高中物理教學(xué)內(nèi)容邏輯化處理模式和措施

高中物理實際教學(xué)中，不少教師缺乏邏輯化意識，教學(xué)的邏輯層次混亂、粗略的現(xiàn)象較為普遍，導(dǎo)致了教學(xué)的低效，因此，邏輯化處理策略對提高物理課堂教學(xué)效率具有重要的現(xiàn)實意義和價值.

筆者前期成果“例談高中物理教學(xué)內(nèi)容的邏輯化處理策略”[1]通過案例闡述了高中物理教學(xué)內(nèi)容的邏輯化處理策略的內(nèi)容及其適用范圍，在此基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步對該策略的實施模式和措施進(jìn)行實踐探索，并對策略的內(nèi)容從信息加工心理學(xué)的視角加以闡釋，奠定了策略內(nèi)容的理論依據(jù).

邏輯化處理策略包括三個策略：邏輯層次顯性化、邏輯層次認(rèn)知化、邏輯層次細(xì)膩化.邏輯化處理策略適用的教學(xué)內(nèi)容是廣泛的，無論是概念、規(guī)律、實驗還是問題解決的思維策略方法，都是可以運(yùn)用的.如何才能使邏輯層次顯性化、認(rèn)知化和細(xì)膩化，通過實踐探索，筆者認(rèn)為，使邏輯層次顯性化、認(rèn)知化和細(xì)膩化的模式和措施可以從五個方面來實施：（1）以教師的專業(yè)知識為基礎(chǔ);（2）以教學(xué)目標(biāo)的準(zhǔn)確定位為主線;（3）以教學(xué)內(nèi)容的邏輯化處理策略為中心;（4）以“問題化”為手段;（5）以學(xué)生為主體.概言之，該策略是教師以扎實的專業(yè)知識為基礎(chǔ)，緊緊圍繞學(xué)生主體，準(zhǔn)確定位，邏輯化處理教學(xué)內(nèi)容，以“問題化”為手段，實現(xiàn)知識向?qū)W生有效轉(zhuǎn)化的一種教學(xué)策略.其模式如圖1.

一、以教師專業(yè)知識為基礎(chǔ)

2011年，教育部向社會公布了《中學(xué)教師專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》征求意見稿（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）.《標(biāo)準(zhǔn)》從“教育知識、學(xué)科知識、學(xué)科教學(xué)知識、通識性知識”四個領(lǐng)域?qū)χ袑W(xué)教師的專業(yè)知識提出了具體要求.[2]《標(biāo)準(zhǔn)》的公布從政策層面表明了教師的專業(yè)知識的重要性.

實踐表明，教師的專業(yè)知識越豐富、扎實，邏輯化處理教學(xué)內(nèi)容的能力就越強(qiáng)，如果教師缺乏相應(yīng)專業(yè)知識，邏輯化策略就難以有效實現(xiàn).在高中階段，有不少細(xì)枝末葉的知識并非每個教師都處置得當(dāng).

案例1 ?在高中受力分析時把各力圖示的末端集中畫于一點上，這一點是什么？畫在什么地方？為什么集中畫在一點上？首先，明確這一點是表示物體的質(zhì)點，忽略物體的大小形狀，所以這一點可以畫在物體的任何部位，也可以畫在其他空白的地方，特別要注意糾正學(xué)生的錯誤前概念：認(rèn)為這個點就是物體的重心;其次，各力矢量都統(tǒng)一用尾端做作用點，是便于力的運(yùn)算，由于物體簡化為一點，所以各個力的尾端都重合于這一點上.再次，通過設(shè)置如下例1，檢測學(xué)生掌握情況，通過反饋進(jìn)一步使更多的學(xué)生在應(yīng)用中掌握這一理想化方法.讓學(xué)生思維經(jīng)歷以上這些邏輯層次，才能真正理解透.

例1 ?用兩條細(xì)繩把一個鏡框懸掛在墻上，把鏡框用一點代替，畫出在如圖2所示的三種掛法中的受力示意圖.

案例2 ?關(guān)于合運(yùn)動、分運(yùn)動的等時性，如果教師理解得足夠透徹，就會在談?wù)撨^河最短時間問題時，簡潔明了地從相對水的分運(yùn)動角度去思考過河時間，在相對水的分速度大小不變的情況下，方向變化，對應(yīng)分位移變化，只有當(dāng)分速度和分位移方向垂直河岸，分位移最短，所以分運(yùn)動時間最短.事實上，至少各種教學(xué)參考資料上，都沒有提到過這種方法，都是把相對水的速度再分解成平行河岸和垂直河岸兩個分速度，在此基礎(chǔ)上討論最短時間.

