王精國(guó)

（桐鄉(xiāng)市鳳鳴高級(jí)中學(xué)，浙江 桐鄉(xiāng) 314500）

1 問(wèn)題的提出

瑞士心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論指出：認(rèn)知發(fā)展是指?jìng)€(gè)體自出生后在適應(yīng)環(huán)境的活動(dòng)中，對(duì)事物的認(rèn)知及面對(duì)問(wèn)題情境時(shí)的思維方式與能力表現(xiàn)，隨年齡增長(zhǎng)而改變的歷程.認(rèn)知圖式的發(fā)展是一個(gè)不斷建構(gòu)的過(guò)程.當(dāng)學(xué)習(xí)者已有的各種圖式不適應(yīng)新的外部刺激時(shí)，學(xué)習(xí)者能動(dòng)地“調(diào)節(jié)”、“改變”舊的圖式，構(gòu)建新的圖式，這種學(xué)習(xí)的行為變化過(guò)程，皮亞杰稱(chēng)之為個(gè)體起自我調(diào)節(jié)作用的平衡過(guò)程.

認(rèn)知心理學(xué)對(duì)教學(xué)過(guò)程的研究表明，學(xué)習(xí)者要經(jīng)歷人與環(huán)境相互作用時(shí)的不平衡以及原圖式的組織和平衡關(guān)系受到破壞后的不平衡.學(xué)習(xí)者通過(guò)獨(dú)立自主的思維活動(dòng)，克服這兩次心理不平衡，實(shí)現(xiàn)了認(rèn)知圖式的發(fā)展與重構(gòu).

中學(xué)生學(xué)習(xí)物理前，原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的準(zhǔn)備，對(duì)物理知識(shí)只是內(nèi)容的感知、理解和應(yīng)用.物理知識(shí)在中學(xué)生頭腦中的組織以及感知、理解和應(yīng)用物理知識(shí)的習(xí)慣方式的形成，這些與物理學(xué)習(xí)密切相關(guān)的宏觀心理過(guò)程，就是一種認(rèn)知.從認(rèn)知心理學(xué)角度看，中學(xué)物理教學(xué)過(guò)程首先是學(xué)習(xí)者克服原有認(rèn)知與新情境的不平衡實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)的平衡過(guò)程.物理教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)適時(shí)地設(shè)置問(wèn)題情境，讓學(xué)生的心理首先產(chǎn)生不平衡感，進(jìn)而給予恰當(dāng)?shù)膯l(fā)，讓學(xué)生努力克服不平衡，實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié).

2 順應(yīng)認(rèn)知發(fā)展的物理教學(xué)模式

智力的本質(zhì)是適應(yīng)，“智慧就是適應(yīng)”，“是一種最高級(jí)形式的適應(yīng)”.適應(yīng)理論和建構(gòu)學(xué)說(shuō)用4個(gè)基本概念闡述，即圖式、同化、順應(yīng)和平衡.其中，圖式即認(rèn)知結(jié)構(gòu).“結(jié)構(gòu)”不是指物質(zhì)結(jié)構(gòu)，是指心理組織，是動(dòng)態(tài)的機(jī)能組織.圖式具有對(duì)客體信息進(jìn)行整理、歸類(lèi)、改造和創(chuàng)造的功能，以使主體有效地適應(yīng)環(huán)境.

根據(jù)初步的理論探討和高中階段教學(xué)的實(shí)踐研究，筆者構(gòu)建了順應(yīng)認(rèn)知發(fā)展理論的中學(xué)物理教學(xué)模式，其模式的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示.

該模式的思想：教師透析學(xué)情，以客觀物理情境為主線，堅(jiān)持學(xué)生的主體地位，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，使學(xué)生在創(chuàng)設(shè)的物理情境中產(chǎn)生與本身原有物理圖式不平衡的沖擊，激發(fā)學(xué)生求知的渴望，使其主動(dòng)探究、親身體驗(yàn)、善于合作交流，旨在通過(guò)新的情境理解，建構(gòu)知識(shí)，開(kāi)發(fā)潛能，實(shí)現(xiàn)多次自我調(diào)節(jié)，形成動(dòng)態(tài)性的較為客觀的圖式平衡.打破學(xué)生圖式平衡再引導(dǎo)學(xué)生重建平衡是該模式的基本特征.

