物理概念教學(xué)的精加工策略

趙燦冬

摘 要：物理的概念和名詞比較抽象，不方便學(xué)生記憶，更不利于學(xué)生理解。在物理教學(xué)中通過析義、類比、歸納等途徑進(jìn)行“精加工”，使知識形象化、系統(tǒng)化，可以幫助學(xué)生識記、理解物理概念。

關(guān)鍵詞：精加工策略；物理概念；抽象；形象

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）12-0011-3

物理概念不僅是物理基礎(chǔ)知識的重要組成部分，而且是構(gòu)成物理規(guī)律、建立公式和完善理論的前提，正確地理解和掌握物理概念是學(xué)好物理的基礎(chǔ)。物理概念的教學(xué)中，由于不能很深入地挖掘概念的本質(zhì)屬性，使學(xué)生缺少對概念認(rèn)知的體驗，易受前概念干擾，導(dǎo)致概念碎片化，不能形成結(jié)構(gòu)體系，不利于學(xué)生理解和記憶，給學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)帶來很大的障礙。

心理學(xué)家艾賓浩斯認(rèn)為，識記就是形成聯(lián)想，并把知識納入一定的意識圖式。美國教育心理學(xué)家奧薩貝爾認(rèn)為，意義學(xué)習(xí)過程是學(xué)習(xí)者把代表事物的語文符號構(gòu)成的新知識與學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的相應(yīng)觀念建立實質(zhì)性的和非人為的聯(lián)系，從而產(chǎn)生對客觀事物之間的必然聯(lián)系的反映。因此，本文從心理認(rèn)知視角出發(fā)，提出物理教學(xué)中對概念進(jìn)行精加工的策略。

精加工策略是認(rèn)知策略的一種類型，它是學(xué)習(xí)者加工信息的方法和技術(shù)，幫助學(xué)習(xí)者有效地從記憶中提取信息。精加工策略的具體模型是學(xué)習(xí)者把新信息與頭腦中的舊信息聯(lián)系起來，從而增加新信息的意義，其要旨在于建立信息間的聯(lián)系。物理概念教學(xué)的精加工可以有以下幾種策略。

1 回歸物理概念本原，喚起感性認(rèn)知

物理本來是一門非常形象的學(xué)科，但科技名詞為了簡潔性，經(jīng)常會進(jìn)行縮略和組合，因此就顯得抽象起來。為了理解這些名詞，這時就必須把每個字的本原意義找出來。

有許多概念看起來很生僻，如回復(fù)力、倔強(qiáng)系數(shù)（現(xiàn)在叫勁度系數(shù)）、簡諧運(yùn)動、電動勢等，理解和記憶還是有些難度的。在這種情況下，要讓學(xué)生知道這些名詞的通俗化含義。如回復(fù)力，在詞典中回復(fù)的含義是“恢復(fù)（原狀）”，即恢復(fù)彈簧的原長狀態(tài)。回復(fù)力就是要讓物體恢復(fù)原狀——回到平衡位置，當(dāng)然這個力就是指向平衡位置的。簡諧運(yùn)動中的“簡”就是“簡單”，“諧”就是“和諧”，簡諧運(yùn)動就是這樣一種簡單、和諧的振動，從字面上就反映出運(yùn)動的美和物理的美。干涉和衍射也是比較抽象的概念，在詞典中，干涉的意思是“過問、介入”的意思，兩列波在空間重疊時發(fā)生疊加形成的現(xiàn)象就叫干涉；而衍射的“衍”字，是“散開、擴(kuò)展”的意思，從此出發(fā)也就不難理解“波偏離原來直線傳播的物理現(xiàn)象”的物理意義了。

許多概念是從英語翻譯過來的，經(jīng)過這樣的轉(zhuǎn)換，反而不利于學(xué)生理解。這時我們可以回到它的英文原意去發(fā)掘?qū)?yīng)的漢語表述，幫助學(xué)生理解物理概念。如功這個物理量，在漢語中是“功勞、成績”的意思，英文表述是“work”，而“work”的中文意思是“工作、功課、事”。因此可以理解為：力作用在物體上，要做成“事”，即要在力的方向上發(fā)生位移才叫做了功；而功率的英文表述是“power”，“power”的中文意思是“能力、本領(lǐng)”。功率大，就是做功的本領(lǐng)大，但做功不一定就多，有這個能力，不一定都做了事。用這種方法分辨功和功率，學(xué)生的印象相當(dāng)深刻。還有慣性，英文表述是“inertia”，它的中文翻譯是“不活動、遲鈍、懶惰”。物體保持原來狀態(tài)不變，不是懶惰是什么？再如電場，英文表述是“electric field”，“field”的中文含義是“原野、田地、牧場、領(lǐng)地”，電場當(dāng)然就是電的原野，電的領(lǐng)地。

