高效物理教學(xué)的5個(gè)關(guān)鍵詞——基于教與學(xué)的心理的角度

竇 瑾

(南京曉莊學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，江蘇南京 211171)

高效教學(xué)是每一位教師都希冀的.盡管低效的教學(xué)各有各的原因，但高效的教學(xué)卻都有著高度的相似性.從教與學(xué)的心理的角度來看，要獲得物理教學(xué)的高效，就必須在情感、認(rèn)知需求、思維發(fā)展、遷移、成功體驗(yàn)等5個(gè)關(guān)鍵詞上做好文章.

1 情感

人本主義心理學(xué)家羅杰斯認(rèn)為:人的認(rèn)知活動(dòng)始終伴隨著情感領(lǐng)域的活動(dòng)，兩者相互促進(jìn)、相互滲透，有積極情感體驗(yàn)的東西往往首先被感知，并且記得深刻而牢固.事實(shí)也確實(shí)如此:凡是高效的教學(xué)都是動(dòng)情的教學(xué).這究竟是為什么呢?一個(gè)簡(jiǎn)單的推理是:如果教和學(xué)中沒有情感投入，就不可能有積極主動(dòng)的教和學(xué)的態(tài)度，自然也就不會(huì)有積極主動(dòng)的教和學(xué)的行動(dòng)，更不用說教和學(xué)的高效了.所以，在教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)想辦法讓自己的教和學(xué)生的學(xué)帶上豐富的情感色彩.為此，需要做好3個(gè)方面的工作:(1)確立對(duì)學(xué)生生命的敬畏、賞識(shí)意識(shí)和對(duì)所教學(xué)科的崇尚、熱愛之情;(2)挖掘教科書內(nèi)容中情感印跡、情感因素、情感素材，加強(qiáng)情感設(shè)計(jì)，努力通過情境營造情感、通過語言表達(dá)情感、通過表情傳遞情感，滿足學(xué)生的合理情感需要;(3)努力構(gòu)建情知交融、互促、并茂的教學(xué)局面，在傳遞認(rèn)知的同時(shí)傳遞情感、在交流認(rèn)知信息的同時(shí)交流情感信息、在體驗(yàn)認(rèn)知的同時(shí)體驗(yàn)和陶冶物理學(xué)真、善、美的高尚情感.這樣，學(xué)生對(duì)知識(shí)的探究欲望和對(duì)課堂的向往之情可以得到激發(fā)，物理教學(xué)可以在生師情、師知情和生知情等多重情感因素的催化作用下，進(jìn)入師生主動(dòng)介入和參與、真誠溝通和交流、積極互動(dòng)和合作的境地，進(jìn)而在“身臨其境”、“春風(fēng)化雨”中，直抵師生心靈，走向有效、走向高效、走上情知素質(zhì)和諧發(fā)展之路.

案例1.探討波速與哪些因素有關(guān)的問題(片段).

教師:別指望我能夠給大家什么“靈丹妙藥”，我們還是一起來琢磨吧.

學(xué)生D:老師，您至少要給我們一些啟發(fā)吧.

教師:那好.討論“波”的問題，自然應(yīng)該從了解“波”的本質(zhì)入手;而要了解“波”的本質(zhì)，必然又應(yīng)該從“波”的共性因素的分析著手.

學(xué)生D:“波”都有哪些帶有共性特征的因素呢?

教師:這要靠大家來思考.

學(xué)生E:機(jī)械波是機(jī)械振動(dòng)的傳播;電磁波是電磁振蕩的傳播.無論是機(jī)械波還是電磁波，其實(shí)都是某種振動(dòng)(或振蕩)的傳播.這應(yīng)該算是“波”的帶有共性特征的因素吧?

教師:大家看呢?

學(xué)生(全體):是的.

學(xué)生D:這個(gè)我們都知道.可這又能給我們什么啟示呢?