圖1

2.1 認(rèn)知圖式的透析——課前學(xué)情知根知底

未玩過(guò)彈弓的小孩在玩“憤怒的小鳥(niǎo)”游戲時(shí)，認(rèn)為要使小鳥(niǎo)往前飛應(yīng)該往前撥小鳥(niǎo)而不是往后拉彈弓；未學(xué)過(guò)“自由落體”的學(xué)生依據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)基本認(rèn)為重的物體比輕的物體下落快；未學(xué)過(guò)“摩擦力方向”的學(xué)生始終認(rèn)為摩擦力一定與物體運(yùn)動(dòng)方向相反等等.這些生活經(jīng)驗(yàn)都是學(xué)生在沒(méi)有系統(tǒng)學(xué)習(xí)物理前認(rèn)為理所當(dāng)然的“定論”.學(xué)生的物理圖式更直接體現(xiàn)的是其成長(zhǎng)過(guò)程中經(jīng)歷的所見(jiàn)所聞而形成的生活經(jīng)驗(yàn)式的世界觀.他們頭腦中已有了一些模糊的前概念，10多年的生活經(jīng)驗(yàn)也使他們積累了一定的物理現(xiàn)象表象.這些片面的生活經(jīng)驗(yàn)成為學(xué)生建立正確、科學(xué)物理概念的障礙，因此需要我們?cè)诮虒W(xué)之前對(duì)于學(xué)生的物理表象認(rèn)識(shí)情況要做到心中有底.罔顧學(xué)生的物理前概念而傳授新課會(huì)過(guò)于脫離學(xué)生的思維能力，導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)物理的趣味，物理教學(xué)的開(kāi)展便將會(huì)在開(kāi)始階段被扼殺.所以物理教師在開(kāi)始上課前要透析學(xué)生在日常生活中的表象，哪些是科學(xué)的，哪些是不科學(xué)的，甚至是錯(cuò)誤的.例如憑感覺(jué)來(lái)判斷物體溫度的高低、拋出的物體在空中受到向前的推力、物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持、物體的運(yùn)動(dòng)方向總是與其所受合外力方向相同等.無(wú)論新課教學(xué)還是習(xí)題教學(xué)，在弄清學(xué)生如上所述的物理表象層次的基礎(chǔ)上，教師再來(lái)建構(gòu)科學(xué)的教學(xué)模式，設(shè)置有針對(duì)性的教學(xué)情境，借助實(shí)驗(yàn)或有關(guān)理論來(lái)加以糾正，使學(xué)生在頭腦中形成正確、科學(xué)的表象才會(huì)更加成功.

在一次習(xí)題課教學(xué)中，筆者結(jié)合學(xué)生對(duì)機(jī)械能守恒定律、運(yùn)動(dòng)的合成與分解以及圓周運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，透析到大部分學(xué)生對(duì)于多過(guò)程運(yùn)動(dòng)銜接時(shí)的能量是否損失不會(huì)考慮，在此基礎(chǔ)上設(shè)置了如下例題：一輕繩長(zhǎng)為l，其一端固定，另一端接一質(zhì)量為m的小球，把小球拉至與輕繩結(jié)點(diǎn)水平面高為h處，此時(shí)輕繩與結(jié)點(diǎn)水平面夾角為θ，如圖2所示，然后自由釋放小球，問(wèn)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)所具有的動(dòng)能有多大？

在進(jìn)行新的物理概念或習(xí)題教學(xué)時(shí)，教師都必須深層次地透析學(xué)生的認(rèn)知圖式，清楚學(xué)生認(rèn)識(shí)的薄弱點(diǎn)或未接觸過(guò)的部分，有針對(duì)性地設(shè)置情境，如此才能更好地引導(dǎo)學(xué)生思考，對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)形成有效的調(diào)節(jié).

圖2

2.2 圖式平衡的打破——引題情境起伏跌宕

豐富的物理現(xiàn)象是學(xué)生在頭腦中形成表象的基礎(chǔ)材料，而表象又是提供概括、抽象的必要素材.因此物理現(xiàn)象是學(xué)生學(xué)習(xí)物理過(guò)程中思維的起點(diǎn)，是學(xué)生進(jìn)行思考問(wèn)題的依托.在新課教學(xué)中，我們可以創(chuàng)設(shè)一些與學(xué)生常規(guī)認(rèn)識(shí)相反的情境，使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，沖擊其原有物理圖式，打破原有圖式平衡.產(chǎn)生認(rèn)知沖突可以有多種形式，創(chuàng)設(shè)情境也可以有多種途徑.

