汪欣

(廣州市執(zhí)信中學(xué) 廣東 廣州 510080)

在高中物理教學(xué)中存在這樣的現(xiàn)象：課堂明明剛講過的問題學(xué)生依然不會(huì)；重復(fù)講過多次的問題也仍然出錯(cuò)，這讓教師感覺困惑；課堂明明聽懂了，課后還是不會(huì)做題；公式明明記住了，習(xí)題還是不會(huì)做；時(shí)間確實(shí)多花了，效果還是不理想，這讓學(xué)生也感困惑.為什么在教師預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生認(rèn)知之間會(huì)出現(xiàn)這么大的差異呢？

當(dāng)代認(rèn)知學(xué)習(xí)理論對(duì)知識(shí)的分類認(rèn)為：知識(shí)包括陳述性知識(shí)、程序性知識(shí)和策略性知識(shí)，對(duì)于上述現(xiàn)象是否可以理解為：當(dāng)我們的學(xué)生只是在大腦中儲(chǔ)存了陳述性知識(shí)，比如物理原理、定律、定義，這些關(guān)于是什么、怎么樣的事實(shí)知識(shí)，卻不能表征出“怎么辦？如何做”等程序性知識(shí)，也不善于利用策略性知識(shí)指導(dǎo)自己如何表征問題的整體知識(shí)情境[1]，這樣就出現(xiàn)學(xué)生即使掌握了足夠的基礎(chǔ)知識(shí)但仍不會(huì)解題的現(xiàn)象.

程序性知識(shí)是自動(dòng)運(yùn)動(dòng)的，是以非語言的形式儲(chǔ)存在大腦中，在教學(xué)設(shè)計(jì)中教師需要思考如何將直覺的程序性知識(shí)用陳述化的語言表達(dá)出來[1].

下面以筆者在高三電磁學(xué)復(fù)習(xí)課的教學(xué)實(shí)踐為例，談?wù)勅绾卧诹?xí)題教學(xué)中將程序性知識(shí)轉(zhuǎn)化為陳述性知識(shí)進(jìn)行授課，以期提升學(xué)生解題能力.

1 練習(xí)先行調(diào)動(dòng)原認(rèn)知中的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)

教學(xué)不一定非要是講授式的或灌輸式的，可以進(jìn)行某種形式的預(yù)習(xí)或引導(dǎo)學(xué)習(xí)體驗(yàn)[2].在高三復(fù)習(xí)課中，教師的主導(dǎo)作用是進(jìn)行道路鋪設(shè)的作用，利用經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)合適的問題情境，給予學(xué)生思考的空間，促使學(xué)生有效調(diào)動(dòng)原認(rèn)知結(jié)構(gòu)中與此訓(xùn)練相關(guān)的學(xué)科知識(shí)和做題經(jīng)驗(yàn).

【例1】如圖1所示，板間距為d，板長(zhǎng)為4d的水平金屬板A和B上下正對(duì)放置，并接在電源上．現(xiàn)有一帶電的質(zhì)點(diǎn)沿兩板中心線以某一速度水平射入，當(dāng)兩板間電壓U=U0，且A接負(fù)時(shí)，該質(zhì)點(diǎn)就沿兩板中心線射出；當(dāng)A接正時(shí)，該質(zhì)點(diǎn)就射到B板距左端為d的C處．重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力．

圖1 例1題圖

(1)求質(zhì)點(diǎn)射入兩板時(shí)的速度；

(2)當(dāng)A接負(fù)時(shí)，為使帶電質(zhì)點(diǎn)能夠從兩板間射出，求：兩板所加恒定電壓U的范圍(結(jié)果用電壓U0表示)．

解答本題，學(xué)生應(yīng)該已具備如下3種類型的知識(shí).

陳述性知識(shí)：平行板電容器場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算公式、電場(chǎng)力大小的計(jì)算公式以及方向的判斷、類平拋運(yùn)動(dòng)的分解等.

程序性知識(shí)：如果A接負(fù)，沿兩板中心線射出，那么重力等于電場(chǎng)力

電場(chǎng)力方向向上，因此質(zhì)點(diǎn)帶正電，重力不可忽略不計(jì)；

如果A接正，質(zhì)點(diǎn)射到B板距左端為d的C處，那么重力和電場(chǎng)力之和提供偏轉(zhuǎn)的加速度

質(zhì)點(diǎn)做類平拋運(yùn)動(dòng)，分解為：水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，公式表達(dá)為v0t=d；豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，公式表達(dá)為

如果A接負(fù)，為使帶電質(zhì)點(diǎn)從兩板間射出，由于射出位置的不確定性，那么就需要將不確定的情境明確化，分情況求解臨界值.