案例3 ?對電阻定律適用范圍“截面粗細(xì)均勻的導(dǎo)體”缺乏變式訓(xùn)練教學(xué)層次，致使學(xué)生頭腦中把“截面”只建構(gòu)成“圓形”，阻礙了對電阻定律的靈活運(yùn)用，當(dāng)他們面對矩形、環(huán)形或三角形均勻截面問題時是絕對想不到運(yùn)用電阻定律的.

可見，教師需要具備清晰的、細(xì)膩的、關(guān)于細(xì)枝末葉的學(xué)科知識和學(xué)科教學(xué)知識，才能真正形成有效的教學(xué).筆者覺得，作為高中物理教師，關(guān)于高中部分的學(xué)科知識、學(xué)科教學(xué)知識切忌粗枝大葉，天馬行空，而要精雕細(xì)琢，步步為營，豐滿教學(xué)邏輯層次.

缺乏學(xué)科知識、學(xué)科教學(xué)知識，往往對教材中已有的邏輯層次也視而不見.

案例4 ?如人教版新課本必修（1）《牛頓第一定律》中，關(guān)于伽利略對運(yùn)動原因的教學(xué)內(nèi)容已有豐富的邏輯層次，但如果處理不當(dāng)，該層次體現(xiàn)不出來，學(xué)生對伽里略的科學(xué)思想方法就沒有清晰的感受。筆者教學(xué)中顯性化處理為如下幾個層次：（1）邏輯推理猜想本質(zhì).球沿斜面向下運(yùn)動時（簡稱下坡），它的速度增大，而向上運(yùn)動時（簡稱上坡），它的速度減小.那么，當(dāng)沿水平面運(yùn)動時，不下也不上，它的速度應(yīng)該不增不減.（2）比較事實，產(chǎn)生矛盾.事實上，球在水平面上運(yùn)動速度不斷減小，與猜想矛盾.（3）堅持猜想，尋找原因.發(fā)現(xiàn)摩擦影響.（4）研究摩擦影響規(guī)律，理想化推斷本質(zhì).發(fā)現(xiàn)摩擦越小，球在水平面上運(yùn)動得越遠(yuǎn)，如果沒有摩擦，將一直運(yùn)動下去，不需力維持.（5）設(shè)計新的理想化實驗，進(jìn)一步充分論證.關(guān)于伽利略的新的理想化實驗的教學(xué)層次：①綜合情境，事實呈現(xiàn).設(shè)計了球經(jīng)過下坡、水平、上坡的組合運(yùn)動情境，實際現(xiàn)象是球沖到上坡的最高處比下坡時的開始位置低.規(guī)律是摩擦越小，小球上坡的高度就越高.②理想化假設(shè)，邏輯推斷理想實驗現(xiàn)象.假設(shè)沒有摩擦，球上坡就一定沖到開始釋放的高度.③理想實驗現(xiàn)象的邏輯推演.上坡傾角變小，球要到達(dá)開始高度，將運(yùn)動得更遠(yuǎn).④邏輯外推，推斷本質(zhì).如果傾角變?yōu)榱?，球為了到達(dá)開始高度，將沿水平面一直運(yùn)動下去，而不需力的維持.[1]

案例5 ?在遠(yuǎn)距離輸電教學(xué)設(shè)計中，筆者設(shè)計了一個新舊知識認(rèn)知沖突的邏輯層次.當(dāng)按照，P=UI減少電流，升高電壓時，設(shè)計了提問：如何實現(xiàn)升高電壓，減小電流？不少學(xué)生頭腦中產(chǎn)生這樣的質(zhì)疑，根據(jù)I=■，電壓升高，電流也增加，怎么會減少呢？

