物理師范生學(xué)習(xí)困難的成因與解決

臧 強(qiáng) 邢紅軍 胡揚(yáng)洋

（1.首都師范大學(xué)招生就業(yè)處，北京 100048；2.首都師范大學(xué)物理系，北京 100048；3.首都師范大學(xué)教育學(xué)院，北京 100048）

1 物理師范生學(xué)習(xí)困難研究的回顧

學(xué)習(xí)困難（Learning Difficulties）作為一個(gè)在醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、教育學(xué)等領(lǐng)域被廣泛探討的命題，由于理論基礎(chǔ)的多樣化和層次性，對(duì)其界定并不一致.如有學(xué)者認(rèn)為“學(xué)習(xí)困難是由神經(jīng)系統(tǒng)的缺陷造成的”，而有學(xué)者則將“學(xué)習(xí)困難者”界定為“學(xué)習(xí)困難學(xué)生的智力正常，但學(xué)習(xí)準(zhǔn)備與學(xué)習(xí)任務(wù)不相適應(yīng)，學(xué)習(xí)效果低下，處于持續(xù)困難狀態(tài).”［1－2］

對(duì)于物理學(xué)習(xí)困難，有學(xué)者認(rèn)為，物理學(xué)習(xí)困難的含義應(yīng)把握以下5點(diǎn)：（1）物理學(xué)習(xí)困難不是智力落后、感官障礙、缺乏學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)等因素造成的；（2）物理學(xué)習(xí)困難是指物理學(xué)習(xí)過(guò)程中某一階段的狀態(tài)，而不是依據(jù)最終結(jié)果作出的判斷與評(píng)價(jià)；（3）物理學(xué)習(xí)困難具有學(xué)科傾向性；（4）不同學(xué)生的物理學(xué)習(xí)困難程度不等，成因不一；（5）有一些學(xué)生盡管處于物理學(xué)習(xí)困難狀態(tài)，但自身并未意識(shí)到.而后分別從個(gè)體認(rèn)知發(fā)展階段、認(rèn)知風(fēng)格、物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)、元認(rèn)知等4個(gè)方面探討了其認(rèn)知因素.［3］

有學(xué)者在對(duì)物理學(xué)習(xí)困難進(jìn)行歸因研究時(shí)，提出了影響物理學(xué)習(xí)的因素主要有認(rèn)知因素和非認(rèn)知因素兩種，其中認(rèn)知因素主要包括物理學(xué)習(xí)的本質(zhì)認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平、物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)、物理能力.在提出了學(xué)習(xí)困難的歸因作用動(dòng)態(tài)模型后，以大學(xué)力學(xué)的學(xué)習(xí)為例，進(jìn)行了一系列的歸因?qū)嵺`研究.［1］

對(duì)于大學(xué)本科物理專業(yè)課的學(xué)習(xí)困難，有學(xué)者采用半結(jié)構(gòu)化訪談方法對(duì)首都師范大學(xué)和中央民族大學(xué)物理系從事力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理和近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的6位教師進(jìn)行了訪談，并對(duì)首都師范大學(xué)物理系大三、大四兩個(gè)年級(jí)學(xué)生進(jìn)行了焦點(diǎn)團(tuán)體訪談.結(jié)果發(fā)現(xiàn)，知識(shí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方法、知識(shí)難度、物理思想等5個(gè)方面是大學(xué)教師討論的焦點(diǎn).而對(duì)學(xué)生訪談得到的熱點(diǎn)問(wèn)題主要有：知識(shí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)態(tài)度、知識(shí)難度、教師相關(guān)、實(shí)踐應(yīng)用5個(gè)方面.［4］

在上述研究的基礎(chǔ)上，我們認(rèn)為，對(duì)物理師范生的學(xué)習(xí)困難問(wèn)題需要深入物理師范生的心理，在能力結(jié)構(gòu)的層面上仔細(xì)剖析.并且這種剖析還需體現(xiàn)學(xué)科化與師范性的特征.據(jù)此，物理師范生學(xué)習(xí)困難的深層原因，就可以被界定為能力結(jié)構(gòu)缺陷或失調(diào).

2 物理師范生學(xué)習(xí)困難的能力因素分析

能力作為一種穩(wěn)定的個(gè)性心理特征，對(duì)其培養(yǎng)歷來(lái)都是教育領(lǐng)域的熱切需求和研究熱點(diǎn)，物理師范生的培養(yǎng)沒(méi)有理由漠視能力結(jié)構(gòu)的探討.在“智力－技能－認(rèn)知結(jié)構(gòu)”［5］能力理論中，知識(shí)、科學(xué)方法、技能、智力是主要構(gòu)成因素，以下基于這些因素展開系統(tǒng)探討.