有些概念是英語縮略再翻譯來的，這時就要回到原詞上去。如激光也叫鐳射，英語翻譯為“l(fā)aser”，是取自英文“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞，意思是“受激輻射光放大”，這樣的英文全名表達(dá)了形成激光的主要過程。托卡馬克，是一種利用磁約束來實現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形容器，它的名字“Tokamak” 來源于環(huán)形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnit）、線圈（kotushka）。雷達(dá)是英文“radar”的音譯，是“Radio Detection And Ranging”的縮寫，意思是無線電檢測和測距的電子設(shè)備。通過這個分析過程，還有誰不知道雷達(dá)用的是電磁波呢？

回歸本意，是讓學(xué)生學(xué)會望“文”生“意”。借助學(xué)生已有的知識，建立形象的物理概念，借此擴(kuò)大學(xué)生學(xué)習(xí)的最近發(fā)展區(qū)，將新信息納入學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)，幫助學(xué)生接受新的概念。

2 嘗試概念相似類比，生成形象體驗

對于許多抽象的名詞、概念，我們也可以用形象的事物、行為來比擬抽象事物的方法，使抽象的事物變得直觀。如學(xué)生對摩擦力的理解是一個難點(diǎn)，特別是摩擦力的方向。在生活中，“摩擦”的意思就是“因彼此利害矛盾而引起的沖突”。由此可以給出這樣的類比，兩個同學(xué)關(guān)系很好，同進(jìn)同出、想法相同、步調(diào)一致，就相當(dāng)于兩個物體有相同的運(yùn)動和運(yùn)動趨勢，物體間沒有摩擦。如果兩個人意見不同，一個想吃西餐，另一個想吃中餐，這時就會產(chǎn)生摩擦，類比于物體間有相對運(yùn)動趨勢。每個同學(xué)都會拉對方服從自己的意愿，也就是產(chǎn)生了作用力，摩擦力的方向就是“拉別人，隨自己”。在這樣的條件下，有兩種情況會出現(xiàn)：一種是由于雙方協(xié)商一致的作用（最大靜摩擦力）夠大，兩人運(yùn)動一致，這時的摩擦就可類比于靜摩擦；還有一種情況是雙方分道揚(yáng)鑣，這時的摩擦可類比于滑動摩擦。將兩個物體作用與生活行為比擬，不但形象，而且有趣，師生在快樂的氛圍中完成知識的傳遞、生成。

在高中課本中，使用水杯來類比電容器（如表1）。

表1 水杯類比電容器

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學(xué)生發(fā)現(xiàn)，水量和電量可比擬，水的高度（正比于水壓）和電壓也可比擬，但拿電容量和杯底面積比不太合適，因為電容量是由電容器的本身結(jié)構(gòu)決定，而底面積只是水杯的部分屬性，筆者啟發(fā)學(xué)生找到自己能接受的類比方式。經(jīng)過大家的思考，最后給出了表2所示的類比模式。

表2 氣瓶類比電容器

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在這個類比中，氣瓶的容量是由氣瓶的本身結(jié)構(gòu)決定的，和電容量與電容結(jié)構(gòu)有關(guān)相同，而且氣瓶壓強(qiáng)太大會爆，電容電壓太高會被擊穿，這也具有相似性。這種比較更加形象，而且易被學(xué)生接受。

在概念的教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生將新建立的概念與其生活中已有的概念相聯(lián)系，通過類比，幫助學(xué)生理解概念的內(nèi)涵，可以讓抽象的概念更形象化。

3 歸納概念的習(xí)慣用法，形成類屬結(jié)構(gòu)

學(xué)習(xí)的類屬過程是把新的觀念歸屬于認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有觀念的某一適當(dāng)部位，并使之相互聯(lián)系的過程，它使新知識停泊在原有知識的錨樁上，故亦稱歸屬作用。在物理學(xué)科中有許多是以“××率”的形式出現(xiàn)的概念，如速率、效率、功率、變化率、折射率、斜率、電阻率等。通過對這些概念進(jìn)行歸納后，可以得出這樣的信息：“率是兩個相關(guān)的數(shù)在一定條件下的比值”。從這個義項出發(fā)就可以認(rèn)識到，速率是路程和時間的比值，功率是功與時間的比值，等等。在物理中還有許多名詞是以“××度”的形式出現(xiàn)的，如溫度、濕度、加速度、速度、密度、勁度等。通過比較可以知道，“度是表明物質(zhì)的有關(guān)性質(zhì)所達(dá)到的程度”。從這里可以知道，溫度就是描述冷熱的程度，濕度就是描述潮濕的程度，等等。對于加速度，可以讓學(xué)生體會讀音時的停頓位置，以此來強(qiáng)化這樣一個概念，加速度不是表示多出來的速度，而是表示加速的程度，即速度變化的快慢。