為什么筆者在此教學(xué)案例中想到設(shè)計引發(fā)學(xué)生“認(rèn)知沖突”的教學(xué)邏輯層次？首先是教學(xué)實踐中重視關(guān)注學(xué)生的疑惑，其次是重視運(yùn)用心理學(xué)知識和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論來認(rèn)識這些疑惑生成的內(nèi)在原因.從心理學(xué)規(guī)律上看，人的學(xué)習(xí)過程會有抑制效應(yīng)，比如前攝抑制，后攝抑制，這些抑制效應(yīng)不僅在同一節(jié)課時所學(xué)的知識之間有相互抑制效應(yīng)，而且表現(xiàn)在不同課時之間所學(xué)知識之間的抑制效應(yīng).從建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論上看，學(xué)生學(xué)習(xí)新知都是在已有知識結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對新知進(jìn)行同化或順應(yīng)兩種機(jī)制實現(xiàn).按照這些理論分析以上事例，從心理學(xué)規(guī)律角度看，初中所學(xué)“I=■”，會對后面所學(xué)新知“閉合電路的現(xiàn)象和遠(yuǎn)距離輸電中通過升高電壓來實現(xiàn)減小電流”有抑制作用;從建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論分析，新知是建立在原有基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)通過設(shè)置認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生經(jīng)過順應(yīng)機(jī)制，才能建立包括新舊知識相融合的新的知識結(jié)構(gòu)，如果缺乏設(shè)置引起學(xué)生認(rèn)知沖突的認(rèn)知邏輯層次，學(xué)生勢必運(yùn)用了同化機(jī)制，把閉合電路問題簡單納入原有知識結(jié)構(gòu)“歐姆定律（部分）”中，把“升高電壓減小電流”簡單納入原有知識結(jié)構(gòu)，形成和原有的認(rèn)知“電壓升高，電流增大”的新舊知識矛盾的知識結(jié)構(gòu).由此可見，如果一個教師缺乏基本的教學(xué)知識，又相對自閉而缺乏交流，即使教了好幾個輪回，也難以發(fā)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)知過程中應(yīng)有的這些邏輯層次.endprint

通過以上事例，可以感到教師的專業(yè)知識對能否有效實現(xiàn)邏輯化處理這個中心具有決定性基礎(chǔ)地位.教師的專業(yè)知識也是準(zhǔn)確把握“教什么，為什么教，怎么教，怎么學(xué)”的基礎(chǔ). 這一基礎(chǔ)還決定著教學(xué)目標(biāo)的定位水平.定位都有，但準(zhǔn)確與否，卻和學(xué)科知識、學(xué)科教學(xué)知識有重要的關(guān)系.如對學(xué)科專業(yè)知識認(rèn)識上的局限性，會使教學(xué)目標(biāo)定位錯誤;而對新課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)科指導(dǎo)意見知識的缺乏和受應(yīng)試?yán)砟畹母腥?，?dǎo)致教學(xué)目標(biāo)越位、錯位、缺位等.

二、以準(zhǔn)確定位為主線

布魯姆在《教育目標(biāo)分類學(xué)》一書中指出“有效的學(xué)習(xí)始于準(zhǔn)確地知道要達(dá)到的目標(biāo)是什么，目標(biāo)必須清楚、具體、可操作.”清晰的目標(biāo)是教學(xué)的出發(fā)點也是歸宿，[3]有效教學(xué)必須以準(zhǔn)確定位為主線.

何謂教學(xué)目標(biāo)？教學(xué)目標(biāo)是課程教學(xué)過程的邏輯起點和終點，北京師范大學(xué)著名教授顧明遠(yuǎn)先生在《教育大辭典》中提到，教學(xué)目標(biāo)是指教學(xué)中師生預(yù)期達(dá)到的學(xué)習(xí)結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn).[4]是教學(xué)目標(biāo)制定者——教師的一種預(yù)期，這種預(yù)期參照一定的標(biāo)準(zhǔn).如果教師缺乏扎實的專業(yè)知識，參照的標(biāo)準(zhǔn)又不標(biāo)準(zhǔn)，那制定的教學(xué)目標(biāo)就不準(zhǔn)確.實際教學(xué)中，最常見的是參照高考標(biāo)準(zhǔn)，一步到位的教學(xué)目標(biāo).

準(zhǔn)確定位包括目標(biāo)的數(shù)量要合理，質(zhì)量要高.教學(xué)目標(biāo)數(shù)量上的合理性關(guān)鍵是受教學(xué)時間上的限制，教學(xué)目標(biāo)數(shù)量過度，必然會忽略、忽視豐富的教學(xué)邏輯層次，致使邏輯化策略成為空談.質(zhì)量高低，一方面看目標(biāo)是否符合新課程標(biāo)準(zhǔn)和理念，是著眼學(xué)生發(fā)展還是應(yīng)試，另一方面要看是否清楚、具體、可行，目標(biāo)不能假、大、空，“說起來重要做起來不要”.[3]質(zhì)量的高低也直接影響邏輯化策略實施，比如立足于應(yīng)試?yán)砟畹慕虒W(xué)目標(biāo)必然會忽略學(xué)生的認(rèn)知需求的邏輯層次，教學(xué)過程變成知識點的灌輸，把學(xué)生當(dāng)成知識的容器，緊湊灌知識抓緊做習(xí)題，片面追求學(xué)生的考試成績更好.