2.1 物理知識(shí)：公理化程度的加深

內(nèi)化了的知識(shí)是能力組分，大學(xué)階段物理知識(shí)的變化是造成師范生學(xué)習(xí)困難的重要原因.物理師范生甫一進(jìn)入大學(xué)，面臨的物理知識(shí)難題就是理論化程度的極大加深.這正是大學(xué)物理的重要特征.正如物理學(xué)家普朗克所說(shuō)：“物理學(xué)從一開始就把各種各樣的物理現(xiàn)象概括成統(tǒng)一的體系，可能是一個(gè)公式作為自己最偉大的目標(biāo).全部物理過(guò)程都應(yīng)當(dāng)在其中設(shè)計(jì)并且應(yīng)當(dāng)在其中得到解釋.”所以，物理知識(shí)對(duì)學(xué)習(xí)困難的影響需要首先承認(rèn)并接納理論化這一事實(shí).

然而，物理師范生的學(xué)習(xí)卻并未對(duì)物理知識(shí)的新要求做出有效應(yīng)對(duì).由于中學(xué)階段普遍存在的題海戰(zhàn)術(shù)等現(xiàn)象，使得師范生并未形成理論化的基礎(chǔ)和意識(shí)，遑論有效地發(fā)展自己的物理知識(shí)架構(gòu).善于解題，往往是機(jī)械訓(xùn)練與公式套用的結(jié)果，而非物理概念的驅(qū)動(dòng).事實(shí)上，他們的知識(shí)結(jié)構(gòu)還有許多漏洞.在教學(xué)方面，教師對(duì)理論體系片面處理則加劇了學(xué)習(xí)困難.即過(guò)分強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)推理的嚴(yán)密性而忽視了物理現(xiàn)象的展示、物理圖景的描述以及物理意義的詮釋.這些教學(xué)行為都急需給予矯正.

2.2 物理方法：使用數(shù)學(xué)工具的精密體系

物理方法被納入能力結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了人們對(duì)科學(xué)方法及其教育價(jià)值的認(rèn)識(shí).事實(shí)上，科學(xué)方法作為人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的途徑與方式，是高度抽象的，并且不直接由學(xué)科知識(shí)內(nèi)容來(lái)表達(dá)，而是有自身獨(dú)特的表達(dá)方式.在心理學(xué)意義上，物理方法作為一種強(qiáng)認(rèn)知方法體現(xiàn)著學(xué)科本質(zhì)，研究表明，在物理問(wèn)題解決中有著比物理知識(shí)更強(qiáng)的相關(guān)性.［6］

對(duì)于物理師范生，大學(xué)物理課程中的科學(xué)方法不僅比中學(xué)更多，并且以更加精密和系統(tǒng)的方式存在.例如剛體、電偶、勢(shì)阱中使用的模型方法，再如物理實(shí)驗(yàn)中的放大法、模擬法、平衡法、轉(zhuǎn)換法、示蹤法等.甚至整個(gè)電磁學(xué)體系都貫穿著與經(jīng)典力學(xué)體系的類比.

由于基礎(chǔ)物理教育中物理方法的長(zhǎng)期缺失，以及高等物理教育對(duì)教學(xué)研究的漠視，導(dǎo)致了物理師范生物理方法素養(yǎng)的水平偏低.然而他們一進(jìn)入大學(xué)，物理方法的重要程度就陡然凸顯.在教學(xué)中就反映為，缺失物理方法的新授課教學(xué)極易導(dǎo)致“機(jī)械灌輸”；缺少物理方法的問(wèn)題解決則往往是根本無(wú)法下手，遑論呈現(xiàn)系統(tǒng)、清晰的解決過(guò)程了.由此導(dǎo)致的學(xué)習(xí)困難就可想而知.

2.3 物理技能：對(duì)訓(xùn)練強(qiáng)度要求的提高

技能作為能力的組成部分是由一些動(dòng)作組成的，是能力結(jié)構(gòu)中高度自動(dòng)化、熟練化、簡(jiǎn)縮化的成分.其中，內(nèi)潛的心智技能在頭腦內(nèi)部完成，活動(dòng)的對(duì)象是觀念性的內(nèi)容；外顯的動(dòng)作技能在頭腦外部完成，活動(dòng)的對(duì)象則具有物質(zhì)性.無(wú)論是心智技能還是操作技能，都在大學(xué)物理課程中占有重要位置.實(shí)踐表明，技能的缺失使大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)效率被嚴(yán)重拉低，更不用說(shuō)熟練、準(zhǔn)確地解決物理問(wèn)題了.

