物理教學設計中的思維稚化及其策略

徐斌

最近在一次教研活動中聽了某教師執(zhí)教的一節(jié)物理課，課題是《實驗：探究加速度與力、質量的關系》（人教版物理教科書，必修1第四章第二節(jié)）.教師在講授用參考案例二來探究加速度與力、質量的關系時，不做任何鋪墊，非常突兀地說：“同學們，下面我們來平衡摩擦力，將木板的一側墊高……”學生們一片茫然，不明就里.究其原因，教師已經知道了該實驗要平衡摩擦力，所以在教學時總是千方百計地讓學生很快地獲得這一知識，而不是讓學生自發(fā)地覺得需要“消除”摩擦的影響.物理教學常常是一種“為了教師”的狀態(tài)而不是“為了學生”的狀態(tài)，教師習慣性地站在自己的認知角度、而不是站在學生認知心理的角度來設計教學.本文就為何要在物理教學設計中稚化教師自己的思維，以及稚化思維的有效策略做出總結，供大家參考.

一、思維稚化的內涵及意義

1.思維稚化的內涵

教師在進行教學設計時理應依據(jù)知識的內在結構和學生的認知規(guī)律構建和諧同步的課堂，如何能做到這一點呢？稚化教師已經成熟的思維方式是關鍵.所謂思維稚化，就是教師把自己的外在權威隱蔽起來，不要去扮演“先知先覺”的智者角色，而是把自己的思維還原到學生的思維水平，去親近學生，接近學生，有意識地退回到與學生相仿的思維狀態(tài)，設身處地地揣摩學生的學習水平、狀態(tài)等，有意識地生發(fā)一種陌生感、新鮮感，以與學生同樣的認知興趣、同樣的學習情緒、共同的探究行為來完成教學的和諧共創(chuàng).

有位特級教師說過：“讓你的學生提問題，要不就象他們自己提問的那樣由你去提出這些問題；讓你的學生給出解答，要不就象他們自己給出的那樣由你去給出解答.”這就是要求教師在教學設計中，要有意識地通過“心理換位”， 監(jiān)控自身的認知，并進行必要的加工和處理，使教學設計中呈現(xiàn)的教學思路更貼近學生的實際.

2.思維稚化的意義

（1）有利于引起思維共振

學習就是學生思維方式向專家思維方式轉化的過程，教師必須在專家與學生思維活動之間架設橋梁，那么就需要教師稚化思維，使師生之間在認知程序上達到“同頻”，引起教與學的“共振”.如果教師以自己的知識水平去思考，把思考過程和結果教給學生，學生往往知其然不知其所以然.退一步說，有時候教師備課不足，笨手笨腳地列錯了方程，從他撓著頭、念念有詞的改正中，反而可以看出他的思路，真正讓學生學到些東西.

（2）有利于降低認知難度

學生在學習中遇到的困難，多數(shù)源于教學過程起點過高，或先前認知經驗不足.教師稚化自己的思維，降低教學的起點，與學生一起走入學生的原有經驗中去，在學生原有思維水平上展開教學，順著他們的思維逐漸展開，在思維的水到渠成中掌握新知識，這樣可以大大降低學習新知識的難度.

（3）有利于拉近師生情感距離

蘇霍姆林斯基說過：“教師必須在某種程度上變成孩子.”稚化教師成熟的思維，在稚化中調諧情感閥門和思維按鈕，讓教師和學生的心靈“頻率”同步，與學生實現(xiàn)心靈的“共振”，教師才能真正地飛進了孩提的心靈世界.教育心理學指出，要使學生接受你的觀點，你就必須同學生保持“同體觀”的關系—— 即“自己人的效應”，這樣就拉近了雙方的心理距離.