影響準(zhǔn)確定位的因素主要有：對高考題理解程度產(chǎn)生的負(fù)面影響;對教材理解不透產(chǎn)生的影響;對新課程理解不透產(chǎn)生的影響;學(xué)科知識缺乏產(chǎn)生的影響等.這些影響常常使教學(xué)目標(biāo)缺位、越位、錯位、求全、一步到位，而目標(biāo)的這些問題導(dǎo)致教學(xué)邏輯層次的模糊化、教師化、粗略化，流于低效教學(xué).教師缺乏對學(xué)生的了解，忽視對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力水平的正確評估，罔顧課時的限制，把學(xué)生主觀盲目異化為知識的“廣口大容器”，想“灌”什么就“灌”什么，想“灌”多少就“灌”多少，想怎么“灌”就怎么“灌”.教學(xué)目標(biāo)求大、求全、求難，要么顧此失彼，無法實現(xiàn)，要么事倍功微，欲速則不達(dá)，要么盲目延時，教學(xué)進(jìn)度步履蹣跚.

三、以邏輯化處理教學(xué)內(nèi)容為中心

何謂教學(xué)策略？教育專家袁振國先生如是說：“所謂教學(xué)策略，是在教學(xué)目標(biāo)確定以后，根據(jù)已定的教學(xué)任務(wù)和學(xué)生的特征，有針對性地選擇與組合相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)的組織形式、教學(xué)方法和技術(shù)，形成的具有效率意義的特定教學(xué)方案……”[4]

邏輯化處理策略包括三個策略：邏輯層次顯性化;邏輯層次認(rèn)知化;邏輯層次細(xì)膩化.[1]

邏輯層次顯性化處理的內(nèi)容包括：知識的呈現(xiàn)結(jié)果（如板書）;知識的呈現(xiàn)過程;問題解決的思維策略、方法.知識的呈現(xiàn)結(jié)果的邏輯層次也就是知識結(jié)構(gòu)，知識的呈現(xiàn)過程的邏輯層次也就是教學(xué)的節(jié)奏.邏輯層次顯性化處理策略就是教師將這些內(nèi)容的邏輯層次明確地顯示給學(xué)生，使他們清晰感知這些邏輯層次，以利于對知識的理解和邏輯思維能力的提升.[1]

邏輯層次認(rèn)知化就是在呈現(xiàn)邏輯層次時要符合學(xué)生的認(rèn)知心理規(guī)律，換言之，就是教學(xué)的節(jié)奏要適合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律.這一策略核心是關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)，因此，也可稱邏輯層次學(xué)生化.[1]

邏輯層次細(xì)膩化就是將知識的邏輯層次以及知識的認(rèn)知邏輯層次展現(xiàn)得細(xì)致入微、豐滿充實，以使學(xué)生的認(rèn)知思維過程自然流暢、水到渠成，從而實現(xiàn)對知識的全面把握和透徹理解.[1]

三種邏輯化處理策略不是孤立的，它們之間有著密切的聯(lián)系，實施中往往要互相滲透、綜合運(yùn)用.邏輯化處理策略適用的教學(xué)內(nèi)容是廣泛的，無論是概念、規(guī)律、實驗還是問題解決的思維策略方法，都是可以運(yùn)用的有效措施.三種邏輯化處理策略雖然各有側(cè)重，但有共同的核心即關(guān)注學(xué)生，是教師立足學(xué)生立場，實現(xiàn)知識轉(zhuǎn)化的有效策略.[1]

邏輯化策略是實現(xiàn)知識有效轉(zhuǎn)化的有效策略，是中心.是教師創(chuàng)造性處置教學(xué)內(nèi)容的手段.它的運(yùn)用，使得以學(xué)生為主體不再成為空談，是教師發(fā)揮主導(dǎo)作用的有效抓手.從信息加工心理學(xué)的視角看，顯性化，是學(xué)生獲取、存儲學(xué)習(xí)信息加工的必要信息的有效策略;細(xì)膩化，確保為學(xué)生提供完備的加工信息;認(rèn)知化，是知識邏輯基于學(xué)生最有效的認(rèn)知信息加工過程而設(shè)計的教學(xué)流程，認(rèn)知化有賴于顯性化和細(xì)膩化的支撐.

