专门的、辅助的东西，而是材料的实质”.［10］有些教学的失误恰恰在于更重视那些外显的“专门的、辅助的东西”，而忽视内在的“材料的实质”，可能正是因为这一点而让有些课堂“总让人觉得少了些什么”.本环节通过拿、接粉笔和用水笔在白板上写字这样的“普通的、毫不起眼的”但却隐藏着“具有重大世界观意义的真理”——运动的相对性的事物引发学生的惊奇感（惊奇感使意义感成为可能），并顺势迁移、上升到运动相对性在空中加油、风洞等现代科技中的应用，从而将科学、技术、社会融入学生生活，让科学世界与学生的生活世界走向统一，践行从生活走向物理，从物理走向社会的课程理念.进而在学生创造性的问题解决中渗透生命关怀，这样，课堂就超越了物理观念的培养而升华到科学精神和人文精神的涵育.情境、观念、思维、精神等才是材料真正的实质.

4 反思与启示

明明课标已经对“物理观念”的内涵和外延做了界定，为什么还有不少教师觉得“物理观念不太好把握”？知识是教学的媒介，是素养的基础，没有知识素养就是无源之水、无本之木，但为什么作为物理学科核心素养四方面要素之一的是“物理观念”而不是“物理知识”？“物理观念”与“物理知识”是什么关系？这是当前需要回答的问题，要解答这些问题我们必须回归课标文本这个原点.课标将“物理观念”的内涵界定为“从物理学视角形成的关于物质、运动和相互作用、能量等的基本认识，是物理概念和规律在头脑中的提炼和升华，是从物理学视角解释自然现象和解决实践问题的基础”，外延主要包括“物质观念”、“运动和相互作用观念”、“能量观念”等要素.而课标修订组编写的《课标解读》给出的使用“物理观念”这个术语的一个重要原因是“应试教育背景下，我国特别重视知识和原理的教学，很多学校强调死记硬背的知识和原理的学习，而素养强调知识和原理的深度理解与灵活应用”.［11］由此我们可以发现一点端倪：课标对“物理观念”的内涵界定主要是基于物理学视角，而对使用“物理观念”这个术语的原因则主要是基于教学实践，或者说教育学视角.笔者认为，这种视角的交叉混沌是导致“物理观念”不太好把握的主要原因，如果我们分别从物理学和教育学两个角度去求解，物理观念及其与物理知识之间的关系就会明朗很多.从物理学角度看，“物理观念”是公认的、正确的对物理世界的根本认识，是物理知识的上位概念.邢红军教授［12］曾用一棵树比喻物理学中的物理知识、物理方法、物理思想、物理观念和物理精神，物理知识是树叶，物理方法是树枝，物理思想是树干，物理观念是树根，物理精神是大树生长需要的水分和养料，该模型能较为形象的描述物理观念以及它与物理知识之间的关系.从教育学的角度看，物理观念是指能被深度理解和灵活应用的知识，用怀特海［13］的话说，“物理观念”是“活力知识”而不是“惰性知识”.所谓活力知识是指“能够获得个人意义的深度理解，能够在真实的、结构不良的复杂情境中得以充分地激活、调用的知识”；所谓惰性知识是指“仅能在应试场合或有限的非结构化生活情境中运用，却难以在生活场景中、不可预测的情境中迁移、创造性地运用的知识”.可见，基于两种不同的视角，物理观念有着不同的指向，与物理知识也有着不同的关系，两者不可混为一谈，更不可互换使用.两个视角共通的地方是对知识教学提出了高要求，教不能是照本宣科，灌输填鸭，而要发蒙启蔽、点拨引导，学不能是被动接受，机械记忆，而要进入意义、创造思想，只有这样，学生获得的才是活力知识，只有活力知识，才可能被总结概括，提炼升华出物理观念.

无论是“物理观念”、“核心素养”，还是“活力知识”，在笔者看来，它们更像一扇窗，我们既要在意这扇窗“是什么”，更要在意通过这扇窗我们可以进入一个怎样的世界，领略到怎样的风景，即在意这扇窗于我们“意味着什么”.就是说，我们既要努力探寻“物理观念”“核心素养”等的本体论意义，更要努力厘清它们对于我们的认识论、教学论、价值论意义.这样我们就能不困于心，不乱于行，课堂在我们面前就更加敞亮，我们在课堂当中就更加自信.