教師:怎么會(huì)不受到啟發(fā)?(稍后)既然“波”是某種“東西”的傳播，那么“波速”就應(yīng)該是用于描述這種“東西”傳播的快慢程度.這樣的分析大家能接受嗎?

學(xué)生(全體):能.

教師:那么，大家不妨再想一想，在一般情況下，傳播某種“東西”的快慢程度要由哪些因素來決定呢?

學(xué)生E:當(dāng)然要看由誰來傳播了.

學(xué)生F:還要看傳的是什么“東西”.

教師:很好.在一般情況下，影響“波速”的因素有兩個(gè):一是要看“誰在傳”;二是要看“傳什么”.這就好像“擊鼓傳花”，一群手腳麻利的年輕人比一群老態(tài)龍鐘的老年人傳得快;傳一束塑料花比傳一束帶刺的玫瑰花更快.

學(xué)生E:老師，您這個(gè)比喻太好了.

教師:老師的比喻是不錯(cuò)，但大家有沒有發(fā)現(xiàn)，這里還留了一個(gè)“破綻”?

學(xué)生F:(稍后)機(jī)械波的傳播速度只與介質(zhì)相關(guān)，這不是只與“誰在傳”有關(guān)而與“傳什么”無關(guān)嗎?

教師:很好.那你能說出機(jī)械波傳的是什么“東西”嗎?

學(xué)生F:機(jī)械波傳播的是機(jī)械振動(dòng).

教師:對(duì).你如果能夠把機(jī)械波所傳播的機(jī)械振動(dòng)和電磁波所傳播的電磁振蕩的物理本質(zhì)作一個(gè)比較，就應(yīng)該能夠解釋:為什么機(jī)械波的波速只由介質(zhì)決定、而電磁波的波速卻要由介質(zhì)和波的頻率共同決定了.

(學(xué)生沉思)

學(xué)生E:哦!我知道了:機(jī)械波所傳播的機(jī)械振動(dòng)不是“東西”.

(笑聲一片)

教師:(稍后)E同學(xué)說的有道理，機(jī)械波所傳播的機(jī)械振動(dòng)不是物質(zhì)，這是機(jī)械波只能在介質(zhì)中傳播的根本原因，自然也是機(jī)械波的波速只由介質(zhì)決定的根本原因.電磁波所傳播的電磁振蕩是物質(zhì)——電磁場(chǎng)，所以電磁波既可以在介質(zhì)中傳播，又可以在真空中傳播，并且，電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其波速既要受介質(zhì)的影響又要受波自身?xiàng)l件的影響，而反映電磁波自身?xiàng)l件的最關(guān)鍵的因素就是頻率.

教師:還有什么問題需要探討嗎?

學(xué)生F:老師，您能否再對(duì)“機(jī)械波的波速只由介質(zhì)決定”和“電磁波的波速要由介質(zhì)和波的頻率共同決定”這兩個(gè)知識(shí)要點(diǎn)做一個(gè)確切的比喻嗎?

教師:(稍作思考，在黑板上寫下:“擊鼓傳話”和“擊鼓傳花”8個(gè)字)那就請(qǐng)從“擊鼓傳話”和“擊鼓傳花”展開一下你們的想象吧.請(qǐng)注意，“話”不是物質(zhì).

2 認(rèn)知需要

人是有認(rèn)知需要的.所謂認(rèn)知需要，即一種要求知道和理解事物、要求掌握知識(shí)、闡明和解決問題的需要.學(xué)生的認(rèn)知需要直接指向?qū)W習(xí)活動(dòng)和學(xué)習(xí)內(nèi)容本身并以解決問題為滿足.研究表明，認(rèn)知需要是學(xué)生從事學(xué)習(xí)活動(dòng)最根本的動(dòng)力，而創(chuàng)設(shè)問題情境又是激起學(xué)生認(rèn)知需要、進(jìn)入高效物理學(xué)習(xí)的最重要環(huán)節(jié)和手段.