二、物理教學設計中思維稚化的策略

1.問題設計以學生原有的認知結構為起點

以問題來驅動教學是教學設計的重點，故設計什么樣的問題呢？奧蘇貝爾在《教育心理學——認識觀點》的扉頁告訴我們“影響學習的最重要因素是學生已經知道了什么.”問題設計要探明學生已經知道了什么，從學生真實的問題和經驗（這就是起點）出發(fā)，而不是從物理教科書或從教師假想的問題和經驗出發(fā)。真正的問題，應該是固有認識與新現(xiàn)象、新事實的矛盾.問題設計的關鍵之處在于引導學生自己發(fā)現(xiàn)或者創(chuàng)設情境幫助學生發(fā)現(xiàn)這一矛盾，真正地引起認知沖突. 設計從舊知識到新知識不同層次的問題幫助學生從原有知識和經驗中找到“支架”. 這樣才會引發(fā)真正有效的學習活動，才能真正讓學生學有所思.

案例1：勻速圓周運動向心加速度方向的推導.

勻速圓周運動既然是“勻速”的，怎么會有加速度呢？這是大多數(shù)高一學生心中存有的疑問.為了解釋這個疑問，也為了降低教學的難度，可以用“迂回”的方法化解難點，運用學生已經掌握的牛頓第二定律，從力推知加速度.基本思路設計：如果物體不受力，它將做什么樣的運動？→圓周運動不是直線運動，沿圓周運動的物體一定受力→勻速圓周運動的物體受的力是什么方向？→考慮實例：地球繞太陽轉，地球受到力的方向？學生用細繩拉著小球在光滑水平面上做圓周運動，親身體驗小球所受合力的方向？→勻速圓周運動物體所受的合力指向圓心→物體的加速度也指向圓心.

接著，是不是僅憑兩個實例就能得出以上的普遍結論呢？對于學有余力，并且對物理量之間的關系及推理的嚴謹特別關注的學生，可以進一步從運動學的角度來學習向心加速度的方向.加速度等于速度變化量跟時間的比值，特別是要抓住“速度變化量”這個要害，分四步進行教學：第一步問，直線運動中的速度變化量的方向如何表示？第二步問，不在同一直線上的速度變化量的方向又如何表示？第三步求質點作勻速圓周運動時，在時間間隔內的速度變化量的方向如何表示？第四步問，時間間隔很小很小時，速度變化量與該點線速度方向關系如何？第四步最好應用“幾何畫板”課件動態(tài)展示變化的過程（如圖1所示）.

從以上案例可以看出問題設計要充分利用學生原有的認知結構對新知識獲得和保持所起的作用.

（1）找到認知結構中對新知識起固定作用的舊知識的可利用性.如牛頓第二定律和直線運動中速度變化量的方向的表示方法；

（2）新知識與同化它的原有舊知識之間的可辨別性程度.如曲線運動中速度變化量方向的表示方法與直線運動中是有區(qū)別的.

（3）認知結構中起固定作用的舊知識的穩(wěn)定性和清晰性程度.比如，要作出以上的推理，必須確認學生已經掌握了牛頓第二定律，以及直線運動中速度變化量的方向的表示方法，即矢量運算的平行四邊形定則.

2.分析問題以學生的思維方式為起點

為了使教師的思維契合或順應學生的思維，使兩種思維“合拍”，教師需要設身處地地從學生實際出發(fā)，以學生的思維方式為起點來進行教學設計.善于運用思維稚化的退化性和表演性，思其所思，惑其所惑，錯其所錯.

（1）思其所思，因勢利導

學生聽老師講課，如果能自己提出問題，當然最好.但由于各種主客觀原因，當學生不能暴露他們的想法時，教師只有扮演學生的角色，成為學生的化身，才能體察學情，洞察他們的心理，及時探測和巧妙地點出學生的所思所想，因勢利導，達到良好的教學效果.

案例2：如何提供并測量物體所受的恒力？

在利用圖2所示裝置探究加速度與力、質量的關系時，學生比較容易想到用天平可以測量小車的質量，用紙帶數(shù)據(jù)可以測量小車運動的加速度，但對于如何提供并測量物體所受的恒力是一個難點.教學中可以設計如下環(huán)節(jié)：

①明確采用通過滑輪用鉤碼拉車的辦法給小車提供力，而僅受一個力的物體幾乎是不存在的，但是一個單獨的力的作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，實驗中力F的含義可以是物體所受的合力.