物理實(shí)驗(yàn)課程需要大量操作技能的參與.大學(xué)實(shí)驗(yàn)課程與中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)相比，儀器與原理更加復(fù)雜與精密，對(duì)操作的精細(xì)化程度有了更高要求.基本儀器的調(diào)零、誤差分析、故障排除就頗費(fèi)周章.例如在楊氏模量實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)增加重物時(shí)，一定要注意輕拿輕放，否則易引起鋼絲的伸縮振動(dòng)而引起平面鏡的振動(dòng)，從而短時(shí)間內(nèi)很難確定平衡點(diǎn)，造成時(shí)間的大量浪費(fèi)甚至失敗.

物理技能的掌握同樣遵循技能學(xué)習(xí)的規(guī)律.通常首先需要教師呈現(xiàn)良好的范例，然后學(xué)生努力進(jìn)行模仿，最后通過(guò)一定數(shù)量的練習(xí)達(dá)到自動(dòng)化.然而大學(xué)物理教師卻普遍缺乏范例意識(shí)，例題、板書以及備課往往都缺少規(guī)范.一些隨心所欲、漫談式的教學(xué)實(shí)則是放任了物理技能的訓(xùn)練.而諱談?dòng)?xùn)練、淡化訓(xùn)練的教學(xué)無(wú)疑會(huì)加劇師范生的學(xué)習(xí)困難.

2.4 思維方法：邏輯與非邏輯方法的要求

智力作為能力的重要組成部分，其核心因素是思維.物理師范生思維水平的發(fā)展，主要通過(guò)思維方法的習(xí)得.思維方法主要包括分析、綜合、抽象、概括、判斷、推理等邏輯思維方法以及直覺(jué)、靈感、想象等非邏輯思維方法.

在皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段理論中，具體運(yùn)算階段和形式運(yùn)算階段適用于物理師范生.處于具體運(yùn)算階段的學(xué)生，一般還離不開具體事物的支持，其思維還要依靠實(shí)際事物來(lái)進(jìn)行，不能依靠詞語(yǔ)、假設(shè).而處于形式運(yùn)算階段的學(xué)生其思維已能擺脫具體事物的束縛，把內(nèi)容和形式區(qū)分開來(lái)，開始相信形式推理的必然效力.具體而言，形式運(yùn)算的運(yùn)算模式包括：理論思維、組合思維、函數(shù)概念和比例思維、分離和控制變量、概率和相關(guān)思維等.這些思維形態(tài)顯然都是大學(xué)物理課的必要思維基礎(chǔ).例如，熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理對(duì)態(tài)函數(shù)的描述就需要概率思維方法；力學(xué)、電磁學(xué)，其抽象、嚴(yán)密的理論體系必須有理論思維的支持；量子力學(xué)作為研究微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科目，需要重新建立起一套迥異于經(jīng)典理論的理論體系，而數(shù)學(xué)體系的介入使得推理思維需要更加嚴(yán)密精確.

在教學(xué)實(shí)踐中，基礎(chǔ)物理教育題海戰(zhàn)術(shù)的機(jī)械訓(xùn)練造成了師范生的思維定勢(shì)，不僅凝滯了邏輯思維水平的提升，也阻滯了非邏輯思維的發(fā)展.教學(xué)中對(duì)邏輯推理的局限和苛求則使學(xué)生失去了學(xué)習(xí)非邏輯思維方法的機(jī)會(huì)，這種思維方法的缺陷就是不良思維定勢(shì)形成的原因.因?yàn)橛盟季S去對(duì)象化地作用于問(wèn)題往往需要直覺(jué)思維與邏輯思維的良好配合，而不是下意識(shí)地單用邏輯思維或單憑直覺(jué)臆斷.

3 物理師范生學(xué)習(xí)困難的解決

物理師范生學(xué)習(xí)困難需要師生的共同努力才能解決，在對(duì)物理師范生學(xué)習(xí)困難進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，我們?cè)噲D提出系統(tǒng)、可行的對(duì)策.

