高中物理教学内容逻辑化处理模式和措施

2015-01-23张惠作

教学月刊·中学版（教学参考） 2015年2期

高中物理实际教学中，不少教师缺乏逻辑化意识，教学的逻辑层次混乱、粗略的现象较为普遍，导致了教学的低效，因此，逻辑化处理策略对提高物理课堂教学效率具有重要的现实意义和价值.

笔者前期成果“例谈高中物理教学内容的逻辑化处理策略”[1]通过案例阐述了高中物理教学内容的逻辑化处理策略的内容及其适用范围，在此基础上，本文进一步对该策略的实施模式和措施进行实践探索，并对策略的内容从信息加工心理学的视角加以阐释，奠定了策略内容的理论依据.

逻辑化处理策略包括三个策略：逻辑层次显性化、逻辑层次认知化、逻辑层次细腻化.逻辑化处理策略适用的教学内容是广泛的，无论是概念、规律、实验还是问题解决的思维策略方法，都是可以运用的.如何才能使逻辑层次显性化、认知化和细腻化，通过实践探索，笔者认为，使逻辑层次显性化、认知化和细腻化的模式和措施可以从五个方面来实施：（1）以教师的专业知识为基础;（2）以教学目标的准确定位为主线;（3）以教学内容的逻辑化处理策略为中心;（4）以“问题化”为手段;（5）以学生为主体.概言之，该策略是教师以扎实的专业知识为基础，紧紧围绕学生主体，准确定位，逻辑化处理教学内容，以“问题化”为手段，实现知识向学生有效转化的一种教学策略.其模式如图1.

一、以教师专业知识为基础

2011年，教育部向社会公布了《中学教师专业标准（试行）》征求意见稿（以下简称《标准》）.《标准》从“教育知识、学科知识、学科教学知识、通识性知识”四个领域对中学教师的专业知识提出了具体要求.[2]《标准》的公布从政策层面表明了教师的专业知识的重要性.

实践表明，教师的专业知识越丰富、扎实，逻辑化处理教学内容的能力就越强，如果教师缺乏相应专业知识，逻辑化策略就难以有效实现.在高中阶段，有不少细枝末叶的知识并非每个教师都处置得当.

案例1 在高中受力分析时把各力图示的末端集中画于一点上，这一点是什么？画在什么地方？为什么集中画在一点上？首先，明确这一点是表示物体的质点，忽略物体的大小形状，所以这一点可以画在物体的任何部位，也可以画在其他空白的地方，特别要注意纠正学生的错误前概念：认为这个点就是物体的重心;其次，各力矢量都统一用尾端做作用点，是便于力的运算，由于物体简化为一点，所以各个力的尾端都重合于这一点上.再次，通过设置如下例1，检测学生掌握情况，通过反馈进一步使更多的学生在应用中掌握这一理想化方法.让学生思维经历以上这些逻辑层次，才能真正理解透.

例1 用两条细绳把一个镜框悬挂在墙上，把镜框用一点代替，画出在如图2所示的三种挂法中的受力示意图.

案例2 关于合运动、分运动的等时性，如果教师理解得足够透彻，就会在谈论过河最短时间问题时，简洁明了地从相对水的分运动角度去思考过河时间，在相对水的分速度大小不变的情况下，方向变化，对应分位移变化，只有当分速度和分位移方向垂直河岸，分位移最短，所以分运动时间最短.事实上，至少各种教学参考资料上，都没有提到过这种方法，都是把相对水的速度再分解成平行河岸和垂直河岸两个分速度，在此基础上讨论最短时间.

案例3 对电阻定律适用范围“截面粗细均匀的导体”缺乏变式训练教学层次，致使学生头脑中把“截面”只建构成“圆形”，阻碍了对电阻定律的灵活运用，当他们面对矩形、环形或三角形均匀截面问题时是绝对想不到运用电阻定律的.

可见，教师需要具备清晰的、细腻的、关于细枝末叶的学科知识和学科教学知识，才能真正形成有效的教学.笔者觉得，作为高中物理教师，关于高中部分的学科知识、学科教学知识切忌粗枝大叶，天马行空，而要精雕细琢，步步为营，丰满教学逻辑层次.