概括地說，創(chuàng)設(shè)問題情境就是讓學(xué)習(xí)情境和學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)生相互作用并引起沖突，激起學(xué)生消弭沖突的愿望.為此，教師要在向?qū)W生呈現(xiàn)學(xué)習(xí)情境的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生調(diào)動(dòng)已有的經(jīng)驗(yàn)去嘗試解釋新現(xiàn)象、解決新問題，讓他們發(fā)現(xiàn)自己已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不能同化新現(xiàn)象、新問題，意識(shí)到自己已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)存在著缺陷，從而引起心理上的不平衡和張力，產(chǎn)生渴望獲得平衡、緩解張力的認(rèn)知需要.

案例2.導(dǎo)入“大氣壓強(qiáng)”.

教師:(手中拿著一只空玻璃飲料瓶，往瓶口放上一只乒乓球，手壓著乒乓球讓玻璃瓶轉(zhuǎn)到瓶底朝上)當(dāng)我把托住乒乓球的手移開后，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?

眾學(xué)生:乒乓球會(huì)掉落.

教師:是的(同時(shí)演示松手后乒乓球掉落).我向玻璃瓶中注滿水后再“蓋”上乒乓球，然后同樣使其倒置，移開手后，乒乓球還會(huì)掉落嗎?

眾學(xué)生:應(yīng)該會(huì)掉落.教師:為什么會(huì)掉落?

眾學(xué)生:因?yàn)槠古仪蚴苤亓ψ饔?

學(xué)生甲、乙等:況且上方還有水壓著它呢.

教師:真是有道理.讓我們實(shí)際做一做.(放手，乒乓球并未下落)

眾學(xué)生:(很是驚訝)咦.怎么回事?

教師:(稍后)乒乓球并未掉落，估計(jì)是有向上的力把它給攥住了.(稍后)究竟這“魔力”來自何方呢?

3 思維發(fā)展

人的思維發(fā)展都要經(jīng)歷一個(gè)由具體到抽象、由低級(jí)到高級(jí)的過程.例如，高中學(xué)生已經(jīng)積累了一些生活經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，掌握了較多的抽象概念、定理、定律和法則，他們?cè)谒伎己陀懻搯栴}時(shí)，不再滿足于對(duì)一般現(xiàn)象的羅列和特定條件下物理現(xiàn)象的因果關(guān)系的記憶，他們要求通過自己的活動(dòng)去對(duì)現(xiàn)象施加影響，并親自動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在觀測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)問題進(jìn)行多側(cè)面、多層次的分析和推理，找出事物間的相互聯(lián)系，揭示事物的內(nèi)在本質(zhì)特征.所以，教師要認(rèn)清高中學(xué)生的這一思維發(fā)展特征，在探明學(xué)生思維的“現(xiàn)有發(fā)展區(qū)”、研究學(xué)生思維的“最近發(fā)展區(qū)”、預(yù)見學(xué)生在將現(xiàn)有發(fā)展區(qū)轉(zhuǎn)化為最近發(fā)展區(qū)的過程中可能產(chǎn)生的困難的基礎(chǔ)上，采取“留白”、延遲判斷、引申、質(zhì)疑和暗示、點(diǎn)撥等手段，引發(fā)學(xué)生深度思維、實(shí)驗(yàn)探究和交流評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的高效性.

案例3.“變壓器”教學(xué)5部曲.

(1)教師在可拆型變壓器的原線圈中輸入220 V交流電，副線圈接額定電壓為6.2 V的小電珠.在合上開關(guān)前，讓學(xué)生有充分的時(shí)間想象、猜想將會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果.然后合上開關(guān):小電珠幾乎正常發(fā)光.實(shí)驗(yàn)結(jié)果使學(xué)生體會(huì)到:變壓器的確能改變交流電電壓.此時(shí)，學(xué)生迫切希望知道為什么?自然就會(huì)積極開動(dòng)腦筋，從已學(xué)知識(shí)中尋找答案.經(jīng)過學(xué)生小組討論、教師適時(shí)點(diǎn)撥、啟發(fā)，學(xué)生很自然地掌握了變壓器的工作原理——電磁感應(yīng)現(xiàn)象.