國際單位制（SI）的單位符號來自于各個單位的英文，根據(jù)英文的書寫習(xí)慣，如果單位來源于人名，首字母要大寫，如N、V、A、W等；如果來源于一般的單詞，就用小寫，如cm、kg、s等。我們有一些常用的物理量符號，如用F表示力，用a表示加速度，用A表示振幅等，這些也是物理量的英文拼寫首字母，所以一般在公式中不要隨意變動。曾經(jīng)有學(xué)生問，為什么其他單位是英文字母，歐姆這個單位的簡寫是Ω，是一個希臘字母？實際上歐姆這個單位來自于德國著名的物理學(xué)家歐姆（Georg Simon Ohm），如果用首字母就是O，書寫時很容易和數(shù)字0混淆，所以用希臘字母代替。因為英文的書寫習(xí)慣是學(xué)生開始學(xué)英語時就有的，因此這種與舊知識的關(guān)聯(lián)并不會增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)，反而會帶來學(xué)習(xí)上的幫助。

4 挖掘概念知識的關(guān)聯(lián)，建構(gòu)邏輯“組織”

概念是人們處理經(jīng)驗、加工信息的基本方式。除了理解內(nèi)容，還應(yīng)讓學(xué)生理解各種表達(dá)形式、格式及其內(nèi)在的思維方式、技巧，學(xué)會學(xué)科式表達(dá)與思維，關(guān)注知識的內(nèi)部聯(lián)系。在知識表達(dá)的學(xué)習(xí)過程中，鼓勵學(xué)生嘗試多樣化的表達(dá)方式，形成自己的個性化表達(dá)方式。運(yùn)用圖像、表格等進(jìn)行知識的“組織”，這種組織表達(dá)有時會更加直觀。比如，在學(xué)習(xí)功能原理時，學(xué)生對于各種能與力做功之間的關(guān)系比較困惑，這時可以用表格來進(jìn)行區(qū)分（如表3）。

在概念教學(xué)的過程中，引導(dǎo)學(xué)生將一類概念放在一起比較，形成“組織”，既可以避免相關(guān)概念的混淆，又可讓學(xué)生透徹理解概念，靈活應(yīng)用概念。

高中物理中《電場》一章是力、運(yùn)動、能量、場等知識綜合的一章，學(xué)生容易對描述電場的各個物理量、各種做功和能量概念混淆，無法記住相關(guān)的公式和規(guī)律。在教學(xué)過程中，筆者布置了一份作業(yè)：用圖表列出電場中各物理量的關(guān)系。兩天以后，一個學(xué)生交上來一幅圖（如圖1）。

在向?qū)W生推廣這幅圖后，筆者又引導(dǎo)學(xué)生思考以下幾個問題：

1.第一排的三個物理量是描述什么的？第二排的三個物理量又是描述什么的？

2.兩排的物理量有什么區(qū)別和聯(lián)系？

3.電量的正負(fù)對討論問題有何影響？

對概念的歸納和分析加深了學(xué)生對知識內(nèi)在聯(lián)系的理解，教師引導(dǎo)學(xué)生有意識地將新學(xué)習(xí)的低位經(jīng)驗通過概括納入到高位的結(jié)構(gòu)中去，從而充實了高位結(jié)構(gòu)，促使學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)發(fā)生改變或創(chuàng)新。

要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中養(yǎng)成對概念精加工的習(xí)慣，教師首先要做到注意引導(dǎo)，介紹精加工的案例，讓學(xué)生學(xué)會進(jìn)行精加工的方法。更重要的是教師要為學(xué)生的精加工留出時間，我們的教學(xué)不能以“講了多少”來衡量教學(xué)的效果，要把“留下多少”作為教學(xué)追求的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜智. 教育心理學(xué)[M].長春：吉林大學(xué)出版社，2005：255-259.

[2]邊玉芳.尋求意義——精細(xì)加工策略[J].中小學(xué)心理健康教育，2014（11）：31-32.（欄目編輯 趙保鋼）