摘 要針對(duì)當(dāng)前壓強(qiáng)教學(xué)中存在的困惑，本文通過(guò)對(duì)“比值定義法”和“控制變量-比例系數(shù)法”在認(rèn)知路徑、思維方法及研究范式等維度上的比較研究，厘清它們的適用范圍與教育價(jià)值，從而消除壓強(qiáng)教學(xué)中存在的疑惑。

關(guān)鍵詞壓強(qiáng) 科學(xué)方法 比值定義法 控制變量-比例系數(shù)法

三、兩種學(xué)科方法的內(nèi)稟研究

1.比較形式與研究范式

毋庸置疑，比值定義法和控制變量-比例系數(shù)法的實(shí)施都要以比較作為先決條件。根據(jù)時(shí)空上的區(qū)別，可以把比較分為縱向比較和橫向比較?？v向比較是比較同一對(duì)象在不同時(shí)期內(nèi)的發(fā)展與變化（如戰(zhàn)爭(zhēng)中統(tǒng)計(jì)本方的傷亡率）；橫向比較是對(duì)同類(lèi)別的不同對(duì)象在相同標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行的比較（如戰(zhàn)爭(zhēng)中統(tǒng)計(jì)敵我雙方交換比）。不難看出，控制變量-比例系數(shù)法涉及的比較屬于一種縱向比較，因變量和自己的過(guò)去做比，即改變自變量大小，觀察因變量的變化趨勢(shì)；而比值定義法涉及的比較則是橫行比較，比較同一類(lèi)事物中的兩個(gè)對(duì)象在某一方面的能力強(qiáng)弱或變化快慢等，如比較兩個(gè)電容器容納電荷能力的強(qiáng)弱。此外，進(jìn)一步來(lái)看，這兩種學(xué)科方法的背后實(shí)際上影射著不同的實(shí)驗(yàn)研究范式：控制變量法與單組前后測(cè)對(duì)應(yīng)，其實(shí)驗(yàn)處理為“使自變量發(fā)生變化”；而比值定義法與雙組前后測(cè)對(duì)應(yīng)，實(shí)驗(yàn)處理則是“利用除法統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”。兩者在比較形式上的不同，最終轉(zhuǎn)變成了實(shí)驗(yàn)研究范式的迥異。

2.認(rèn)知路徑與運(yùn)算水平

認(rèn)知路徑，即人類(lèi)獲取知識(shí)的途徑。心理學(xué)家西蒙在科學(xué)發(fā)現(xiàn)規(guī)范理論[3]中把知識(shí)獲取的途徑歸結(jié)為兩類(lèi)：一類(lèi)是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，先收集大量數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析，找出規(guī)律并予以解釋?zhuān)涣硪活?lèi)是概念驅(qū)動(dòng)，先提出假設(shè)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)并修改假設(shè)。有研究顯示[2]，這兩種認(rèn)知途徑分別對(duì)應(yīng)著學(xué)生不同的認(rèn)知水平，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與具體運(yùn)算階段的認(rèn)知規(guī)律相吻合，而概念驅(qū)動(dòng)則契合了形式運(yùn)算階段的認(rèn)知規(guī)律。如果能厘清比值定義法和控制變量-比例系數(shù)法與這兩種認(rèn)知路徑間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，無(wú)疑有助于我們?cè)诮虒W(xué)中貫徹因材施教的原則，即結(jié)合不同認(rèn)知水平學(xué)生獲取知識(shí)的特點(diǎn)，合理選擇建立物理概念的方法。分析兩種學(xué)科方法的特點(diǎn)后，我們認(rèn)為以分析數(shù)據(jù)，歸納規(guī)律入手的控制變量-比例系數(shù)法是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模式；而以提出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)入手的比值定義法則是概念驅(qū)動(dòng)模式?？梢?jiàn)，兩種學(xué)科方法的不同，實(shí)際體現(xiàn)了是人類(lèi)認(rèn)知路徑的不同。

3.教學(xué)模式層面

教學(xué)模式是指在一定教學(xué)思想的引領(lǐng)下，為完成特定教學(xué)目標(biāo)而形成的穩(wěn)定且簡(jiǎn)潔的教學(xué)結(jié)構(gòu)及操作范式。受教育重演論[4]啟發(fā)，我們可以把學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)作是對(duì)人類(lèi)文化發(fā)展過(guò)程的一種認(rèn)知意義上的重演。因此，我們的教學(xué)模式也可以采用人類(lèi)科學(xué)研究的形式?；仡櫄v史，我們發(fā)現(xiàn)科學(xué)研究主要存在兩種形式：在狹義相對(duì)論建立以前，物理學(xué)的發(fā)展是由實(shí)驗(yàn)到方程、規(guī)律乃至整個(gè)理論體系（如經(jīng)典力學(xué)、電磁學(xué)、熱力學(xué)等），即探究歸納法；在狹義相對(duì)論建立以后，這個(gè)過(guò)程被倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，物理學(xué)家們首先建立方程、理論框架，然后再回到實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論的真?zhèn)危ㄈ绐M義相對(duì)論、廣義相對(duì)論、量子力學(xué)、粒子物理學(xué)等），即演繹驗(yàn)證法。那么，我們?cè)趬簭?qiáng)表達(dá)式的建立過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)采用哪種教學(xué)模式呢？科學(xué)方法中心論[5]指出，學(xué)科方法是教學(xué)模式的主體，是教學(xué)脈絡(luò)的體現(xiàn)者，整個(gè)教學(xué)過(guò)程都要圍繞學(xué)科方法進(jìn)行。由此，我們有必要明晰兩種學(xué)科方法與兩種教學(xué)模式間存在的聯(lián)系。采用對(duì)映的方法，我們可以將壓強(qiáng)表達(dá)式建立的教學(xué)模式分為：以“控制變量-比例系數(shù)法”為主體的探究-歸納式教學(xué)和以“比值定義法”為主體的演繹-驗(yàn)證式教學(xué)。

