以“電場”為例，探尋高中物理知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建

葉益勝

摘要：學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中，是借助過去已學(xué)過的物理知識和學(xué)習(xí)經(jīng)驗去理解新的物理概念和物理現(xiàn)象，把新學(xué)習(xí)的物理知識與自己腦中已有的物理知識很好地結(jié)合起來，形成較好的學(xué)習(xí)系統(tǒng)（即認知結(jié)構(gòu)）。由此，中學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理的過程，本質(zhì)上是學(xué)生物理認知結(jié)構(gòu)的建構(gòu)過程?；谶@樣的認識，本文側(cè)重于在物理教學(xué)中如何建構(gòu)中學(xué)生良好的物理認知結(jié)構(gòu)。本文根據(jù)實際教學(xué)案例，對于有效建立知識結(jié)構(gòu)在物理教學(xué)中的重要性以及如何有效地建立知識結(jié)構(gòu)等方面做了初步的研究和探討。

關(guān)鍵詞：高中物理；知識結(jié)構(gòu)；構(gòu)建過程

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）08-0079

一、問題的提出

很多學(xué)生發(fā)現(xiàn)在學(xué)習(xí)物理的時候，即使花費大量的時間去背公式和做題目，物理成績始終沒有起色。在筆者與學(xué)生的交談中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生沒有去整理物理知識之間的一些關(guān)系的習(xí)慣，更別談主動去構(gòu)建物理知識結(jié)構(gòu)。所以，大部分學(xué)生對很多物理問題的理解只是片面的、零散的。物理認知結(jié)構(gòu)的建立，有助于學(xué)習(xí)者加深對物理知識的理解和看法；對知識進行梳理形成網(wǎng)絡(luò)，有助于學(xué)生對問題的立體式理解。物理認知結(jié)構(gòu)是學(xué)生對物理知識的主觀反應(yīng)，有鮮明的個性特色。不同的學(xué)生，即使學(xué)習(xí)相同的物理知識，也會形成不同的物理認知結(jié)構(gòu)。同一個學(xué)生在不同的時期學(xué)習(xí)同樣的知識，也會形成不同層次的物理認知結(jié)構(gòu)。但是如何進行知識的梳理，以建構(gòu)物理知識結(jié)構(gòu)，這是教師和學(xué)生共同面臨的問題。

二、建立物理知識結(jié)構(gòu)的原因和作用

作為高中物理教師，筆者最深刻的體會是：成為教師后，我們看待知識的角度發(fā)生了變化，我們不再像學(xué)生那樣一味地接受，而是從全局性角度對物理知識進行結(jié)構(gòu)性的歸納和梳理，建立起完備的知識體系。合理的知識結(jié)構(gòu)可以幫助我們在運用時，快速、準(zhǔn)確地提取有效的知識，最后達到提高分析推理、選擇判斷、綜合歸納的能力。

物理難學(xué)，是高中學(xué)生的普遍感受。原因之一是，由物理學(xué)科本身的特點決定的，物理學(xué)是人類在認識和征服自然的過程中長期積累的一門科學(xué)知識，所涉及的領(lǐng)域?qū)?、實踐性強、靈活度高，與生產(chǎn)、生活及數(shù)學(xué)有密切的聯(lián)系。原因之二是，物理概念、規(guī)律的高度概括性以及客觀物理世界的復(fù)雜性，決定了從掌握概念、規(guī)律到靈活運用、解決具體問題之間存在著一個跨度較大的臺階，要跨好這個臺階，就必須解決好學(xué)生在學(xué)習(xí)中由知識向方法、能力的轉(zhuǎn)化工作。筆者認為，學(xué)好物理的關(guān)鍵是能否建立一個科學(xué)的、合理的知識結(jié)構(gòu)，使之對物理知識融會貫通、舉一反三，對方法運用靈活。

我國著名心理學(xué)家張慶林認為：“優(yōu)等生頭腦中的知識是有組織和系統(tǒng)的，知識點按層次排列，而且知識點有內(nèi)在的聯(lián)系。如果把優(yōu)等生頭腦中的知識結(jié)構(gòu)畫成一張圖的話，就呈現(xiàn)出一個層次網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。而學(xué)困生頭腦中的知識是零散和孤立的?！睆垜c林先生的話深刻的揭示了：對于物理這門凸顯理科思維的學(xué)科，如果要成為一個物理學(xué)科的優(yōu)等生，就必須建立良好的物理知識結(jié)構(gòu)。這深深地激發(fā)了筆者去探索如何有效建立高中物理知識體系的想法。