3.1 物理知識(shí)：體驗(yàn)結(jié)構(gòu)美，理解物理意義

針對(duì)物理知識(shí)對(duì)師范生學(xué)習(xí)困難的影響，教學(xué)中首先需明確，構(gòu)建公理化體系是大學(xué)物理課程的基本任務(wù).然而，片面地強(qiáng)調(diào)理論的演繹會(huì)使物理學(xué)科的靈魂盡失.而要有效地促進(jìn)物理知識(shí)的體系化，教學(xué)中就要首先培養(yǎng)一種意識(shí)，即追求物理概念、規(guī)律之間的聯(lián)系和統(tǒng)一，追求在簡(jiǎn)約、層次化的公理結(jié)構(gòu)中體味自然之美.《費(fèi)恩曼物理講義》第一卷引言中說(shuō)：人類積累的知識(shí)浩如煙海，但是我們可以濃縮它們到很大程度——那就是，尋求能概括我們?nèi)恐R(shí)的一些定律.可見，物理知識(shí)深刻的公理化程度并不一定造成枯燥和困難，而是需要精神境界的引領(lǐng).

對(duì)“物理意義”的強(qiáng)調(diào)及其理解有助于糾正片面注重公式推導(dǎo)的偏向.物理意義對(duì)物理學(xué)習(xí)的價(jià)值，正如費(fèi)恩曼所說(shuō)“對(duì)學(xué)習(xí)物理的人來(lái)說(shuō)，重要的不是如何正規(guī)嚴(yán)格地解微分方程，而是能猜出它們的解并理解物理意義.”例如麥克斯韋方程組的學(xué)習(xí)，就不能止步于公式的推導(dǎo)和運(yùn)用，用流體場(chǎng)中的“旋”、“匯”、“源”來(lái)描述其物理意義會(huì)使對(duì)公式的理解更加深刻.

3.2 物理方法：實(shí)施顯性教育，把握方法本質(zhì)

所謂顯性教育，是指進(jìn)行科學(xué)方法教育時(shí)，明確指出這種科學(xué)方法的名稱，揭示方法的形式，挖掘方法的內(nèi)涵，說(shuō)明方法的使用條件.也就是說(shuō)，教學(xué)中教師公開進(jìn)行科學(xué)方法教育，學(xué)生有意識(shí)地接受科學(xué)方法訓(xùn)練，方法教育的形式是外顯的，所以稱為顯性教育方式.例如在力學(xué)、電磁學(xué)中大量使用的比值定義法，教學(xué)中可以有意識(shí)的講明其思維內(nèi)涵就是比較，比較的要求就是選取相同的標(biāo)準(zhǔn).這樣明了的方式顯然可以促進(jìn)物理方法的學(xué)習(xí).

大學(xué)物理中的數(shù)學(xué)工具體系更要求物理方法的顯性教育具有一定的深度與力度.事實(shí)上，數(shù)學(xué)工具對(duì)物理方法的全面滲透使得大學(xué)的物理方法更以一種獨(dú)立化、體系化的方式出現(xiàn).例如矢量分析法，就有正交分解、斜交分解、極坐標(biāo)、球坐標(biāo)、柱坐標(biāo)等一整套系統(tǒng)，而在這些坐標(biāo)中解物理方程更是需要數(shù)學(xué)工具的支持.鑒于數(shù)學(xué)工具對(duì)大學(xué)物理方法的重要影響，對(duì)其顯性教育還需采取特殊要求.師范大學(xué)可以考慮在大學(xué)一年級(jí)新生入學(xué)前的暑假布置預(yù)習(xí)或?qū)W習(xí)微積分的任務(wù)，開學(xué)時(shí)可以安排檢測(cè)性的考試或考察，以此促進(jìn)微積分的學(xué)習(xí)，提早著手越過(guò)這一門檻.

3.3 物理技能：樹立范例意識(shí)，展開系統(tǒng)訓(xùn)練

對(duì)技能訓(xùn)練的淡化亟待改變.大學(xué)物理課程由于大量復(fù)雜內(nèi)容的引入，技能訓(xùn)練的任務(wù)也就尤其迫切.對(duì)心智技能的訓(xùn)練要求必須達(dá)到一定的訓(xùn)練量，有物理學(xué)家認(rèn)為大學(xué)物理學(xué)習(xí)中聽講與做習(xí)題的時(shí)間比應(yīng)在1∶3以上.國(guó)外也有相似的做法，而我國(guó)大學(xué)物理課程對(duì)技能訓(xùn)練的專門化與層次化還需做深入考量.