2.2.1 情境的實(shí)驗(yàn)性

教師可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)情境，使現(xiàn)象與學(xué)生原有認(rèn)識(shí)不一致而產(chǎn)生認(rèn)知沖突.如在講圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)，可用易拉罐做“水流星”實(shí)驗(yàn)，按照常規(guī)認(rèn)識(shí)，當(dāng)易拉罐運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，水必然會(huì)往下灑，但從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看卻出乎意料——水并沒(méi)有下落，從而對(duì)學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊，引入課題.

2.2.2 情境的似是而非

教師可以通過(guò)一些似是而非的選擇設(shè)置情境，使得學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)無(wú)法解決新問(wèn)題而產(chǎn)生認(rèn)知沖突.如在機(jī)械能守恒定律教學(xué)前可以創(chuàng)造一個(gè)驚心動(dòng)魄的情境：教師把一個(gè)大鐵球懸掛在教室的天花板上，將它拉至偏離豎直位置，緊靠著自己的頭，在學(xué)生目不轉(zhuǎn)睛之時(shí)，把球放開(kāi)，球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，下面的學(xué)生為教師捏了一把汗，不知道教師能否避免這一“災(zāi)難”.然而教師卻穩(wěn)如泰山地站著一動(dòng)不動(dòng)，球擺回時(shí)并沒(méi)有碰到他的頭，這一場(chǎng)面吸引了學(xué)生，也在驚心動(dòng)魄中與學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖突，使得學(xué)生情不自禁地去思考其中奧妙，為實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)注入了動(dòng)力，從而為講授機(jī)械能守恒定律做了一個(gè)良好的開(kāi)端.

2.2.3 情境的邏輯矛盾

教師可以通過(guò)邏輯推理創(chuàng)設(shè)矛盾情境，引出矛盾產(chǎn)生認(rèn)知沖突.例如在講自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，可以提問(wèn)的形式創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突.教師問(wèn)：輕、重物體從同一高度自由下落誰(shuí)下落快？按照已有經(jīng)驗(yàn)，大多數(shù)學(xué)生會(huì)回答重的物體下落快.教師不必立即點(diǎn)明問(wèn)題，在黑板上寫(xiě)下此結(jié)論.接著問(wèn)：這兩個(gè)物體綁在一起與較重的物體相比誰(shuí)下落得快呢？學(xué)生很容易回答：綁在一起的物體比原來(lái)重的物體單獨(dú)下落快.此時(shí)教師帶著學(xué)生共同分析出矛盾：一方面，重的物體比輕的物體下落得快，另一方面，當(dāng)輕重不同的兩個(gè)物體綁在一起時(shí)，重的物體使輕的物體下落速度加快，同時(shí)輕的物體也使重的物體下落速度變慢.學(xué)生會(huì)認(rèn)同教師的分析，教師接下來(lái)要留出時(shí)間給學(xué)生自己思考，為實(shí)現(xiàn)自我認(rèn)知結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)做好鋪墊.

新課教學(xué)中精彩的情境設(shè)置不僅對(duì)學(xué)生原有的認(rèn)知圖式產(chǎn)生重大沖擊，也使得學(xué)生在不可思議中激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情，進(jìn)而反思原有認(rèn)知的正確性.如此，教師的主導(dǎo)作用就良好地為實(shí)現(xiàn)學(xué)生為主體的主動(dòng)式學(xué)習(xí)催發(fā)動(dòng)力.

2.3 動(dòng)態(tài)平衡的建立——習(xí)題生成無(wú)處不在

按照皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論，學(xué)生的圖式的平衡到不平衡著重強(qiáng)調(diào)了認(rèn)識(shí)論的進(jìn)化觀點(diǎn).皮亞杰論述了認(rèn)識(shí)發(fā)展階段的不同水平上的進(jìn)化，遵從“平衡——非平衡——平衡”這一公式.他從適應(yīng)的觀點(diǎn)肯定了平衡的意義，也同時(shí)認(rèn)為不平衡是“富有成果的”，“正是因?yàn)檫@些情況才算新的東西”.從現(xiàn)代系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡的觀點(diǎn)看，經(jīng)過(guò)多次平衡到不平衡的過(guò)程系統(tǒng)才可能走上有序，才可能進(jìn)化.