②分析圖3中小車所受合力，重力和支持力相互抵消，當鉤碼的質量比小車的質量小很多時，鉤碼所受重力近似等于細線對小車的拉力，小車所受合力即細線拉力與軌道摩擦力的合力，但摩擦力無法測得，故合力無法測得.這樣就為平衡摩擦力做好了鋪墊.

③如何“消除”摩擦力呢？首先組織學生思考和討論，在此基礎上，教師動手操作示范提示學生如何“消除”摩擦力.

④作出小車在不掛鉤碼的情況下的受力示意圖，如圖4.引導學生分析，調整木板的傾斜程度直到重力的下滑分力mgsinθ與摩擦阻力f相互抵消時，再掛上鉤碼，細線對小車的拉力即小車受到的合力，而這個力在滿足一定條件時近似等于鉤碼及盤的重力.

（2）惑其所惑，以利解惑

從學生的心智狀態(tài)出發(fā)，將自己的思維退化到學生的思維態(tài)勢，疑其所疑，惑其所惑，根據(jù)學生可能出現(xiàn)的疑惑來確定教學難點，或根據(jù)教學需要，蓄意制造引起迷惑的思維環(huán)境.

案例3：至少需要多大的力才能抽出木板？

如圖5所示，質量為M的木板上放著一個質量為m的木塊，木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為 μ，木板與水平地面間的摩擦忽略不計，加在木板上的力F為多大時，才能將木板從木塊下抽出？

學生在解答這個問題的時候，多數(shù)會得出力F至少要 μmg的錯誤結論.究其原因，學生利用了平衡條件，誤以為抽出木板只要克服木塊和木板之間的摩擦力就可以，沒有分析抽出時木板所處的運動狀態(tài).考慮到這樣的情況，教師在設計教學時，可以先拋出一個前置問題：當木板和木塊在拉力作用下一起運動時，兩者之間的摩擦力有多大？解出這個摩擦力，再問當這個摩擦力達到多大時，木板將被抽出？從而，學生就明白木板被抽出時是具有加速度的，且被抽出的瞬間其加速度比上面木塊的加速度大，而不是處于平衡狀態(tài).

（3）錯其所錯，以求防錯

教師根據(jù)以往的教學經驗，裝著不知不覺的樣子，發(fā)生學生常見的典型錯誤，讓學生進行識別或故意挑起爭端，引起沖突，讓學生積極地幫老師糾錯，這是利用錯誤資源進行教學的良策.

案例4：剎車問題

汽車以10m/s的速度行駛5分鐘后突然剎車.如果剎車過程是做勻變速運動，加速度大小為5m/s2，則剎車后3秒鐘內汽車所走的距離是多少？

這是勻變速直線運動規(guī)律應用中常見的一個例子，每一屆高一學生在求解這個問題的時候都會犯同樣的錯.其錯解如下：因為汽車剎車過程做勻減速直線運動，初速v0=10 m/s，加速度a=-5m/s2，根據(jù)x=v0t+■at2，則有位移x=10×3+■×（-5）×32m

=7.5m.出現(xiàn)以上錯誤有兩個原因：一是對剎車的物理過程不清楚.當速度減為零時，車與地面無相對運動；二是對位移公式的物理意義理解不深刻.位移x對應時間t，這段時間內a必須存在，而當a不存在時，求出的位移則無意義.由于不理解第一點以致認為a永遠存在；由于不理解第二點以致沒有思考a什么時候不存在.教學中不如順其自然，直接給出以上錯解，如果學生沒有發(fā)現(xiàn)這樣做是錯的，那么緊接著再提出一個問題：剎車后6秒鐘內汽車所走的距離是多少？如果還是按照上面的思路，必然得出x=-30m，這是一個顯然與實際不相符的結果，從而引起學生的認識沖突和爭論，再分析以上錯解的原因.通過這樣的設計，必定讓學生留下深刻的印象，達到良好的教學效果.