如果質(zhì)點(diǎn)恰好從下板右邊緣射出，那么滿足

2d=v0t

由此求出電壓U1最??；

如果質(zhì)點(diǎn)恰好從上板右邊緣射出，那么滿足

2d=v0t

電壓U2最大.最后確定電壓范圍U1≤U≤U2.

策略性知識(shí)：如果質(zhì)點(diǎn)能在平行板電容器中沿著垂直于電場(chǎng)力方向做勻速運(yùn)動(dòng)，那么就要考慮重力平衡電場(chǎng)力的情況，由此確定重力是否能夠忽略不計(jì).如果質(zhì)點(diǎn)穿出平行板的位置不確定，那么就要將不確定的、模糊的情境具體化、明確化，以假設(shè)的方式進(jìn)行具體的計(jì)算和討論.

給學(xué)生自我練習(xí)，可以有效地對(duì)已有知識(shí)進(jìn)行提取和呈現(xiàn)，通過學(xué)生展示書寫過程，陳述和解釋做題步驟，訓(xùn)練學(xué)生有意識(shí)地將程序性知識(shí)以語言的形式進(jìn)行表達(dá)，這樣學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解會(huì)更深刻，從而清楚認(rèn)識(shí)到自己到底掌握了哪些知識(shí)或還沒有掌握哪些知識(shí)，從而產(chǎn)生解決問題的欲望.

2 認(rèn)知重組獲取可描述的程序性知識(shí)

為了實(shí)現(xiàn)認(rèn)知的重組，可將基礎(chǔ)問題進(jìn)行變換，在已有的物理模型基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生思考：平行板電容器中的電場(chǎng)還能以哪些方式獲?。吭诖祟}情境中能否加入更多的物理情境，進(jìn)行問題的重新設(shè)計(jì)？用指導(dǎo)性的問題引發(fā)信息加工，學(xué)生很自然地能夠?qū)⒋艌?chǎng)和電磁感應(yīng)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，以聯(lián)想的方式把新情境納入到已有的思維模式中，使問題變得更加具體、實(shí)在，將重組思考后得到的多種變形，如圖2所示.以圖示的形式展現(xiàn)出來，促使解決問題的清晰度更高了.

圖2 物理模型的多種變形

雖然在原有題目中加入了更多的元素，比如洛倫茲力方向的判斷以及大小的計(jì)算、電路的分析和求解、圓周運(yùn)動(dòng)的求解問題等，但解題步驟仍然是不變的：

(1)對(duì)粒子受力分析，畫出受力示意圖，確定電路結(jié)構(gòu)、明確電壓大小和方向、計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小等；

(2)確定運(yùn)動(dòng)的類型，判斷運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，包括對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的分解；

(3)列出方程，求解計(jì)算.

學(xué)生能學(xué)到什么，直接取決于他是如何感知問題情境的，在主動(dòng)思考過程中體驗(yàn)經(jīng)歷，回顧感悟，建立起知識(shí)和問題之間深層結(jié)構(gòu)的分類聯(lián)系，幫助學(xué)生形成一個(gè)具有層次感的認(rèn)知結(jié)構(gòu)面.

課堂教學(xué)不僅僅只是知識(shí)的教學(xué)，更重要的是教會(huì)學(xué)生如何去補(bǔ)充知識(shí)的方法和程序，學(xué)生用語言表征出問題情境、解題步驟和方法，就達(dá)到了將程序性知識(shí)轉(zhuǎn)化為陳述性知識(shí)的訓(xùn)練，同時(shí)讓學(xué)生明白陳述性知識(shí)不僅要記住，更要注重知識(shí)的質(zhì)量，用語言有條理性地表征問題，從而在復(fù)習(xí)中才能呈現(xiàn)最一般、最概括的知識(shí)結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生在頭腦中形成一個(gè)可描述的程序性知識(shí)，為有效解決同類問題儲(chǔ)備知識(shí)經(jīng)驗(yàn).

3 思維概括提供可管理的學(xué)習(xí)策略

高三的復(fù)習(xí)課,絕不只是把學(xué)生已經(jīng)學(xué)過的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行“濃縮”,那只能使學(xué)生的學(xué)習(xí)僅僅處于回憶階段，復(fù)習(xí)課的教學(xué)更多地是幫助學(xué)生完善知識(shí)體系，讓學(xué)生的知識(shí)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性更強(qiáng).最具生成性的策略是讓學(xué)習(xí)者解決難度逐漸增加的一系列問題，并用指導(dǎo)性的問題引發(fā)信息加工、集中注意力和喚起這些教學(xué)事件中所描述的策略[2].