4.思維方法層面

思維方法是用于各種問(wèn)題解決過(guò)程中的一般策略和方法，它屬于一種特殊的心理體驗(yàn)，不能靠單純的講解來(lái)傳授，往往需要使用、訓(xùn)練才能為學(xué)生體會(huì)、領(lǐng)悟[6]。由于思維方法隱藏在學(xué)科方法的背后，對(duì)學(xué)科方法起支配與統(tǒng)攝的作用，所以思維方法的教育必須要借助學(xué)科方法來(lái)進(jìn)行。因此，識(shí)別學(xué)科方法與思維方法之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，無(wú)疑有利于我們通過(guò)學(xué)科方法對(duì)思維方法進(jìn)行滲透式教學(xué)。結(jié)合兩種學(xué)科方法的教學(xué)流程，可以發(fā)現(xiàn)，在使用“控制變量法”前，首先要利用生活實(shí)例讓學(xué)生思考影響因變量的因素，這里便涉及到了“猜想”這一非邏輯式的思維，接下來(lái)通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得到因變量與自變量的比例關(guān)系，又需要用到“歸納”的思維，可見(jiàn)在使用控制變量-比例系數(shù)法建立物理概念時(shí)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的“猜想”與“歸納”思維；而比值定義法，先要結(jié)合學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，啟發(fā)他們提出一種粗劣描述物理概念的假設(shè)，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)，在否定先前假設(shè)的基礎(chǔ)上找到不足并修改假設(shè)，由此通過(guò)一步一步的假設(shè)和演繹推理最終得出要定義的物理量。因此，無(wú)疑是“假設(shè)”、“演繹”思維統(tǒng)攝著比值定義法。

四、兩種教學(xué)方法成效的實(shí)證研究

鑒于普通班學(xué)生的認(rèn)知水平大都處于具體運(yùn)算階段，故而宜遵循“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的認(rèn)知路徑去建立概念，而重點(diǎn)班學(xué)生的認(rèn)知水平大都處在形式運(yùn)算階段，他們更傾向于用“概念驅(qū)動(dòng)“的認(rèn)知路徑去建立概念。因此，我們以初二學(xué)生作為研究對(duì)象，設(shè)置了實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組——均包括兩個(gè)普通班與兩個(gè)重點(diǎn)班。在實(shí)驗(yàn)組，我們采用“普通班使用控制變量-比例系數(shù)法建立壓強(qiáng)的表達(dá)式，重點(diǎn)班使用比值定義法建立壓強(qiáng)的表達(dá)式”的教學(xué)方案；而在對(duì)照組中，我們讓普通班與實(shí)驗(yàn)班的科學(xué)方法進(jìn)行對(duì)調(diào)，即“普通班使用比值定義法，重點(diǎn)班使用控制變量-比例系數(shù)法”。為消除課后練習(xí)效應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，在“新授課”后，我們立即進(jìn)行了隨堂練習(xí)，采用SPSS軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)的結(jié)果如下表所示。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的平均成績(jī)比對(duì)照組分別高出3.64分和3.78分，而且P值均小于0.05，說(shuō)明差異水平達(dá)到“顯著”。由此可見(jiàn)，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平來(lái)選取壓強(qiáng)表達(dá)式建立的學(xué)科方法，對(duì)提高課堂效率、降低學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷有著很好的促進(jìn)作用。

綜上所述，比值定義法與控制變量-比例系數(shù)法為學(xué)生重演了別樣的研究范式，串聯(lián)了迥異的認(rèn)知路徑，統(tǒng)攝了不同形式的教學(xué)模式，鍛煉了學(xué)生思維的不同側(cè)面，兩者均有其可取之處，它們適合于不同認(rèn)知水平的學(xué)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭淵方.壓強(qiáng)概念的辨析與教學(xué)設(shè)計(jì)[J].物理教師，2014（12）.

[2] 石堯.對(duì)高中物理比值定義法和控制變量法的再思考[J].北京教育學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015（1）.

[3] 武孔春.概念驅(qū)動(dòng)的加工與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的加工[J].研究論壇，2002（3）.

[4] 王全，母小勇.“科學(xué)史—探索”教學(xué)模式與“重演”論基礎(chǔ)[J].課程·教材·教法，2008（7）.

[5] 邢紅軍.從知識(shí)中心到方法中心-科學(xué)教育理論的重要轉(zhuǎn)變[J].首都師范大學(xué)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011（6）.

[6] 陳清梅，邢紅軍，李正福.論物理課程改革背景下的科學(xué)方法教育[J].課程·教材·教法，2009（8）.

【責(zé)任編輯 郭振玲】