總之，當教師的思維帶上了學生的色彩，甚至達到了“學生化”之后，就能從一定程度上避免教師以自己的思維來取代學生的思維，教的過程就自然與學的過程融為一體，教學就會進入一種循循善誘、自然流暢的狀態(tài).

④作出小車在不掛鉤碼的情況下的受力示意圖，如圖4.引導學生分析，調整木板的傾斜程度直到重力的下滑分力mgsinθ與摩擦阻力f相互抵消時，再掛上鉤碼，細線對小車的拉力即小車受到的合力，而這個力在滿足一定條件時近似等于鉤碼及盤的重力.

（2）惑其所惑，以利解惑

從學生的心智狀態(tài)出發(fā)，將自己的思維退化到學生的思維態(tài)勢，疑其所疑，惑其所惑，根據(jù)學生可能出現(xiàn)的疑惑來確定教學難點，或根據(jù)教學需要，蓄意制造引起迷惑的思維環(huán)境.

案例3：至少需要多大的力才能抽出木板？

如圖5所示，質量為M的木板上放著一個質量為m的木塊，木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為 μ，木板與水平地面間的摩擦忽略不計，加在木板上的力F為多大時，才能將木板從木塊下抽出？

學生在解答這個問題的時候，多數(shù)會得出力F至少要 μmg的錯誤結論.究其原因，學生利用了平衡條件，誤以為抽出木板只要克服木塊和木板之間的摩擦力就可以，沒有分析抽出時木板所處的運動狀態(tài).考慮到這樣的情況，教師在設計教學時，可以先拋出一個前置問題：當木板和木塊在拉力作用下一起運動時，兩者之間的摩擦力有多大？解出這個摩擦力，再問當這個摩擦力達到多大時，木板將被抽出？從而，學生就明白木板被抽出時是具有加速度的，且被抽出的瞬間其加速度比上面木塊的加速度大，而不是處于平衡狀態(tài).

（3）錯其所錯，以求防錯

教師根據(jù)以往的教學經驗，裝著不知不覺的樣子，發(fā)生學生常見的典型錯誤，讓學生進行識別或故意挑起爭端，引起沖突，讓學生積極地幫老師糾錯，這是利用錯誤資源進行教學的良策.

案例4：剎車問題

汽車以10m/s的速度行駛5分鐘后突然剎車.如果剎車過程是做勻變速運動，加速度大小為5m/s2，則剎車后3秒鐘內汽車所走的距離是多少？

這是勻變速直線運動規(guī)律應用中常見的一個例子，每一屆高一學生在求解這個問題的時候都會犯同樣的錯.其錯解如下：因為汽車剎車過程做勻減速直線運動，初速v0=10 m/s，加速度a=-5m/s2，根據(jù)x=v0t+■at2，則有位移x=10×3+■×（-5）×32m

=7.5m.出現(xiàn)以上錯誤有兩個原因：一是對剎車的物理過程不清楚.當速度減為零時，車與地面無相對運動；二是對位移公式的物理意義理解不深刻.位移x對應時間t，這段時間內a必須存在，而當a不存在時，求出的位移則無意義.由于不理解第一點以致認為a永遠存在；由于不理解第二點以致沒有思考a什么時候不存在.教學中不如順其自然，直接給出以上錯解，如果學生沒有發(fā)現(xiàn)這樣做是錯的，那么緊接著再提出一個問題：剎車后6秒鐘內汽車所走的距離是多少？如果還是按照上面的思路，必然得出x=-30m，這是一個顯然與實際不相符的結果，從而引起學生的認識沖突和爭論，再分析以上錯解的原因.通過這樣的設計，必定讓學生留下深刻的印象，達到良好的教學效果.

