李明金+李天芬

摘 要 本文從人的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，提出知物明理的教學(xué)原則和策略，遵循“理”從“物”來(lái)，再到“物”去的學(xué)科思想和方法，實(shí)現(xiàn)物理課堂教學(xué)的有效性和物理學(xué)科的多元價(jià)值。

關(guān)鍵詞 知物 明理 物理教學(xué)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.07.061

Application of Knowledge and Sensible in Physics Teaching

LI Mingjin[1]， LI Tianfen[2]

（[1] Ganzi Vocational School， Ganzi， Sichuan 626100;

[2] Physics Team， Guilin No.8 Middle School， Guilin， Guangxi 541003）

Abstract In this paper， starting from the law of human cognition， put forward sensible teaching principles and strategies， follow the "truth" from "objects"， to "material" discipline ideas and methods to achieve the effectiveness of classroom teaching and Physics， multiple value disciplines.

Key words knowledge; sensible; physics teaching

物理學(xué)作為研究和探討物質(zhì)世界最基本、最普遍的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的科學(xué)，其內(nèi)容涉及技術(shù)、社會(huì)、生活和環(huán)境的諸多方面，它的發(fā)展直接和間接帶來(lái)了人類歷史上的三次技術(shù)革命，促進(jìn)了當(dāng)代一系列高新技術(shù)的誕生。因而物理教學(xué)也應(yīng)充分反映物理學(xué)科的上述特點(diǎn)，遵循“理”從“物”來(lái)，再到“物”去的學(xué)科思想和方法，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到生產(chǎn)技術(shù)、生活中處處有物理，社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步離不開(kāi)物理，在“知物明理”的過(guò)程中養(yǎng)成探究事物之理的良好習(xí)慣和掌握探究事物之理的科學(xué)方法，提升科學(xué)素養(yǎng)。

1 知物明理內(nèi)涵

所謂“知物明理”就是指通過(guò)視、聽(tīng)、觸等感官系統(tǒng)感覺(jué)和知覺(jué)“物”，形成表象，在感性基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)、提煉、建構(gòu)物理學(xué)的概念、原理和規(guī)律，到達(dá)明“理”;然后再將這些概念、原理和規(guī)律等“理”應(yīng)用于“物”，去解釋物質(zhì)世界的現(xiàn)象，揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘、探究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。從而讓學(xué)生真正認(rèn)識(shí)到物理學(xué)不僅僅是一種知識(shí)，一門科學(xué)，更是一種智慧和一種文化，能為人們認(rèn)識(shí)世界提供指導(dǎo)和幫助。因此物理教學(xué)須充分重視知識(shí)的形成過(guò)程，重視實(shí)驗(yàn)、觀察等研究手段對(duì)感性認(rèn)識(shí)的獲取和豐富，在注重定量計(jì)算的同時(shí)也同等關(guān)注定性知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握，在運(yùn)用物理知識(shí)解決問(wèn)題時(shí)加強(qiáng)與生活、自然環(huán)境和科學(xué)技術(shù)相聯(lián)系，將抽象的“理”與具體的“物”緊密相連，融為一體，激發(fā)學(xué)生探究的熱情和學(xué)會(huì)探究的方法，在知物明理中實(shí)現(xiàn)對(duì)物理知識(shí)、技能的掌握與應(yīng)用，并進(jìn)一步升華為認(rèn)知世界、解決問(wèn)題的科學(xué)態(tài)度、方法與智慧。