四、以“問題化”為手段

如何使學(xué)生感受到清晰細(xì)膩的符合學(xué)生認(rèn)知的邏輯層次，即邏輯層次顯性化？以邏輯層次“問題化”為重要的手段.例如，在“探究功與物體速度變化關(guān)系”這節(jié)課教學(xué)中，在提出課題基礎(chǔ)上，運(yùn)用“問題化”手段，引領(lǐng)學(xué)生感受并經(jīng)歷“實現(xiàn)實驗?zāi)繕?biāo)”的思想、原理、方法以及注意事項等邏輯層次.

問題1，實現(xiàn)本實驗?zāi)繕?biāo)需要測量什么物理量？合力的功與速度變化.問題2，先思考如何測量合力的功？分析力：受重力、拉力、支持力和摩擦阻力，如果軌道水平，重力、支持力不做功，需要測摩擦阻力和拉力做的功.問題3，能否通過控制條件使測量更加簡便易行呢？氣墊導(dǎo)軌，沒有摩擦力，只測拉力的功即可.這個主意不錯！但我們學(xué)校實驗室沒有氣墊導(dǎo)軌！怎么辦？平衡摩擦力，使合力等于橡皮筋的力，只需測量橡皮筋力的功即可.問題4，橡皮筋力是變力，如何測量變力的功？倍變法解決.如何實施好此法？盡量控制橡皮筋相同，控制橡皮筋做功開始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)相同，從同一位置釋放小車，直到彈力為零的過程，各橡皮筋做功相同.問題5，再思考如何測速，有什么疑難？能否更加簡便易行？控制從靜止開始，使初速為零，這樣只需測量做功過程的末速度即可.由于我們平衡了摩擦力，所以，橡皮筋做完功之后，小車做勻速運(yùn)動，這樣，通過測量勻速運(yùn)動階段速度即為做功過程的末速度.問題6，請同學(xué)們思考預(yù)測紙帶上點跡間隔的特點會是什么？大家要根據(jù)牛頓定律判斷運(yùn)動性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測.實驗過程中，紙帶上點的間隔應(yīng)是先不斷增加，然后相等，最后可能減小.可見，本實驗平衡摩擦力有兩大好處.這樣，運(yùn)用設(shè)計的“簡便和可操作性原則”為統(tǒng)領(lǐng)，以“問題化”為手段，在圍繞思考完成實驗?zāi)繕?biāo)的解決問題的過程中，形成平衡摩擦力、倍變法等物理思想方法以及實驗注意事項.

還要善于運(yùn)用實驗、幽默風(fēng)趣的語言、諧音、粉筆簡圖以及物理學(xué)史資料故事化等手段創(chuàng)設(shè)有趣的物理情景，再把有趣的情景“問題化”.要善于運(yùn)用“問題化”手段，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突.

五、以學(xué)生為主體

蘇霍姆林斯基說過：“教師必須在某種程度上變成孩子.”[5]

奧蘇貝爾在《教育心理學(xué)——認(rèn)知觀》的扉頁上寫道：如果不得不把教育心理學(xué)的所有內(nèi)容簡約成一條原理的話，我會說：影響學(xué)習(xí)的最重要的因素是學(xué)生已經(jīng)知道了什么，弄清了這一點，并據(jù)此展開教學(xué)，從而產(chǎn)生有效的學(xué)習(xí)，就是教育心理學(xué)的任務(wù).[5]

著名教育家杜威早就指出：“盡管科學(xué)家和教師都掌握學(xué)科知識，但二者的學(xué)科知識是不一樣的，教師必須把學(xué)科知識心理化，以便讓學(xué)生能夠理解.”學(xué)科知識的心理化，其實就是生本化.[6]

基于教師的專業(yè)知識、準(zhǔn)確定位、邏輯化處理、“問題化”手段都是立足學(xué)生立場，實現(xiàn)知識向?qū)W生轉(zhuǎn)化的有效措施.所以，邏輯化策略是以學(xué)生為主體的一個教學(xué)策略，是真正能夠?qū)崿F(xiàn)這一理念的有效策略之一.

參考文獻(xiàn)：

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[5] 徐斌.物理教學(xué)設(shè)計中的思維稚化及其應(yīng)用[J].物理教師，2014（6）：8-10.

[6] 吳加澍.中學(xué)物理教師的學(xué)科教學(xué)知識[J].物理教學(xué)，2012（12）：4-10.endprint