基于豐富表象層次的高中物理教學(xué)研究

張家琪 吳偉

摘 要：表象是區(qū)別于命題的一種陳述性知識的重要表征形式，它存在的形式及層次對于中學(xué)生概念類題目的解答有著不可忽視的作用。從一道高考題出發(fā)，可以定義出物理表象應(yīng)具備的三個具體層次，分別是形成知覺印象、獲得性質(zhì)特征和暗含物理規(guī)律這三個階段性層次?；诒硐蟮膶哟卫碚?，物理教師應(yīng)在新課教學(xué)中重視表象的生成和層次的初構(gòu)，在復(fù)習(xí)課教學(xué)中通過多種教學(xué)手段促使學(xué)生豐富物理表象的層次。

關(guān)鍵詞：物理概念；物理表象；物理教學(xué)

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）2-0004-3

信息加工理論認(rèn)為，人的認(rèn)知系統(tǒng)中，除命題外還有一種建立在對外部事物的知覺基礎(chǔ)上的表征形式，那就是表象。表象與命題密不可分，卻又是有別于命題的一種表征。理解表象的存在形式及層次，為解答中學(xué)物理中概念類試題提供了一把“鑰匙”。

1 理論基礎(chǔ)：表象與信息加工理論

表象是人曾經(jīng)感知過的客觀事物的形象在腦中的反映，是一種主要表現(xiàn)于記憶和想象活動中的感性形象[1]。生活處處有物理，留心觀察皆學(xué)問，肯定表象的存在及價值便是學(xué)摘 要：表象是區(qū)別于命題的一種陳述性知識的重要表征形式，它存在的形式及層次對于中學(xué)生概念類題目的解答有著不可忽視的作用。從一道高考題出發(fā)，可以定義出物理表象應(yīng)具備的三個具體層次，分別是形成知覺印象、獲得性質(zhì)特征和暗含物理規(guī)律這三個階段性層次?；诒硐蟮膶哟卫碚?，物理教師應(yīng)在新課教學(xué)中重視表象的生成和層次的初構(gòu)，在復(fù)習(xí)課教學(xué)中通過多種教學(xué)手段促使學(xué)生豐富物理表象的層次。

關(guān)鍵詞：物理概念；物理表象；物理教學(xué)

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）2-0004-3

習(xí)物理的一門學(xué)問。在沒有特殊需要的情況下，表象的特征是模糊的、欠精確的，因此在認(rèn)知心理學(xué)發(fā)展的初始階段并未受到重視。隨著眼動技術(shù)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)技術(shù)等現(xiàn)代手段的發(fā)展，有關(guān)表象的研究不再受限制，對表象活動的研究也逐漸深入。

根據(jù)信息加工理論，表象有四個基本特征：第一，表象能夠表征不斷變化的刺激信息，包括客觀對象的三維空間特征及各個維度上的細(xì)節(jié)特征；第二，表象能夠承接各種施加于它們的心理操作，也就是說在人腦中可以對表象進行各種空間操作，比如表象旋轉(zhuǎn)和表象掃視；第三，與直接知覺相比，表象更模糊、更概括、更欠精確；最后，對復(fù)雜圖像形成的表象具有層次結(jié)構(gòu)，每一部分代表整體結(jié)構(gòu)的一個片斷或組成部分，雖然這種層次結(jié)構(gòu)可能會對心理表象造成某種歪曲，但在執(zhí)行各種認(rèn)知活動時，由于人腦工作記憶容量有限，表象仍然是一種十分經(jīng)濟的表征形式。

表象思維作為學(xué)習(xí)物理的最基礎(chǔ)的思維層次，在教學(xué)中理應(yīng)得到重視，它的發(fā)展將會影響思維向更高層次進化。而目前的現(xiàn)狀卻是大部分物理教師在教學(xué)中往往只注重抽象思維的培養(yǎng)[2]，而忽略了在表象的生成時培養(yǎng)學(xué)生的形象思維。

2 試題分析：形成物理表象的層次，助力問題解決

理解物理概念是探索物理知識海洋的理論基礎(chǔ)。杠桿、浮力、平拋運動等物理概念都有著對應(yīng)的物理表象。這些表象或源自生活體驗，或來自于課堂習(xí)得[3]。也正因為表象生成過程中各種因素的存在，不同學(xué)生形成的表象往往存在著層次差異。學(xué)生對表象的理解處于不同層次，也影響著學(xué)生對物理概念的理解。在選拔性考試中，一部分學(xué)生與那些考查基礎(chǔ)概念的送分題“失之交臂”，這不禁讓任課教師扼腕嘆息。因此，奠定物理學(xué)科的理論支架，需要將理解物理概念作為立足點。

物理表象的第一個層次是知覺印象，是指腦中形成的對事物最淺層次的直觀印象，屬于簡單表象，是學(xué)生最容易形成的表象層次?！半妶觥笔歉咧形锢斫虒W(xué)中兼具抽象與形象的概念。說它抽象，是因為電場看不見、摸不著，這給學(xué)生理解有關(guān)知識帶來了阻力。說它形象，是因為借助電場線，我們可以讓學(xué)生直觀地“看見”電場，由此形成關(guān)于電場概念的表象。學(xué)生在腦海中就形成了一個用電場線描繪電場的表象，能用畫出的一根根的電場線來描繪電場便是形成了知覺印象。表象停留在此層次的學(xué)生在遇到與電場有關(guān)的概念型考題時，只能辨別出這是電場，對解題沒有太大的幫助。例如，2016年高考物理江蘇卷第3題：