2 知物明理的必要性

一位德國(guó)學(xué)者說(shuō)過(guò)這樣一個(gè)比喻，將15克鹽放在你面前，無(wú)論如何是難以下咽的，但將15克鹽放入美味可口的湯和菜肴中，你就會(huì)在不知不覺(jué)地將15克鹽全部吸收。知物明理就是將高度濃縮凝練的物理知識(shí)還原、稀釋、回歸他們賴以存在的物理現(xiàn)象和物質(zhì)世界，物理現(xiàn)象和物質(zhì)世界好比菜、湯的配料與溶劑，通過(guò)教師精心的教學(xué)設(shè)計(jì)就像經(jīng)廚師精湛的廚藝加工，從而將物理知識(shí)“烹調(diào)”為美味鮮濃的菜肴和湯，讓學(xué)生享受和吸收。我國(guó)著名物理教育家、蘇州大學(xué)朱正元教授生前也曾說(shuō)過(guò)：物理、物理，就是要研究物理現(xiàn)象的道理，要講清楚它的道理，就必須就物說(shuō)理。即讓學(xué)生明確“理”從“物”中來(lái)，“物”“理”不可分割。否則“理”就不能被認(rèn)識(shí)主體所理解和應(yīng)用，成為無(wú)源之水和無(wú)本之木。

3 知物明理的原則

（1）“顯性”原則：事物都是普遍聯(lián)系的，本質(zhì)和非本質(zhì)特征，主要和次要因素交織在一起，錯(cuò)綜復(fù)雜，因此“擇物”時(shí)應(yīng)精選具有典型代表性，主要因素和本質(zhì)聯(lián)系明顯、現(xiàn)象與結(jié)論間存在直接和間接因果聯(lián)系的 “物”。避免選擇外顯性和次要因素過(guò)于豐富的“物”。因?yàn)檫@樣的物會(huì)造成對(duì)本質(zhì)特征的干擾，難以直接從“物”中抽象我們所需的物理知識(shí)。如：從“走鋼絲的表演者為什么手持長(zhǎng)長(zhǎng)的棍子”引入轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的學(xué)習(xí)，其現(xiàn)象和概念之間的聯(lián)系就比較單一和明確，學(xué)生能立刻聯(lián)系到是為了增強(qiáng)平衡，由此進(jìn)入下一步的學(xué)習(xí)。但若以“太空中宇航員如何稱量體重？”的問(wèn)題切入簡(jiǎn)諧振動(dòng)的教學(xué)，因其包含的除簡(jiǎn)諧振動(dòng)的知識(shí)外，還涉及失重和彈簧組的相關(guān)問(wèn)題，作為新課的“知物”，盡管其本身有很強(qiáng)的吸引性，但卻是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

（2）“有意義”學(xué)習(xí)原則：有意義學(xué)習(xí)是學(xué)生理解物理知識(shí)內(nèi)涵和價(jià)值的真正渠道，只有“有意義”學(xué)習(xí)才能幫助學(xué)生建構(gòu)系統(tǒng)的、相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)體系，避免讓知識(shí)變成由零散的符號(hào)、概念、公式和現(xiàn)象拼湊起來(lái)的一盤沙粒。 “知物”的過(guò)程就是要讓學(xué)生明確物理知識(shí)的學(xué)習(xí)與生活、自然、社會(huì)之間的關(guān)聯(lián)，讓學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中感受到其解決問(wèn)題、訓(xùn)練思維和探索未知的功能。

4 知物的途徑和方式

知物的途徑可來(lái)自日常生活、生產(chǎn)技術(shù)、自然現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)物、模型、圖片、動(dòng)畫、視頻等多個(gè)方面。具體可以從以下幾個(gè)角度實(shí)現(xiàn)。

（1）選擇生活中熟悉但卻不能說(shuō)清楚“理”的“物”：提出學(xué)生似曾相識(shí)，但又“欲言而不能”的問(wèn)題，刺激求知欲望。如為理解內(nèi)力做功，提出“為什么蕩秋千沒(méi)有外力推動(dòng)，也能越蕩越高”？學(xué)習(xí)力矩知識(shí)，提出“兩人抬一重物上樓，前面的人省力還是后面的人省力” ？認(rèn)識(shí)絕對(duì)、牽連、相對(duì)速度的關(guān)系，以“坐在運(yùn)動(dòng)的汽車上，為什么看到雨的下落方向會(huì)改變”？等問(wèn)題切入，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)到物理知識(shí)與生活息息相關(guān)。