(2)在知道了變壓器的工作原理后，學(xué)生根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律提出猜想:副線圈輸出電壓與線圈匝數(shù)有關(guān).是否真的如此?師生共同設(shè)計(jì)第2個(gè)實(shí)驗(yàn):用1根長約3 m的導(dǎo)線自繞副線圈，并把該導(dǎo)線和6.2 V小電珠相連.在原線圈輸入220 V電壓，不斷增加副線圈匝數(shù):10匝、20匝、30匝，學(xué)生發(fā)現(xiàn)小電珠越來越亮(證實(shí)猜想正確).接著教師把鐵芯慢慢抽走，結(jié)果小電珠越來越暗，從中學(xué)生悟出鐵芯的作用，從而理解了理想變壓器的概念.

(3)在嘗試實(shí)驗(yàn)2的基礎(chǔ)上，學(xué)生已經(jīng)知道了副線圈輸出電壓隨副線圈匝數(shù)的增加而增加.教師啟發(fā)學(xué)生再大膽地猜想:對(duì)于理想變壓器，原、副線圈電壓與它們的匝數(shù)具有怎樣的關(guān)系?猜想后，讓學(xué)生設(shè)計(jì)第3個(gè)實(shí)驗(yàn):原、副線圈接入電壓表，測(cè)出電壓來驗(yàn)證自己的猜想.在得出理想變壓器變壓規(guī)律后，引導(dǎo)學(xué)生再利用能量守恒定律，自行導(dǎo)出變壓器的變流規(guī)律.

(4)進(jìn)一步從理論上分析可知:輸入功率隨輸出功率的變化而變化.實(shí)際情況真會(huì)如此嗎?學(xué)生又興致勃勃地設(shè)計(jì)了第4個(gè)實(shí)驗(yàn):在副線圈中并聯(lián)幾個(gè)小電珠，當(dāng)副線圈輸出功率為0時(shí)(變壓器空載，電鍵全部斷開)，P2=0，I2=0.此時(shí)串聯(lián)在原線圈中的電流表的讀數(shù)趨向于0，說明輸入功率也為0.當(dāng)副線圈中接入的小電珠個(gè)數(shù)增加時(shí)(輸出功率增大)，串聯(lián)在原線圈中的電流表讀數(shù)也增加，說明輸入功率隨輸出功率增大而增大.

(5)當(dāng)這堂課進(jìn)入尾聲時(shí)，學(xué)生又提出:如果將變壓器的原線圈通入直流電，合上開關(guān)后，會(huì)有什么結(jié)果?結(jié)果是小電珠不亮.但進(jìn)一步的仔細(xì)觀察又發(fā)現(xiàn):在開關(guān)閉合或斷開的瞬間，小電珠會(huì)閃一下.這樣，學(xué)生對(duì)變壓器是改變交流電的裝置以及它的工作原理是電磁感應(yīng)的認(rèn)識(shí)就進(jìn)一步加深了.

4 遷移

“為遷移而教!”這是當(dāng)今教學(xué)界流行的一句“口號(hào)”.顯然，“為遷移而教”是“為遷移而學(xué)”的潛臺(tái)詞，即通過“為遷移而教”，促進(jìn)學(xué)生高效學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí).遷移，是指一種學(xué)習(xí)對(duì)另一種學(xué)習(xí)的影響或習(xí)得的經(jīng)驗(yàn)對(duì)完成其他活動(dòng)的影響，是學(xué)習(xí)的一種普遍現(xiàn)象.從影響效果的角度來看，遷移可以分為正遷移和負(fù)遷移;從時(shí)間順序的角度來看，遷移可以分為順向遷移和逆向遷移，等等.研究表明，影響遷移的主要因素有兩個(gè)，一是學(xué)習(xí)者已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的特性，二是一種學(xué)習(xí)(習(xí)得的經(jīng)驗(yàn))和另一種學(xué)習(xí)(其他活動(dòng))之間的相似性大小.所以，為實(shí)現(xiàn)高效物理教學(xué)，教師要特別重視做好以下兩個(gè)方面的工作.