總之，當教師的思維帶上了學生的色彩，甚至達到了“學生化”之后，就能從一定程度上避免教師以自己的思維來取代學生的思維，教的過程就自然與學的過程融為一體，教學就會進入一種循循善誘、自然流暢的狀態(tài).

④作出小車在不掛鉤碼的情況下的受力示意圖，如圖4.引導學生分析，調整木板的傾斜程度直到重力的下滑分力mgsinθ與摩擦阻力f相互抵消時，再掛上鉤碼，細線對小車的拉力即小車受到的合力，而這個力在滿足一定條件時近似等于鉤碼及盤的重力.

（2）惑其所惑，以利解惑

從學生的心智狀態(tài)出發(fā)，將自己的思維退化到學生的思維態(tài)勢，疑其所疑，惑其所惑，根據(jù)學生可能出現(xiàn)的疑惑來確定教學難點，或根據(jù)教學需要，蓄意制造引起迷惑的思維環(huán)境.

案例3：至少需要多大的力才能抽出木板？

如圖5所示，質量為M的木板上放著一個質量為m的木塊，木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為 μ，木板與水平地面間的摩擦忽略不計，加在木板上的力F為多大時，才能將木板從木塊下抽出？

學生在解答這個問題的時候，多數(shù)會得出力F至少要 μmg的錯誤結論.究其原因，學生利用了平衡條件，誤以為抽出木板只要克服木塊和木板之間的摩擦力就可以，沒有分析抽出時木板所處的運動狀態(tài).考慮到這樣的情況，教師在設計教學時，可以先拋出一個前置問題：當木板和木塊在拉力作用下一起運動時，兩者之間的摩擦力有多大？解出這個摩擦力，再問當這個摩擦力達到多大時，木板將被抽出？從而，學生就明白木板被抽出時是具有加速度的，且被抽出的瞬間其加速度比上面木塊的加速度大，而不是處于平衡狀態(tài).

（3）錯其所錯，以求防錯

教師根據(jù)以往的教學經驗，裝著不知不覺的樣子，發(fā)生學生常見的典型錯誤，讓學生進行識別或故意挑起爭端，引起沖突，讓學生積極地幫老師糾錯，這是利用錯誤資源進行教學的良策.

案例4：剎車問題

汽車以10m/s的速度行駛5分鐘后突然剎車.如果剎車過程是做勻變速運動，加速度大小為5m/s2，則剎車后3秒鐘內汽車所走的距離是多少？

這是勻變速直線運動規(guī)律應用中常見的一個例子，每一屆高一學生在求解這個問題的時候都會犯同樣的錯.其錯解如下：因為汽車剎車過程做勻減速直線運動，初速v0=10 m/s，加速度a=-5m/s2，根據(jù)x=v0t+■at2，則有位移x=10×3+■×（-5）×32m

=7.5m.出現(xiàn)以上錯誤有兩個原因：一是對剎車的物理過程不清楚.當速度減為零時，車與地面無相對運動；二是對位移公式的物理意義理解不深刻.位移x對應時間t，這段時間內a必須存在，而當a不存在時，求出的位移則無意義.由于不理解第一點以致認為a永遠存在；由于不理解第二點以致沒有思考a什么時候不存在.教學中不如順其自然，直接給出以上錯解，如果學生沒有發(fā)現(xiàn)這樣做是錯的，那么緊接著再提出一個問題：剎車后6秒鐘內汽車所走的距離是多少？如果還是按照上面的思路，必然得出x=-30m，這是一個顯然與實際不相符的結果，從而引起學生的認識沖突和爭論，再分析以上錯解的原因.通過這樣的設計，必定讓學生留下深刻的印象，達到良好的教學效果.

總之，當教師的思維帶上了學生的色彩，甚至達到了“學生化”之后，就能從一定程度上避免教師以自己的思維來取代學生的思維，教的過程就自然與學的過程融為一體，教學就會進入一種循循善誘、自然流暢的狀態(tài).