（2）利用實(shí)驗(yàn)知“物”：選取的實(shí)驗(yàn)既可以是物理學(xué)發(fā)展史上經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)，讓學(xué)生重溫科學(xué)家們探究的歷程，也可以是教材現(xiàn)有和自行改進(jìn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，并著力突出 “新”與“奇”的特點(diǎn)，即便是司空見(jiàn)慣的事物也能舊貌換新顏，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入奇妙的物理世界。如 “立蛋”，雖然雞蛋可以象陀螺一樣旋轉(zhuǎn)豎立起來(lái)，但若在教學(xué)中直接讓雞蛋豎立在桌面，勢(shì)必能激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的探究興趣，然后引入重心概念，再分析增大支持面、降低重心對(duì)維持物體平衡的作用;同樣利用“砸不爛的雞蛋”（四枚雞蛋放入泡沫塑料或細(xì)沙中，上面再依次覆蓋木板和磚頭，然后用鐵錘敲擊，雞蛋完好無(wú)損）認(rèn)識(shí)動(dòng)量定理;通過(guò)充放電明亮的火花和響亮的爆炸聲進(jìn)入電容器的學(xué)習(xí);觀察“不沉的硬幣”引入表面張力等，這不僅能讓學(xué)生感受到物理學(xué)的魅力，也能從中體會(huì)學(xué)習(xí)物理的樂(lè)趣。

（3）巧妙利用“小玩具”提供“物”的感知：許多玩具都包含著對(duì)物理學(xué)知識(shí)的利用，如 “萬(wàn)花筒”、“望遠(yuǎn)鏡”、“回力車”、“橡皮筋動(dòng)力飛機(jī)”、“玩具潛艇”、“發(fā)光陀螺”、“孔明燈”等，從中找到切入點(diǎn)，就可順勢(shì)進(jìn)入相關(guān)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)。如通過(guò)“電動(dòng)玩具小車”演示摩擦力的方向、作用以及分析汽車的驅(qū)動(dòng)力;展示“光纖小手電”說(shuō)明全反射;利用“光控玩具”進(jìn)入光電效應(yīng)的學(xué)習(xí)等，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中感受知識(shí)的學(xué)以致用。

（4）對(duì)難以從上述途徑感知的“物”，比如：行星的運(yùn)動(dòng)，火箭的發(fā)射，完全失重，波的形成等既可以利用教育技術(shù)手段將internet網(wǎng)豐富的視頻、動(dòng)畫模擬、圖片等資源展現(xiàn)，也可以通過(guò)模型、簡(jiǎn)筆畫甚至形象的肢體語(yǔ)言給學(xué)生呈現(xiàn)。另外物理學(xué)發(fā)展史上很多發(fā)人深省的事件和故事也是知物的一個(gè)良好渠道。通過(guò)上述諸途徑，將物理學(xué)知識(shí)與“物”巧妙切合，給學(xué)生呈現(xiàn)一個(gè)鮮活的物理世間，在真實(shí)的情景中巧妙地切入問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生“見(jiàn)物”，即分析題中所敘述的物理現(xiàn)象，弄清研究對(duì)象的物理狀態(tài)和物理過(guò)程。

5 明理的要點(diǎn)和策略

我們知道事物非本質(zhì)屬性的多樣性和外顯性常常會(huì)掩蓋本質(zhì)屬性的單一性和內(nèi)在性，使感性認(rèn)識(shí)難以自動(dòng)上升為理性認(rèn)識(shí)。學(xué)生雖然看到了彈簧、繩子、斜面、滑車等問(wèn)題中的實(shí)物，但卻不能像物理學(xué)家那樣看到問(wèn)題背后的物理概念和隱含的規(guī)律，所以由感知的“物”上升到“理”還要通過(guò)分析、抽象、概括、推理等一系列思維活動(dòng)，通過(guò)對(duì)本質(zhì)與非本質(zhì)屬性的仔細(xì)鑒別，摒棄非本質(zhì)屬性，形成對(duì)客觀事物的正確認(rèn)識(shí)，即物中之“理”，而這一過(guò)程就是“明理”。為順利實(shí)現(xiàn)從感性上升到理性的過(guò)程則需注意以下幾方面的問(wèn)題：