4.1 幫助學(xué)生構(gòu)建簡(jiǎn)約、清晰、連貫、包容、穩(wěn)定的認(rèn)知結(jié)構(gòu)

為此，教師一要重視教學(xué)內(nèi)容的選擇、改造和組織，重視教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方式的設(shè)計(jì).尤其，要重視設(shè)計(jì)好關(guān)鍵環(huán)節(jié)處的“腳手架”，為知識(shí)的自然生長提供支撐.二要重視物理現(xiàn)象、事實(shí)、模型教學(xué)，讓學(xué)生擁有清晰、豐富的學(xué)習(xí)概念、規(guī)律等的物理表象.三是重視過程、方法、策略以及實(shí)驗(yàn)、練習(xí)等教學(xué)，讓學(xué)生習(xí)得基本的物理認(rèn)知技能和元認(rèn)知技能，穩(wěn)固、完善認(rèn)知結(jié)構(gòu).

案例4.“動(dòng)力學(xué)知識(shí)體系”的構(gòu)建(片段).

(1)運(yùn)用“比較”，建立下列各組概念及規(guī)律間的橫向聯(lián)系:動(dòng)量與動(dòng)能、沖量與功、動(dòng)量變化與動(dòng)能變化、動(dòng)量定理和動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律等.

(2)運(yùn)用“溯源”，建立下列各組概念間及規(guī)律間的縱向聯(lián)系:力與加速度、力與沖量、力與功、沖量與動(dòng)量變化、功與動(dòng)能變化、牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律與動(dòng)量定理、動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律、牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律與動(dòng)能定理、動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律等.

4.2 指導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成分析學(xué)習(xí)材料相似性的習(xí)慣

學(xué)習(xí)材料的相似性是由一種學(xué)習(xí)(習(xí)得的經(jīng)驗(yàn))和另一種學(xué)習(xí)(其他活動(dòng))中所包含的共同成分決定的.學(xué)習(xí)材料的相似包括兩種情況，一是共同成分屬于學(xué)習(xí)材料的表面特征，稱表面特征相似;二是共同成分屬于學(xué)習(xí)材料的本質(zhì)特征，稱結(jié)構(gòu)特性相似.顯然，當(dāng)兩種相似同時(shí)存在時(shí)，正遷移便容易實(shí)現(xiàn)，否則不易實(shí)現(xiàn)正遷移或容易產(chǎn)生負(fù)遷移.所以，教學(xué)中要重視培養(yǎng)學(xué)生分析學(xué)習(xí)材料相似性的習(xí)慣，逐步建立善于將兩個(gè)甚至多個(gè)情境突然聯(lián)系起來的意識(shí).尤其，在面臨可能出現(xiàn)負(fù)遷移的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，要特別重視在合適的時(shí)候?qū)煞N相似因素在不同情境中的不同要求進(jìn)行揭示，以糾正產(chǎn)生的負(fù)遷移或消除負(fù)遷移的影響.

案例5.究竟應(yīng)該選用哪個(gè)電源.

問題:有4個(gè)電源，電動(dòng)勢(shì)均為8 V，內(nèi)阻分別為1Ω，2Ω，4Ω，8Ω.現(xiàn)在要對(duì)一個(gè)阻值R=2Ω的電阻供電，為使該電阻獲得最大的功率，應(yīng)該選用內(nèi)阻為多大的電源?

情境聯(lián)想:外電阻等于內(nèi)電阻(R=r)時(shí)，外電路上的電功率有最大值.