(1)若兩狹縫平行且盤靜止，某一粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后，豎直向下打在感光板中心點(diǎn)M上，求該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t;

(2)若兩狹縫夾角為θ，盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖3(b)所示.要使穿過N1，N2的粒子均打到感光板P1P2連線上.試分析盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω的取值范圍(設(shè)通過N1的所有粒子在盤轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間內(nèi)都能到達(dá)N2).

圖3 例2題圖

例2是屬于復(fù)雜的、定義不良的問題，在學(xué)生掌握了原理后，提出思考：對(duì)這些新的情境，與前面的例1在知識(shí)上建構(gòu)了哪些關(guān)聯(lián)？這一類題的切入點(diǎn)在哪里？關(guān)鍵的步驟是什么？基本思路是什么？問題的提出，可以促使學(xué)生用準(zhǔn)確的語言像描述概念、定理一樣，把解題方法和思路作為學(xué)生必須掌握的程序性知識(shí)去加以訓(xùn)練.

本題所涉及到的陳述性知識(shí)包括：帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問題，以及圓盤的圓周運(yùn)動(dòng)；但粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)落點(diǎn)位置卻是模糊不確定的，那么就需要啟動(dòng)程序性知識(shí)將問題清晰呈現(xiàn)：如果粒子落點(diǎn)有最小半徑，對(duì)應(yīng)就有最小的運(yùn)動(dòng)速度，那么粒子在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間就最長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)就有最小的角速度；如果粒子落點(diǎn)有最大半徑，對(duì)應(yīng)就有最大的運(yùn)動(dòng)速度，那么粒子在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間就最短，對(duì)應(yīng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)就有最大的角速度.通過“如果……那么……”這種表述將不同運(yùn)動(dòng)之間的相互制約關(guān)系呈現(xiàn)出來，從而達(dá)到解題就是程序性知識(shí)的自動(dòng)運(yùn)行.

愛因斯坦曾說：你能夠看到什么，取決于你大腦中有什么知識(shí).當(dāng)學(xué)生充分掌握了知識(shí)原理后，還可以從知識(shí)的分類去幫助學(xué)生建構(gòu)以問題為中心的發(fā)散題型，通過信息加工，構(gòu)建學(xué)生的問題解決策略.比如，在同類題型中，可能還有運(yùn)動(dòng)條件的不確定，運(yùn)動(dòng)過程的不確定，運(yùn)動(dòng)類型的不確定，運(yùn)動(dòng)結(jié)果的不確定等，如果學(xué)生大腦中已具備了清晰的基本原理和概念等陳述性知識(shí)，已儲(chǔ)備了清楚的解題思路和步驟等可描述的程序性知識(shí)，再加上可以管理的策略性知識(shí)：如何將不確定的因素明確化，如何將模糊條件具體化的策略學(xué)習(xí)，那么學(xué)生就已經(jīng)建構(gòu)了一個(gè)完整的解題流程.要提高學(xué)生解題的質(zhì)量，就必須加強(qiáng)方法教學(xué)，努力培養(yǎng)學(xué)生反思總結(jié)的能力[3]，在教學(xué)中要善于引導(dǎo)學(xué)生概括自己的思維過程，把新事物納入已有的思維模式之中，促使思維模式愈益普遍、概括化，并在后續(xù)的反饋練習(xí)中使用這些學(xué)習(xí)策略，促進(jìn)這些模式識(shí)別技能越來越自動(dòng)化和程序化，知識(shí)就可以以一種促進(jìn)問題解決的方式得到重新組織和精致[2].

100多年的學(xué)習(xí)心理學(xué)研究表明，一旦學(xué)習(xí)類型正確劃分以后，每類學(xué)習(xí)的規(guī)律被揭示清楚了，教學(xué)并不是“教無定法”的，教師只要按照學(xué)習(xí)論所揭示的規(guī)律進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)與施教，便能保證學(xué)習(xí)成功[4].作為中學(xué)教師，在我們的教學(xué)設(shè)計(jì)中需要思考：教師教什么？學(xué)生學(xué)什么？教師如何教？學(xué)生如何學(xué)？如何知道學(xué)生學(xué)會(huì)了？如何檢查學(xué)生掌握了？如何實(shí)現(xiàn)能力的養(yǎng)成？課堂教學(xué)中有3種結(jié)構(gòu)形態(tài)(即知識(shí)結(jié)構(gòu)、認(rèn)知結(jié)構(gòu)、教學(xué)結(jié)構(gòu))，每種結(jié)構(gòu)又有各自的規(guī)律(知識(shí)序、思維序、教學(xué)序)，我們要在物理教學(xué)過程中同步、有效地進(jìn)行科學(xué)思維訓(xùn)練，去幫助啟發(fā)學(xué)生思考學(xué)習(xí)，真正做到授之以漁.