三、典型教學(xué)案例片段呈現(xiàn)

在學(xué)完“電場”這一章后，學(xué)生對電場中的很多物理概念只有零散的認識，以至于對如何解決電場中的問題很困惑，常常感覺無從下手。如果我們能夠?qū)㈦妶鲋械母拍睿ㄈ珉妱菽埽妱荩妱莶畹龋┻M行系統(tǒng)的梳理，整理出物理量之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)圖，就可以讓學(xué)生在解題時有的放矢，知道從何入手。

（呈現(xiàn)課堂教學(xué)片段）

教師：如何判斷上圖中A，B兩點的電勢高低。

學(xué)生1：A點的電勢高于B點的電勢，因為沿著電場線方向電勢逐漸降低。

教師：還能從其他角度可以說明A點的電勢高于B點的電勢嗎？

學(xué)生2：放一個試探正電荷在A點，讓正電荷從A到B做功，在該過程中正電荷做正功，電勢能降低，A點的電勢高于B點的電勢。

教師追問：從做功的角度，不通過電勢能怎樣來判斷電勢的高低？

學(xué)生：在該過程中，正電荷做正功，電勢差大于0，同樣可以證明A點的電勢高于B點的電勢。

（教師總結(jié)判斷電勢高低的方法：①沿著電場線方向，電勢逐漸降低。②電場力做功。）

教師：在判斷A，B兩點電勢高低的過程中，你能總結(jié)電勢能、電勢差、電勢與電荷q的關(guān)系嗎？

學(xué)生：電勢差、電勢與電荷q無關(guān)。電勢能與電荷q有關(guān)，如果是正電荷，電勢越高的地方，電勢能越大；如果是負電荷，電勢越低的地方，電勢能越小。

教師：根據(jù)上面的討論和分析，我們可以總結(jié)出電場力做功，電勢能，電勢，電勢差之間的關(guān)系，從而可以幫助我們在解決相關(guān)問題時找到突破口和切入點。

通過以上案例，我們發(fā)現(xiàn)：建立物理知識結(jié)構(gòu)，一方面，需要在教師的合理引導(dǎo)下發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，體驗物理知識的再創(chuàng)造過程，從而自我建構(gòu)物理知識，形成物理思想方法的活動。另一方面，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下參與教學(xué)活動，在學(xué)習(xí)中歸納物理知識，并通過反思逐步建立物理知識結(jié)構(gòu)，最后達到能夠熟練運用知識結(jié)構(gòu)解決實際問題。所以，這就需要我們在教師和學(xué)生兩方面共同努力下以使學(xué)生建立物理知識結(jié)構(gòu)。需要說明的是，在這一活動中，教師是組織者和引領(lǐng)者，因此，教師應(yīng)積極發(fā)揮主導(dǎo)作用，尊重學(xué)生的認知主體，遵循認知規(guī)律，把發(fā)現(xiàn)的權(quán)利還給學(xué)生，把贊賞和鼓勵留給學(xué)生。

四、如何有效建立物理知識結(jié)構(gòu)