缺乏学科知识、学科教学知识，往往对教材中已有的逻辑层次也视而不见.

案例4 如人教版新课本必修（1）《牛顿第一定律》中，关于伽利略对运动原因的教学内容已有丰富的逻辑层次，但如果处理不当，该层次体现不出来，学生对伽里略的科学思想方法就没有清晰的感受。笔者教学中显性化处理为如下几个层次：（1）逻辑推理猜想本质.球沿斜面向下运动时（简称下坡），它的速度增大，而向上运动时（简称上坡），它的速度减小.那么，当沿水平面运动时，不下也不上，它的速度应该不增不减.（2）比较事实，产生矛盾.事实上，球在水平面上运动速度不断减小，与猜想矛盾.（3）坚持猜想，寻找原因.发现摩擦影响.（4）研究摩擦影响规律，理想化推断本质.发现摩擦越小，球在水平面上运动得越远，如果没有摩擦，将一直运动下去，不需力维持.（5）设计新的理想化实验，进一步充分论证.关于伽利略的新的理想化实验的教学层次：①综合情境，事实呈现.设计了球经过下坡、水平、上坡的组合运动情境，实际现象是球冲到上坡的最高处比下坡时的开始位置低.规律是摩擦越小，小球上坡的高度就越高.②理想化假设，逻辑推断理想实验现象.假设没有摩擦，球上坡就一定冲到开始释放的高度.③理想实验现象的逻辑推演.上坡倾角变小，球要到达开始高度，将运动得更远.④逻辑外推，推断本质.如果倾角变为零，球为了到达开始高度，将沿水平面一直运动下去，而不需力的维持.[1]

案例5 在远距离输电教学设计中，笔者设计了一个新旧知识认知冲突的逻辑层次.当按照，P=UI减少电流，升高电压时，设计了提问：如何实现升高电压，减小电流？不少学生头脑中产生这样的质疑，根据I=■，电压升高，电流也增加，怎么会减少呢？

为什么笔者在此教学案例中想到设计引发学生“认知冲突”的教学逻辑层次？首先是教学实践中重视关注学生的疑惑，其次是重视运用心理学知识和建构主义学习理论来认识这些疑惑生成的内在原因.从心理学规律上看，人的学习过程会有抑制效应，比如前摄抑制，后摄抑制，这些抑制效应不仅在同一节课时所学的知识之间有相互抑制效应，而且表现在不同课时之间所学知识之间的抑制效应.从建构主义学习理论上看，学生学习新知都是在已有知识结构基础上对新知进行同化或顺应两种机制实现.按照这些理论分析以上事例，从心理学规律角度看，初中所学“I=■”，会对后面所学新知“闭合电路的现象和远距离输电中通过升高电压来实现减小电流”有抑制作用;从建构主义学习理论分析，新知是建立在原有基础上，应当通过设置认知冲突，激发学生经过顺应机制，才能建立包括新旧知识相融合的新的知识结构，如果缺乏设置引起学生认知冲突的认知逻辑层次，学生势必运用了同化机制，把闭合电路问题简单纳入原有知识结构“欧姆定律（部分）”中，把“升高电压减小电流”简单纳入原有知识结构，形成和原有的认知“电压升高，电流增大”的新旧知识矛盾的知识结构.由此可见，如果一个教师缺乏基本的教学知识，又相对自闭而缺乏交流，即使教了好几个轮回，也难以发现学生认知过程中应有的这些逻辑层次.endprint

通过以上事例，可以感到教师的专业知识对能否有效实现逻辑化处理这个中心具有决定性基础地位.教师的专业知识也是准确把握“教什么，为什么教，怎么教，怎么学”的基础. 这一基础还决定着教学目标的定位水平.定位都有，但准确与否，却和学科知识、学科教学知识有重要的关系.如对学科专业知识认识上的局限性，会使教学目标定位错误;而对新课程标准、学科指导意见知识的缺乏和受应试理念的感染，导致教学目标越位、错位、缺位等.