在物理教學(xué)中，學(xué)生對(duì)客觀物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)不可能只通過(guò)一次情境的沖突而徹底鞏固，他們?cè)谧晕艺{(diào)節(jié)過(guò)程中還會(huì)遇到各種疑難，提出各種問(wèn)題.所以物理課堂應(yīng)該是一個(gè)生動(dòng)活潑、百家爭(zhēng)鳴的課堂，是一個(gè)來(lái)自不同觀點(diǎn)碰撞、啟迪的生成性課堂.教師在課堂上緊緊地抓住學(xué)生在平衡或非平衡狀態(tài)下的生成性觀點(diǎn)，這些觀點(diǎn)或正確或錯(cuò)誤，再在教師的引導(dǎo)下多次調(diào)節(jié)，生成動(dòng)態(tài)性的圖式平衡.

例如在圖3所示中，磁鐵正上方的導(dǎo)線通以電流后，磁鐵對(duì)桌面的壓力將如何變化？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，常規(guī)思考都是通過(guò)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，先分析磁鐵對(duì)通電導(dǎo)線的作用力，然后根據(jù)牛頓第三定律判斷出磁鐵受到導(dǎo)線的作用力豎直向下，對(duì)桌面的壓力增大.突然有一位學(xué)生舉手詢問(wèn)：為什么要轉(zhuǎn)換研究對(duì)象呢？以磁鐵為研究對(duì)象難道就不可以解決嗎？突如其來(lái)的質(zhì)疑激起了每一位學(xué)生的沉思.很快一位學(xué)生展示了他的思考，先畫(huà)出磁鐵所處空間的通電導(dǎo)線產(chǎn)生的一根磁感線，如圖4所示，然后根據(jù)磁場(chǎng)知識(shí)得知，磁鐵N極受力方向與磁場(chǎng)方向相同，S極受力方向與磁場(chǎng)方向相反，所以磁鐵受到通電導(dǎo)線的磁場(chǎng)力的合力豎直向下，磁鐵對(duì)桌面的壓力增大.真是“神來(lái)之筆”，所有學(xué)生被這樣的精彩解釋所鼓舞、感染.也有學(xué)生同時(shí)提出：如果通電導(dǎo)線不在磁鐵的正上方，這種方法還適用嗎？這些問(wèn)題在學(xué)生中間產(chǎn)生了共鳴，課堂氛圍一下子高漲起來(lái)，學(xué)生的討論也愈加激烈.真是星星之火可以燎原.學(xué)生的圖式平衡也在不經(jīng)意間再次震蕩起來(lái).學(xué)生不僅加深了對(duì)牛頓第三定律的認(rèn)識(shí)，還有效地認(rèn)識(shí)到解題思路的發(fā)散性.

圖3

圖4

所以，物理教師應(yīng)該善于把握課堂中生成的教學(xué)契機(jī)，通過(guò)適當(dāng)點(diǎn)撥，讓學(xué)生的思維細(xì)節(jié)變得更加縝密，思維視角更加寬廣而發(fā)散，思維方式更加豐富而獨(dú)特，讓學(xué)生的物理認(rèn)知圖式在動(dòng)態(tài)平衡中有序填充.

3 結(jié)束語(yǔ)

筆者認(rèn)為任何一種教學(xué)模式的思想最終都落實(shí)在學(xué)生的學(xué)習(xí)生活之中.在順應(yīng)認(rèn)知發(fā)展的物理課堂教學(xué)中，物理教師應(yīng)該堅(jiān)持學(xué)生的主體地位.在新課教學(xué)之前透析學(xué)生認(rèn)知水平，設(shè)計(jì)與學(xué)生的原有圖式設(shè)計(jì)與其認(rèn)知相沖突的情境，打破原有的圖式平衡，并適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生，在學(xué)生的自我認(rèn)知調(diào)節(jié)中抓住即時(shí)生成的契機(jī)，形成圖式調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)平衡，從而穩(wěn)步提高學(xué)生的物理認(rèn)知水平.

1 葉瀾.教育學(xué)原理［M］.北京：人民教育出版社，2007.

2 閻金鐸.中學(xué)物理教學(xué)概論［M］.北京：高等教育出版社，2003.

3 蘇明義.中學(xué)物理教學(xué)建模［M］.南寧：廣西教育出版社，2003.

4 宗紅梅.淺談“問(wèn)題解決”課堂教學(xué)模式下學(xué)生潛能的開(kāi)發(fā)［J］.物理教師，2013（2）.