羅翀

摘 要：本文試圖圍繞教育部《課程標準》中提出的培養(yǎng)學生三維目標體系，結合中學物理教學實踐，從“螺旋型”教學結構的理論簡介、試驗設計、幾點反思等三個方面，對該教學結構在高中物理概念教學中的使用作粗淺探討。

關鍵詞：“螺旋型”教學結構；感知；內化；遷移

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）6-0004-5

隨著教育改革的深入，我們深切感到要提高教學效率，離不開優(yōu)化教學過程。而教學過程的考究離不開對教學結構的分析。因為實施結構性原則對學生系統(tǒng)理解學科知識、培養(yǎng)創(chuàng)造性的思維能力，并形成良好的學習方法等有著重大意義。

1 “螺旋型”教學結構的理論簡介

教學結構指的是進行某種課堂教學相對穩(wěn)定的教學程序（或稱步驟）。課堂教學結構，不應當理解為僅僅是對四十五分鐘時間作簡單的劃分或分配，而應當是對“教”這一特殊性的活動過程加以考察和確定，即其包含了學科的方法論內容。

根據對教師優(yōu)秀課堂教學實錄分析，可將高中物理課堂教學結構歸納為三種基本類型：①承接型；②螺旋型；③輻射型。

本文主要介紹“螺旋型”教學結構：感知—內化—遷移。

感知，即指通過一些認知過程獲得豐富的感性材料或是對具體問題的認識；內化，即在學生形成表象的基礎上，引導學生進行思維加工，抽象出現象的本質屬性；遷移，主要是指通過知識在新的物理背景的運用來鞏固完善對知識的理解。在一堂課的教學中，使感知、內化、遷移三者形成緊密銜接，交替螺旋上升的總趨勢，產生步步為營，一步一個腳印的升華。

2 “螺旋型”教學結構在A層次物理概念教學中的試驗設計

我校從2009年開始實行學年學分制及高中分層次教學改革，根據學生的學習情況將學生分成A層次（特保班）、B層次（普通班）兩個教學班。特保班學生的學習成績及接受能力等比普通班學生相對更好，教師針對A、B兩個層次學生的不同情況因材施教，最終使這兩個層次的學生和諧發(fā)展、共同進步。在我校的這項教改項目的基礎上，2013年，筆者向全國教育規(guī)劃辦申報的課題——“促進自主探究——高中物理專題研究性學習實施策略研究”，有幸被立項為全國教育科學“十二五”規(guī)劃2013年度教育部重點課題（課題批準號：DHA130284）。針對之前A層次學生物理概念學習中存在的問題和不足，我們課題組決定在A層次學生中進行“螺旋型”教學結構的試驗。經過近兩年的實踐，摸索出高中物理概念的“螺旋型”教學結構操作模式，現總結如下，以作拋磚引玉之用。

試驗對象：2015屆高三（1）班（A層次特保班）。因為這種教學結構經常在較為抽象、教學難度大的概念教學中使用，而這種概念常需要聯(lián)想、拓深、挖掘、靈活運用，這就要求學生有扎實的“雙基”，能較熟練地進行聯(lián)想、類比、歸納等。基于此點考慮，課題組選擇了A層次特保班學生來進行此項試驗。

試驗時間：2013—2015年，跟蹤實驗

試驗前后狀況：對A層次特保班學生物理概念的學習，在2013年和2015年，也就是在試驗前后進行了兩次問卷調查，現將調查情況對比如下：

另外，從問卷分析得知，試驗前A層次特保班學生在物理概念學習中存在以下幾點問題：

1）對概念學習的重要性主觀認識不夠。A層次學生初中物理基礎較好，常有些自負心態(tài)。班上有位曾是物理興趣小組的同學稱：物理學習中若能記住一些公式、定律，并用之去攻克一些難的計算題，基礎題就不用怕，而且一定能拿高分。孰不知，物理概念未扎實掌握，在特定的物理情景中就會張冠李戴，審題出現偏差，更談不上從容面對千變萬化的物理問題。

2）概念的物理意義理解不夠。很多同學對教材為什么要引入這個概念不管，認為書上既然有這個概念學就是了。

3）概念的本質深挖不夠。有一次復習波長概念時，一連提問了數個學生都未講到實質，說“兩個波峰或波谷間距離叫波長”的大有人在，對“連續(xù)相鄰的兩個對平衡位置位移總相等的兩質點間距離叫一個波長”中的“相鄰”“位移”“總相等”等關鍵字眼，還有很多學生不能深刻理解。