二、以准确定位为主线

布鲁姆在《教育目标分类学》一书中指出“有效的学习始于准确地知道要达到的目标是什么，目标必须清楚、具体、可操作.”清晰的目标是教学的出发点也是归宿，[3]有效教学必须以准确定位为主线.

何谓教学目标？教学目标是课程教学过程的逻辑起点和终点，北京师范大学著名教授顾明远先生在《教育大辞典》中提到，教学目标是指教学中师生预期达到的学习结果和标准.[4]是教学目标制定者——教师的一种预期，这种预期参照一定的标准.如果教师缺乏扎实的专业知识，参照的标准又不标准，那制定的教学目标就不准确.实际教学中，最常见的是参照高考标准，一步到位的教学目标.

准确定位包括目标的数量要合理，质量要高.教学目标数量上的合理性关键是受教学时间上的限制，教学目标数量过度，必然会忽略、忽视丰富的教学逻辑层次，致使逻辑化策略成为空谈.质量高低，一方面看目标是否符合新课程标准和理念，是着眼学生发展还是应试，另一方面要看是否清楚、具体、可行，目标不能假、大、空，“说起来重要做起来不要”.[3]质量的高低也直接影响逻辑化策略实施，比如立足于应试理念的教学目标必然会忽略学生的认知需求的逻辑层次，教学过程变成知识点的灌输，把学生当成知识的容器，紧凑灌知识抓紧做习题，片面追求学生的考试成绩更好.

影响准确定位的因素主要有：对高考题理解程度产生的负面影响;对教材理解不透产生的影响;对新课程理解不透产生的影响;学科知识缺乏产生的影响等.这些影响常常使教学目标缺位、越位、错位、求全、一步到位，而目标的这些问题导致教学逻辑层次的模糊化、教师化、粗略化，流于低效教学.教师缺乏对学生的了解，忽视对学生的学习能力水平的正确评估，罔顾课时的限制，把学生主观盲目异化为知识的“广口大容器”，想“灌”什么就“灌”什么，想“灌”多少就“灌”多少，想怎么“灌”就怎么“灌”.教学目标求大、求全、求难，要么顾此失彼，无法实现，要么事倍功微，欲速则不达，要么盲目延时，教学进度步履蹒跚.

三、以逻辑化处理教学内容为中心

何谓教学策略？教育专家袁振国先生如是说：“所谓教学策略，是在教学目标确定以后，根据已定的教学任务和学生的特征，有针对性地选择与组合相关的教学内容、教学的组织形式、教学方法和技术，形成的具有效率意义的特定教学方案……”[4]

逻辑化处理策略包括三个策略：逻辑层次显性化;逻辑层次认知化;逻辑层次细腻化.[1]

逻辑层次显性化处理的内容包括：知识的呈现结果（如板书）;知识的呈现过程;问题解决的思维策略、方法.知识的呈现结果的逻辑层次也就是知识结构，知识的呈现过程的逻辑层次也就是教学的节奏.逻辑层次显性化处理策略就是教师将这些内容的逻辑层次明确地显示给学生，使他们清晰感知这些逻辑层次，以利于对知识的理解和逻辑思维能力的提升.[1]

逻辑层次认知化就是在呈现逻辑层次时要符合学生的认知心理规律，换言之，就是教学的节奏要适合学生认知规律.这一策略核心是关注学生的学习，因此，也可称逻辑层次学生化.[1]

逻辑层次细腻化就是将知识的逻辑层次以及知识的认知逻辑层次展现得细致入微、丰满充实，以使学生的认知思维过程自然流畅、水到渠成，从而实现对知识的全面把握和透彻理解.[1]

三种逻辑化处理策略不是孤立的，它们之间有着密切的联系，实施中往往要互相渗透、综合运用.逻辑化处理策略适用的教学内容是广泛的，无论是概念、规律、实验还是问题解决的思维策略方法，都是可以运用的有效措施.三种逻辑化处理策略虽然各有侧重，但有共同的核心即关注学生，是教师立足学生立场，实现知识转化的有效策略.[1]

逻辑化策略是实现知识有效转化的有效策略，是中心.是教师创造性处置教学内容的手段.它的运用，使得以学生为主体不再成为空谈，是教师发挥主导作用的有效抓手.从信息加工心理学的视角看，显性化，是学生获取、存储学习信息加工的必要信息的有效策略;细腻化，确保为学生提供完备的加工信息;认知化，是知识逻辑基于学生最有效的认知信息加工过程而设计的教学流程，认知化有赖于显性化和细腻化的支撑.