在物理教學(xué)中，如何幫助學(xué)生建立良好的物理知識結(jié)構(gòu)，是值得廣大物理教師去探討的問題。作為物理教師，我們首先應(yīng)當(dāng)投入大量的時間去反復(fù)研讀教材，從而了解自己所任教學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)。同時，教師必須熟悉學(xué)生原有的物理認知結(jié)構(gòu)和物理知識結(jié)構(gòu)，只有這樣才能知道選擇教什么和怎樣教。當(dāng)教師對學(xué)生原有的物理認識結(jié)構(gòu)有了全面而細致的了解之后，就可以選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式幫助學(xué)生建構(gòu)那些缺少的觀念，明確那些模糊的觀念，強化其穩(wěn)定性，為學(xué)習(xí)新的知識打下牢靠的基礎(chǔ)。我們可以在課堂上引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建認知結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生明白自己將要學(xué)到什么或者應(yīng)具備怎樣的學(xué)習(xí)能力。在教學(xué)中，教師應(yīng)該從已有知識出發(fā)，每學(xué)一個概念都與已經(jīng)學(xué)過的概念進行聯(lián)系和對比，使學(xué)生學(xué)到的知識總是相互聯(lián)系的一個整體。在創(chuàng)設(shè)問題情境時，最好是從學(xué)生熟悉的生活情境和生產(chǎn)實際的角度去設(shè)置，這樣才能保證學(xué)生有相關(guān)的觀念來思考理解問題，才有可能使學(xué)生主動積極地建構(gòu)他們的物理認知結(jié)構(gòu)。教學(xué)中教師對新知識教學(xué)不能孤立地進行，應(yīng)把新知識納入原有的觀念系統(tǒng)中進行整體考慮，使新知識與原有的相關(guān)知識相聯(lián)系，并把這些有聯(lián)系的知識點重新組織為一個知識結(jié)構(gòu)。教師要根據(jù)各部分之間的關(guān)系幫助學(xué)生把這部分知識聯(lián)系起來，形成一個層次分明、類別清楚、聯(lián)系密切的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?？梢怨膭顚W(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動科學(xué)的建立物理知識結(jié)構(gòu)。每節(jié)課后，學(xué)生都應(yīng)該復(fù)習(xí)本節(jié)課所講的內(nèi)容，思考所學(xué)知識間的聯(lián)系，教師可以要求學(xué)生用知識結(jié)構(gòu)圖的形式整理所學(xué)內(nèi)容，形成局部知識結(jié)構(gòu)。與此同時，教師也可以要求學(xué)生做每一章的知識結(jié)構(gòu)圖，學(xué)生自己通過復(fù)習(xí)、聯(lián)想、分析、整理，自己嘗試做知識結(jié)構(gòu)圖。

五、教學(xué)反思與感悟

通過一段時間在教學(xué)過程中對知識結(jié)構(gòu)應(yīng)用的強調(diào)，發(fā)現(xiàn)通過構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，有利于提高課堂教學(xué)效率。復(fù)習(xí)課可以更簡潔，只要讓學(xué)生按照知識體系復(fù)習(xí)，就可以起到事半功倍的作用。如上面電場部分內(nèi)容，利用知識結(jié)構(gòu)，學(xué)生能夠很清楚的認識到各個物理量之間的關(guān)系，同時也方便學(xué)生更好地復(fù)習(xí)這一章的公式。既節(jié)省時間，又提高學(xué)生系統(tǒng)掌握教材知識的能力。從更深遠的意義來說，筆者認為這不僅有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，也培養(yǎng)了他們良好的邏輯思維。

同時，物理知識結(jié)構(gòu)的應(yīng)用教學(xué)也讓教師有很大的收獲。在構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)的過程中，筆者意識到如果能巧妙利用知識結(jié)構(gòu)進行教學(xué)，將使教學(xué)效率大大提高，有效減輕學(xué)生與教師的負擔(dān)。通過知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，可以促使我們從更高的角度審視自己原來掌握的知識結(jié)構(gòu)，從而建立系統(tǒng)的物理知識網(wǎng)絡(luò)。這對于教師自身的素養(yǎng)提高有很大的幫助。

總之，利用知識結(jié)構(gòu)的教學(xué)方式在具體實施過程中，發(fā)現(xiàn)還存在很多困難，在知識結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建和應(yīng)用中還有很大的改進空間。如知識結(jié)構(gòu)中各知識點之間的橫向聯(lián)系不夠突出，重要實驗體現(xiàn)不出來，內(nèi)容不夠細致；在應(yīng)用中還沒有放手讓學(xué)生自己創(chuàng)建，對學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)不夠。筆者認為，只要不斷努力，在物理教學(xué)中重視學(xué)生良好物理知識結(jié)構(gòu)的建立，既要立足于教材，又要對教材進行高屋建瓴的剖析和重新組織，只有這樣才能抓住物理教學(xué)的本質(zhì)，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。

（作者單位：浙江省溫州市第二外國語學(xué)校 325000）endprint