操作技能的訓(xùn)練更需要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加強(qiáng).因?yàn)槌藢?shí)驗(yàn)課堂，物理師范生鮮有操作的機(jī)會(huì).并且大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)操作技能的要求往往是非常高的.例如分光計(jì)的調(diào)節(jié)中平面玻璃片的反射十字像的尋找就頗為不易，既要滿足平面玻璃片與望遠(yuǎn)鏡垂直，又要望遠(yuǎn)鏡的俯仰角度合適.因此在調(diào)整過(guò)程中就必須同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)和改變望遠(yuǎn)鏡的俯仰角，這就要求手眼必須很好地協(xié)調(diào)與配合才能迅速找到反射十字像，這對(duì)于學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能是一個(gè)很好的訓(xùn)練.所以，操作技能的訓(xùn)練必須花費(fèi)一定的時(shí)間.師范院?？梢钥紤]將普通物理實(shí)驗(yàn)和近代物理實(shí)驗(yàn)的課時(shí)數(shù)增加，并開發(fā)課外實(shí)驗(yàn)以及開放實(shí)驗(yàn)室.

3.4 思維方法：引入原始問(wèn)題，著意思維訓(xùn)練

如前所述，邏輯思維與非邏輯思維的障礙加劇了物理師范生的學(xué)習(xí)困難，而解決這一困難也需要從兩方面入手.首先，對(duì)邏輯思維方法的訓(xùn)練需要加強(qiáng).這要求師生雙方都要有意識(shí)地分析學(xué)習(xí)內(nèi)容背后的思維方法及其呈現(xiàn)方式.例如分析與綜合的思維方法，當(dāng)把一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程或現(xiàn)象分解為幾個(gè)簡(jiǎn)單的物理要素分別加以研究的時(shí)候，就使用了分析的思維方法.如受力分析、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析、電路分析、熱力學(xué)系統(tǒng)分析等.而把復(fù)雜物理現(xiàn)象的各個(gè)部分聯(lián)系起來(lái)研究，找出其中內(nèi)在的規(guī)律，就是綜合，如衍射光柵原理就是夫瑯和費(fèi)單縫衍射與多光干涉的綜合效應(yīng).然而邏輯作為一種微妙的心理體驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練往往非常困難，所以需要師生在備課、預(yù)習(xí)、上課、復(fù)習(xí)的全過(guò)程加以注意，但其核心環(huán)節(jié)仍然是課堂教學(xué).

對(duì)直覺(jué)、靈感、想象等非邏輯思維方法，教學(xué)中可以通過(guò)對(duì)科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)的引入體會(huì)這種體現(xiàn)物理學(xué)魅力的思維方法，并且在新授課的教學(xué)前鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)物理公式或問(wèn)題進(jìn)行大膽的、有組織的猜測(cè).此外，“原始物理問(wèn)題”對(duì)物理思維方法的訓(xùn)練也十分有效，這是由于解決這類問(wèn)題沒(méi)有數(shù)據(jù)的提示，所以必須先通過(guò)大幅度跳躍式的提取信息以及直覺(jué)思維的運(yùn)用， 之后的解決過(guò)程才是邏輯思維的運(yùn)用.正是鑒于原始物理問(wèn)題對(duì)思維方法訓(xùn)練的有效性和完備性，才使得這一教育舉措可以引領(lǐng)物理教育的生態(tài)化歷程，并有助于物理師范生學(xué)習(xí)困難的解決.

基于以上對(duì)物理師范生學(xué)習(xí)困難的認(rèn)識(shí)，近年來(lái)，我們依據(jù)上述解決路徑對(duì)首都師范大學(xué)物理系師范生的培養(yǎng)展開了改革，獲得了良好的收效.近3年來(lái)，物理系師范生考研率達(dá)30%以上，就業(yè)率近100%.我們相信，隨著研究的不斷深入與實(shí)踐領(lǐng)域的繼續(xù)探索，物理師范生學(xué)習(xí)困難問(wèn)題定能獲得更好的矯治與轉(zhuǎn)化.

1 王晶瑩.物理學(xué)習(xí)困難的歸因分析和實(shí)踐研究［D］.北京：首都師范大學(xué)，2006：6.

2 喬建中.學(xué)習(xí)焦慮水平與成敗歸因傾向關(guān)系的研究［J］.南 京 師 范 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) （社 會(huì) 科 學(xué) 版 ），1997（1）：77－80.

3 孟昭輝，云云.物理學(xué)習(xí)困難的認(rèn)知因素分析［J］.課程·教材·教法，2003（8）：54－56.

4 徐靜，王晶瑩，等.大學(xué)本科生物理專業(yè)課學(xué)習(xí)困難的調(diào)查研究——以首都師大和中央民大為例［J］.首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（3）：8－12.

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