四、以“问题化”为手段

如何使学生感受到清晰细腻的符合学生认知的逻辑层次，即逻辑层次显性化？以逻辑层次“问题化”为重要的手段.例如，在“探究功与物体速度变化关系”这节课教学中，在提出课题基础上，运用“问题化”手段，引领学生感受并经历“实现实验目标”的思想、原理、方法以及注意事项等逻辑层次.

问题1，实现本实验目标需要测量什么物理量？合力的功与速度变化.问题2，先思考如何测量合力的功？分析力：受重力、拉力、支持力和摩擦阻力，如果轨道水平，重力、支持力不做功，需要测摩擦阻力和拉力做的功.问题3，能否通过控制条件使测量更加简便易行呢？气垫导轨，没有摩擦力，只测拉力的功即可.这个主意不错！但我们学校实验室没有气垫导轨！怎么办？平衡摩擦力，使合力等于橡皮筋的力，只需测量橡皮筋力的功即可.问题4，橡皮筋力是变力，如何测量变力的功？倍变法解决.如何实施好此法？尽量控制橡皮筋相同，控制橡皮筋做功开始状态和结束状态相同，从同一位置释放小车，直到弹力为零的过程，各橡皮筋做功相同.问题5，再思考如何测速，有什么疑难？能否更加简便易行？控制从静止开始，使初速为零，这样只需测量做功过程的末速度即可.由于我们平衡了摩擦力，所以，橡皮筋做完功之后，小车做匀速运动，这样，通过测量匀速运动阶段速度即为做功过程的末速度.问题6，请同学们思考预测纸带上点迹间隔的特点会是什么？大家要根据牛顿定律判断运动性质进行预测.实验过程中，纸带上点的间隔应是先不断增加，然后相等，最后可能减小.可见，本实验平衡摩擦力有两大好处.这样，运用设计的“简便和可操作性原则”为统领，以“问题化”为手段，在围绕思考完成实验目标的解决问题的过程中，形成平衡摩擦力、倍变法等物理思想方法以及实验注意事项.

还要善于运用实验、幽默风趣的语言、谐音、粉笔简图以及物理学史资料故事化等手段创设有趣的物理情景，再把有趣的情景“问题化”.要善于运用“问题化”手段，引发学生的认知冲突.

五、以学生为主体

苏霍姆林斯基说过：“教师必须在某种程度上变成孩子.”[5]

奥苏贝尔在《教育心理学——认知观》的扉页上写道：如果不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话，我会说：影响学习的最重要的因素是学生已经知道了什么，弄清了这一点，并据此展开教学，从而产生有效的学习，就是教育心理学的任务.[5]

著名教育家杜威早就指出：“尽管科学家和教师都掌握学科知识，但二者的学科知识是不一样的，教师必须把学科知识心理化，以便让学生能够理解.”学科知识的心理化，其实就是生本化.[6]

基于教师的专业知识、准确定位、逻辑化处理、“问题化”手段都是立足学生立场，实现知识向学生转化的有效措施.所以，逻辑化策略是以学生为主体的一个教学策略，是真正能够实现这一理念的有效策略之一.

参考文献：

[1] 张惠作.例谈高中物理教学内容的逻辑化处理策略[J].教学月刊·中学版（教学参考），2013（8）：32-34.

[2] 陈建.物理教师专业知识的学科分析[J].物理教师，2014（2）：62-63，66.

[3] 汤家合.有效教学需要目标引领——“目标引领·问题导学”教学模式探索[J].物理教学，2013（11）：6-8.

[4] 戴大勇.初探高中物理必修模块教学目标的设定及教学策略[J].物理教师，2014（2）：8-9，20.

[5] 徐斌.物理教学设计中的思维稚化及其应用[J].物理教师，2014（6）：8-10.