一金屬容器置于絕緣板上，帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中，容器內(nèi)的電場線分布如圖1所示。容器內(nèi)表面為等勢面，A、B為容器內(nèi)表面上的兩點，下列說法正確的是（ ）

A.A點的電場強度比B點的大

B.小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低

C.B點的電場強度方向與該處內(nèi)表面垂直

D.將檢驗電荷從A點沿不同路徑移到B點，電場力所做的功不同

學(xué)生形成的知覺印象也存在差異。有些學(xué)生對電場的表象可能是形成了一些雜亂無章、沒頭沒尾的電場線，有些學(xué)生的表象可能是記住了幾幅典型的電場分布圖，如正電荷的電場分布。解答此題，形成了類似正電荷電場分布表象的學(xué)生很快就能判斷出中央小球帶正電。然而，題目的4個選項中并沒有看到這樣的陳述。這說明僅僅停留在這個層次還不能解決問題，需要進一步豐富表象層次。

以“電場”概念教學(xué)為例，當(dāng)獲得了第一層對電場線的知覺印象后，如果學(xué)生的表象中還存在“電場線有疏有密，疏的地方電場強度小，密的地方電場強度大”“沿電場線方向電勢是降低的”或“電場線與等勢面處處垂直”這樣的判斷，那么學(xué)生此時就產(chǎn)生了第二層次的物理表象——獲得性質(zhì)特征。這個層次的表象相較于第一層次包含的信息更加豐富，可能包括此表象涉及的概念的一些性質(zhì)、特征等，對學(xué)生來說獲得的難度增大。這一層次的表象也是概念題考查的重點，如上題中的A、B、C選項都涉及到表象的這一層次。

而上題的D選項，考查電場力做功的情況，這對應(yīng)了物理表象的第三個層次——暗含物理規(guī)律，這一層次的表象不僅包含了性質(zhì)、特征這些概念性的判斷，還包含了一些簡單的過程性的規(guī)律，是表象的最高層次，與表象能夠表征變化的信息這一特征是吻合的。將試探電荷從A點移動到B點，在分析過程中學(xué)生首先要通過表象的第二個層次判斷電勢是不變的，進而推斷出電勢未能發(fā)生變化，所以電場力做功為零。通過答題正確率的分析來看，約有百分之八十的學(xué)生能選出正確答案，錯誤的選項中又屬D選項居多，這說明表象的第三個層次，并不是每一個學(xué)生都能達到并掌握的，它較之前兩個層次更加復(fù)雜、抽象，是更高級的表象。

3 實踐探索：在教學(xué)中豐富表象層次

人的記憶分短時記憶與長時記憶，短時記憶也就是工作記憶，長時記憶類似于人類大腦的“倉庫”，以命題網(wǎng)絡(luò)的形式貯存信息，可以說是最經(jīng)濟的。我們說物理來源于生活，那么對于有些物理知識，在習(xí)得的過程中，隨著命題網(wǎng)絡(luò)的建立，有可能就會有與之對應(yīng)的表象生成。根據(jù)表象的三個層次各自的特點和形成、獲取的難易程度不難看出，教師在教學(xué)時首先應(yīng)有意識地統(tǒng)籌關(guān)注學(xué)生生成表象各個層次的過程，借助不同的教學(xué)手段，在第一個層次規(guī)范學(xué)生形成的簡單知覺印象，重視學(xué)生第二、三個層次表象的建立和豐富，在第二個層次輔助學(xué)生明晰表象各部分包含的性質(zhì)特征，在第三個層次引導(dǎo)學(xué)生將物理規(guī)律和表象相聯(lián)結(jié)，升華表象的層次。

在新課教學(xué)中，物理教師應(yīng)重視表象的生成和層次的初構(gòu)。首先，要在實驗和觀察之中促進學(xué)生建立物理表象。其次，由于物理表象的建立有賴于生活實際，教師也要留心生活，從生活中選取真實有趣的實例幫助學(xué)生形成表象。除此之外，教師也要學(xué)會靈活運用多媒體視聽材料，幫助學(xué)生在感覺與知覺的基礎(chǔ)上建立物理表象。最后，利用抽象的簡化圖形結(jié)合物理概念和規(guī)律進行教學(xué)，循序漸進，初步構(gòu)建不同層次的物理表象。

在復(fù)習(xí)課教學(xué)中，物理教師應(yīng)豐富物理表象的層次。首先，教師在復(fù)習(xí)時盡量配合典型物理圖示展開，而不是干講概念。其次，在習(xí)題教學(xué)時注意引導(dǎo)學(xué)生先回憶所涉及的概念的物理表象，在表象的基礎(chǔ)上提取各個層面的知識點[4]。最后，在復(fù)習(xí)時注意將概念和規(guī)律結(jié)合表象一起講解，一方面深化表象的各個層次，另一方面化抽象為形象，能有效減輕學(xué)生的記憶負(fù)擔(dān)，形成穩(wěn)固、互相聯(lián)結(jié)的知識網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻：

[1]張霞，劉鳴.表象研究的進展與趨勢[J].心理科學(xué)，2010，33（03）：651-653.

[2]鄭文珍.加強形象思維培育 提高物理教學(xué)效率[J].四川教育學(xué)院學(xué)報，2007，23（08）：71-73.

[3]張俊.初中物理概念教學(xué)要注重表象的構(gòu)建[J].中學(xué)物理，2015，33（10）：25.

[4]李梅，周向群.表象的物理認(rèn)知功能[J].中學(xué)物理，2012，30（01）：2-4.

（欄目編輯 趙保鋼）