4）概念的合理遷移不夠。很多概念都有千絲萬縷的聯(lián)系，但學生不善于采用聯(lián)想、歸類、類比、圖表等方法對概念進行記憶、理解和運用，很多人是死學不能活用，這必將導致在解有復雜物理過程、多概念運用的綜合問題時遇到很大障礙。

試驗操作：經過實踐，針對A層次學生，我們摸索出物理概念“螺旋型”教學結構的教學模式，如圖1所示：

1）感知──創(chuàng)設情境

對人腦的生理機制和心理學研究的成果表明：高中階段，學生的邏輯思維已占主要地位，不過在掌握復雜的抽象概念時，他們仍需要具體形象的支持，因此，應特別強調以下兩點：

①要創(chuàng)設情境，直觀教學

從具體的、生動的感性材料出發(fā)，經過分析綜合，抽象出科學的概念來。在引入新的物理概念時，通常采用三種方式：

首先，從學生所熟悉的生活事例進行綜合概括，找出反映其本質的特點，引出概念。例如，講力的概念時，可以舉這樣的例子，人推車從靜止開始運動，人和車發(fā)生了相互作用，使車改變了運動狀態(tài)；手拉彈簧，則彈簧形變，等等。從而總結出：力是物體對物體的作用，它的效果是使受力物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化或產生形變。

其次，從實驗總結出概念。例如，講光電效應，不是先下定義，而是通過對實驗的分析，總結出：金屬受到射線照射時放出電子的現象叫做光電效應。在電磁部分，如電場、磁場、感應電流、自感等等，都是通過對實驗的觀察得出概念。

最后，通過邏輯推理得出新概念。特保班學生邏輯推理能力普遍較強，在講解一些無法直接感知、實驗的概念時，要充分利用A層次學生的這一優(yōu)勢來讓他們間接感知得出新概念。例如，講物體的慣性和慣性定律時，可以一定速度水平拋出的球在不同表面上的運動為例，說明路面越光滑，受到的阻力越小，它運動的距離就越遠。如果在沒有任何摩擦阻力的路面上運動，那么球能運動多遠呢？這個實驗是不能直接做出的，但可通過推理得出：阻力越小，運動的距離就越遠，若不受任何阻力的影響，則球將永遠運動下去，保持運動狀態(tài)不變。由球的例子再加以推廣，便可以得出：一切物體在沒有受到外力作用的時侯，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力的作用迫使它改變這種狀態(tài)為止。

②要努力使學生完成認識上的飛躍

概念是理性的認識，它是將豐富的感性材料經過頭腦的“加工”和“制作”的過程來完成的，我們要充分發(fā)揮A層次學生的主觀能動性來完成這種認識上的飛躍。講物體運動的加速度，就要列舉大量速度隨時間變化的實例（如汽車的進站和出站，飛機的起飛和降落，物體的下落和上拋，以及導彈的發(fā)射，衛(wèi)星的運轉等等），從而比較出它們速度變化的不同。這種不同可以用加速度這個概念來表示，它是在速度和時間這兩個概念的基礎上，經過對實際問題的分析比較而引出的。這樣有意識地引導學生，使之在認識上有所進展，在思維能力上得到提高。

2）深化──思維加工

在學生形成表象的基礎上，引導學生進行分析、比較、綜合、概括、排除次要因素，抓住主要因素，找出一系列現象的本質屬性，形成科學概念，并用簡潔的物理語言，給出確切的表述或定義。概念建立之后，教師還要在揭示概念的主要性質和內涵上下功夫，使學生深化對概念的認識。例如，在楞次定律的教學中，很多學生往往只抓住“阻礙”二字，而丟掉“阻礙”的對象的“變化”，于是便把定律中“阻礙引起感應電流磁通量的變化”理解為“阻礙磁通量”，而得出“感應電流的磁場總是與原磁場方向相反”的錯誤結論。在教學中應引導學生區(qū)別“阻礙磁通”與“阻礙磁通量的變化”所表示的不同意義，這可以聯(lián)系力學中“阻礙運動”與“阻礙運動（狀態(tài)）的變化”來理解，阻礙運動是使運動停止最后速度趨于零，而阻礙運動的變化則是加速度趨于零，二者所表達的物理意義是有區(qū)別的，但在“阻礙”變化這一點上有相似之處。在此基礎上指出，“阻礙（磁通量）變化”所表達的物理意義為“增反減同”，即：