（1）重視學(xué)生的前概念，他們?cè)趯W(xué)習(xí)某一物理知識(shí)之前，在日常生活經(jīng)驗(yàn)和以往學(xué)習(xí)中的定勢(shì)思維習(xí)慣下對(duì)一些物理現(xiàn)象和問(wèn)題已形成自己的看法和認(rèn)識(shí)，并得出了一些與科學(xué)概念不盡一致甚至相悖和完全錯(cuò)誤的觀念及其特殊的思維模式，這就是前概念。一類前概念雖與科學(xué)概念不盡一致，但有合理的成分，是科學(xué)認(rèn)知的基石，教師在此基礎(chǔ)上稍加引導(dǎo)就可導(dǎo)入物理實(shí)質(zhì)。而另一類前概念則因非本質(zhì)屬性的外顯性和長(zhǎng)期刺激與科學(xué)概念相左和矛盾，成為物理學(xué)習(xí)中的一大障礙。如認(rèn)為拔河比賽誰(shuí)的力氣大誰(shuí)就會(huì)獲勝;做離心運(yùn)動(dòng)的物體是因?yàn)槭艿搅穗x心力;高速行駛的汽車慣性更大等等，這類前概念則必須經(jīng)歷認(rèn)知的沖突和反思，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、推理和理論論證暴露其荒謬性，才能真正被瓦解。

（2）建立科學(xué)思維與方法實(shí)現(xiàn)形象到抽象的轉(zhuǎn)變。為什么學(xué)生看到了彈簧、繩子、斜面、滑車等問(wèn)題中的實(shí)物，但卻不能像物理學(xué)家那樣看到問(wèn)題背后的物理概念和隱含的規(guī)律？這是因?yàn)樵谖覀兊慕虒W(xué)中，常常只滿足于從現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)中通過(guò)簡(jiǎn)單的歸納而直接得出科學(xué)結(jié)論，缺少讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)思維、理論分析和推導(dǎo)過(guò)程的訓(xùn)練。如：關(guān)于對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，學(xué)生之所以會(huì)認(rèn)為是勻速運(yùn)動(dòng)或勻變速運(yùn)動(dòng)，就是未建立起物體運(yùn)動(dòng)與其所受外力之間的邏輯關(guān)聯(lián)這一科學(xué)思維。因此在教學(xué)中需要高度重視學(xué)生科學(xué)思維的建立和訓(xùn)練，讓學(xué)生建構(gòu)起根據(jù)牛頓定律從力的角度識(shí)別運(yùn)動(dòng)特征的科學(xué)思維。又如關(guān)于圓周運(yùn)動(dòng)加速度方向的認(rèn)識(shí)，在感性基礎(chǔ)之上，若能引導(dǎo)學(xué)生過(guò)渡到應(yīng)用矢量運(yùn)算法則分析其速度矢量與速度矢量的變化量之間的關(guān)系，得出結(jié)論，使學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)的過(guò)程中同時(shí)得到科學(xué)方法的訓(xùn)練，必將幫助學(xué)生逐漸建立從形象到抽象的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)明理。

總之，讓學(xué)生在豐富的感性材料下“知物”，基于清晰的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程明“理”，這不僅可以使物理學(xué)習(xí)變得生動(dòng)活潑、充滿探究的氛圍;同時(shí)鮮活的場(chǎng)景、生動(dòng)的畫面和圖像能被右腦清晰牢固地儲(chǔ)存在大腦中，讓“物”與“理”彼此結(jié)合，烙下深深印跡，必將有利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)和學(xué)習(xí)效果的增強(qiáng)。