原題和“情境聯(lián)想”之間的“表面特征”相似容易誤導(dǎo)學(xué)生選擇2Ω內(nèi)阻的電源.所以，揭示原題和“情境聯(lián)想”之間“結(jié)構(gòu)特性”不相似是正確解題的關(guān)鍵.

本題的正確答案是1Ω.

5 成功體驗(yàn)

研究表明，人具有一種本能，一種自我實(shí)現(xiàn)、獲取承認(rèn)、取得成功的愿望和需要.學(xué)生尤其是這樣.成功和失敗在學(xué)生心理上會(huì)引起截然不同的情緒體驗(yàn)，且對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生不同的影響.學(xué)生若能體驗(yàn)到學(xué)習(xí)上的成功，則學(xué)習(xí)的信心和興趣便會(huì)得到增強(qiáng)，一種自我激勵(lì)、自我要求的可持續(xù)學(xué)習(xí)便會(huì)形成.所以，讓每個(gè)學(xué)生都取得不同程度的成功、都體驗(yàn)到學(xué)習(xí)帶來的歡樂既是一切教學(xué)的目標(biāo)，更是高效教學(xué)的一個(gè)重要標(biāo)志.為此，要通過為不同發(fā)展水平的學(xué)生設(shè)置不同的“最近發(fā)展區(qū)”，使每個(gè)學(xué)生都能經(jīng)過努力實(shí)現(xiàn)自身意義上的成功，并逐步積小成功為大成功，以提高他們的自尊心與自信心，逐步認(rèn)識(shí)到自身的價(jià)值與力量所在，激發(fā)起各自進(jìn)一步優(yōu)化學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性.

案例6.“太陽與行星間的引力”一課的三份“學(xué)習(xí)單”.

(1)為現(xiàn)實(shí)起點(diǎn)一般高的學(xué)生設(shè)計(jì)的引導(dǎo)式學(xué)習(xí)單.①將行星的運(yùn)動(dòng)近似看作質(zhì)點(diǎn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng);②根據(jù)“引力提供向心力”關(guān)系求解太陽對(duì)行星作用的引力大小，進(jìn)而確定該引力大小與行星質(zhì)量、行星到太陽的距離之間的關(guān)系;③根據(jù)牛頓第三定律，通過類比，確定行星對(duì)太陽作用的引力大小與太陽質(zhì)量、太陽到行星的距離之間的關(guān)系;④綜合②、③結(jié)論，確定行星和太陽間引力作用的一般規(guī)律.

(2)為現(xiàn)實(shí)起點(diǎn)比較高的學(xué)生設(shè)計(jì)的問題式學(xué)習(xí)單.①求解力的途徑通常有兩條:一是直接求解，二是根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況求解.這里研究太陽與行星間的引力，通過哪條路徑比較切實(shí)、可行?②根據(jù)行星的運(yùn)動(dòng)情況求解它的受力情況時(shí)，將有許多困難等你去排除:行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度的大小和方向在不斷地發(fā)生變化，如何解決這種速度在復(fù)雜變化著的曲線運(yùn)動(dòng)問題?行星和太陽都是龐然大物，如何計(jì)算它們之間的引力大小?既然相互吸引作用存在于一切物體之間，那么在眾多天體共存的太陽系中，如何解決這種“多力共存”的復(fù)雜問題?③ 試確定太陽對(duì)行星的引力大小和行星對(duì)太陽的引力大小?(注意讓表達(dá)式中的自變量個(gè)數(shù)減到最少，以你認(rèn)為最合適的變量表示)④試根據(jù)③中結(jié)果推出太陽和行星間引力作用的一般規(guī)律.

(3)為現(xiàn)實(shí)起點(diǎn)高的學(xué)生設(shè)計(jì)的提示式學(xué)習(xí)單.①求解力的途徑有哪些?②針對(duì)行星——太陽系統(tǒng)，通過分析建模，綜合運(yùn)用已有知識(shí)推導(dǎo)得出行星和太陽間的引力作用一般規(guī)律.

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