①當原磁通增大，則感應電流的磁場必與原磁場方向相反。

②當原磁通減少，則感應電流的磁場必與原磁場方向相同。

這兩點是通過對概念內涵的揭示來理解楞次定律的本質，也是對定律內容難點的突破。

3）遷移──對比鞏固

物理概念建立之后，還須進行知識的遷移，即通過與有關相近概念的對比，以及進行適當的運用來鞏固、深化對概念的理解，完善對概念深度和結構的認識。該步驟應注意以下兩方面的問題：

①要注意概念之間的聯(lián)系與區(qū)別

第一、了解概念之間的因果關系。一些物理量和物理現象之間存在這樣或那樣的聯(lián)系，因此，反映它們本質的概念之間也有一定的關系。我們不但要掌握每一個概念的性質和特點，還要了解它和其他概念之間的聯(lián)系，以及它們在相互關系中所處的地位和作用。A層次學生的邏輯思維較嚴謹，很多學生善于從事物的固有聯(lián)系來進行推理、論證，教師可充分利用學生這一長處來進行概念的理解和運用教學。

案例1 討論不同頻率ν的色光在同一種介質（真空和空氣除外）中傳播時，波速v、波長λ、折射率n及偏向角δ之間的聯(lián)系，如圖2一束白光經玻璃三棱鏡色散后，經研究得到如圖3所示的推論。

第二、注意區(qū)別易混淆概念。有些概念是相近的、易混的，一定要注意它們之間的區(qū)別，以免運用時產生負遷移，必要時可用對比的方法闡明各自的物理意義。例如，壓力和重力，學生往往把放在水平桌面上的物體對桌面的壓力大小等于物體重力這一特殊情況，錯誤地認為重力即壓力。因此，我們講壓力這一概念時，除正確地理解壓力是垂直于接觸面的作用力之外，還應指出它和重力的聯(lián)系與區(qū)別：重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，而壓力則是垂直于接觸面的兩個物體之間的相互作用，是和重力不同的彈力，它的大小可以等于重力或為重力的一部分，并可利用物體在水平面上、斜面上和豎直面上靜止不動時的情況進行分析，這樣就可以將重力和壓力區(qū)別開來。另外，動量和動能、熱量和溫度、電壓和電動勢等等，都應加以區(qū)別。

②在反復實踐中鞏固概念

A層次學生思維敏捷，思考問題有一定的獨創(chuàng)性。因此，我們在概念的創(chuàng)新運用階段，主要是通過變式遷移，將概念靈活地、創(chuàng)造性地運用于新的物理情景中，把實際問題轉化為物理概念化的模型問題，然后分析、解決問題。教學中，教師還要引導學生總結運用物理概念的方法和規(guī)律性，提高學生思維的發(fā)散性、逆向性、靈活性等，增強物理概念運用的創(chuàng)新能力。在知識遷移的過程中，既要重視問題類型的多樣性，也要有適當的重復；既要有單一概念的練習，也要有綜合性的運用。選擇題、計算題、實驗題等的訓練都不失為是理解和鞏固高中物理概念的重要舉措。

試驗成效和不足：經過近兩年的“螺旋型”教學結構的概念教學，不但使A層次學生能較好地掌握高中物理概念，而且還通過概念的學習有力地促進了學生系統(tǒng)理解學科知識，培養(yǎng)了學生在新的、特殊的物理情景中的創(chuàng)造性思維能力。三明市2015年高三上學期期末統(tǒng)考物理試題較靈活，創(chuàng)新性物理背景、實際應用性的題型較往年更多。然而，據統(tǒng)計，在此次全市統(tǒng)考中該特保班學生物理成績“985”大學上線率為58.5%、“211”大學上線率為88.5%、本一上線率為99.5%、本二上線率為100.0%。不可否認，這必將為該班學生能更加從容自信地應對2015年理綜高考夯實基礎。

本次試驗也存在一些不足：

1）試驗項目中的理論研究還比較少，有待于進一步豐富。

2）如何通過物理概念的學習來更好地帶動整個物理學科的學習，有待于進一步研究。

3）以前高考理綜學科省狀元的學生未出現，也就是尖子生領頭羊的培養(yǎng)還須加強。

4）如何使B層次普通班學生也納入此項試驗有待于課題組后期進一步探索。

3 對“螺旋型”教學結構的幾點反思

為了更好地優(yōu)化“螺旋型”教學結構，以提高學生的學習效果，課題組在教學中還有以下幾點反思：

3.1 引導學生創(chuàng)新問題訓練，擴展“螺旋型”教學結構的認知深度

根據認知理論，認知的興趣是由與已知事物相聯(lián)系的新東西而引起的。適時訓練一些物理情景較新穎的生題，不但可以提升“螺旋型”教學結構下學生的認知水平，而且對激發(fā)學生的求知欲和興趣也是很有意義的。

案例2 圖4（a）是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖，測速儀發(fā)出并接收經反射回來的超聲波脈沖信號，根據發(fā)出和接收到的時間差，測出汽車的速度。圖4（b）中p1、p2是測速儀發(fā)出的超聲波信號，n1、n2是相應的由汽車反射回來的信號。設測速儀勻速掃描，p1、p2之間的時間間隔△t=1.0 s，超聲波在空氣中傳播的速度是v=340 m/s，若汽車是勻速行駛的，則根據圖4（b）可知，汽車在接收到p1、p2兩個信號之間的時間內前進的距離是 ，汽車的速度是 。

接下來據題意可畫出幾何關系示意圖，并提醒學生汽車接收到p1、p2兩個信號之間的時間間隔并不是1.0 s。經提示后學生就不難解決本題，他們會覺得這種解法思路新穎，解法獨特，似有“山外青山樓外樓”之感，有躍躍欲試的要求。

對于一些有條件的學校，可以引導學生參加一些課外的科技活動，以及學科興趣小組活動，活動的過程，也是一個學習螺旋上升、提高的過程。從中可以不斷培養(yǎng)學生的求知欲，使他們不斷產生新的學習要求，有的甚至達到“入了迷”的地步。此外，還可以介紹學生閱讀有關的課外科技書刊，進一步擴展他們的視野。

3.2 引導學生總結解題方法，提升“螺旋型”教學結構的認知能力

解題方法是對平時解題積累的一種歸納、提高，是學生對知識的認知得到“螺旋型”的提高后的一種成果展示。這種經常性的方法總結可極大地提高學生分析和解決問題的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造意識，訓練思維的廣闊性、深刻性和邏輯性。

案例3 在復習《電磁感應》一章時，電磁感應的力電綜合問題是該章的核心問題，同時也是該章教學的重難點內容。這種問題一般會涉及到以下物理規(guī)律的考查：力學中的牛頓定律和運動學公式、電磁學中的閉合電路歐姆定律及法拉第電磁感應定律。

1）導體棒的動力學分析

①列出力學方程（常畫出受力分析圖）：

牛頓第二定律：F合=ma，若處于平衡狀態(tài)：F合=0，其中合外力中涉及到的安培力為F安=BI感l(wèi)·sinθ。如圖5所示，要特別注意安培力方向的分析，即先用右手定則或楞次定律判斷出I感的方向，再用左手定則判斷出F安的方向。

②列出電磁學方程（常畫出等效電路圖）：

聯(lián)立上述力學方程和電磁學方程可求解出某未知量。導體棒在安培力和其他恒力作用下做的變速運動通常是加速度逐漸減小的變加速運動，但在一定條件下，也可以做勻變速直線運動，此時一般還需列出運動學公式等輔助方程。

教無定法，教學方法應防止呆板單一，“螺旋型”教學結構這種教學方法在較為抽象、教學難度較大的概念教學中使用有自己的獨特優(yōu)勢，是符合學生的認知規(guī)律的，但這種教學方法也不是萬能鑰匙。我們教育工作者應根據實際的教學內容、實際的學生情況等因素，采取以某種教學結構為主，并注意有機地滲透其他教學方法和手段，我們不應“單兵種”，而應“多兵種混合作戰(zhàn)”，這樣才能“克敵制勝”。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部. 普通高中物理課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]廖伯琴. 普通高中課程標準實驗教科書·物理2（必修）·教師用書[M].濟南：山東科學技術出版社，2009.

[3]梁新燦. 創(chuàng)新性課堂教學模式初探[J].物理教學探討，2000，（8）：3.

（欄目編輯 趙保鋼）