試論中學(xué)生物理學(xué)習(xí)的認(rèn)知水平障礙及干預(yù)策略

　　摘要：在學(xué)生的物理學(xué)習(xí)中，由于認(rèn)知水平發(fā)展與教材要求之間的矛盾，存在著認(rèn)知障礙。物理學(xué)習(xí)的過程，也就是學(xué)生物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)形成、發(fā)展和完善的過程。分析學(xué)生認(rèn)知障礙產(chǎn)生的原因、特點，并采取相應(yīng)的干預(yù)性教學(xué)策略，是當(dāng)前物理教學(xué)的一項重要任務(wù)。
　　關(guān)鍵詞：認(rèn)知水平；認(rèn)知障礙；干預(yù)策略
　　
　　筆者認(rèn)為，學(xué)生的物理學(xué)習(xí)，存在著各種各樣的學(xué)習(xí)障礙，如思維障礙、情感障礙等。本文試對學(xué)生物理學(xué)習(xí)的認(rèn)知水平障礙產(chǎn)生的原因、特點及消除障礙的教學(xué)策略，從教學(xué)角度闡述筆者的實踐和認(rèn)識。
　　一、學(xué)生認(rèn)知水平發(fā)展的特點
　　根據(jù)皮亞杰的“發(fā)展認(rèn)識論”，可以把人的認(rèn)知水平分為4個層次。0歲～2歲，感知運算階段（發(fā)展最佳期）；2歲～7歲，前運算階段（發(fā)展最佳期）；7歲～12歲，具體運算階段（發(fā)展最佳期）；12歲～18歲，形式運算階段（發(fā)展最佳期）。具體運算階段：一般還離不開具體事物的支持，運算還要依靠物體、實物和能觀察到的實際事物來進行，不能依靠詞語、假設(shè)來進行。只要問題是具體的而非抽象的，兒童可以完成相當(dāng)復(fù)雜的運算。形式運算階段：學(xué)生的思維能夠擺脫具體事物的束縛，能夠運用假設(shè)、演繹、推理來進行思考。事實上，在我國，通過抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，初高中學(xué)生，絕大多數(shù)還處于具體運算階段，部分初中學(xué)生還處于前運算階段，只有13.2%的初中生、15%的高中生的認(rèn)知水平處在形式運算階段。而我們現(xiàn)行的中學(xué)物理教材，從初中三年級的磁場、電磁感應(yīng)開始，就要求能運用形式運算階段的認(rèn)知水平進行認(rèn)知活動，高中物理教材，基本上要求達到形式運算階段的水平。這就造成了一個十分嚴(yán)峻的問題，學(xué)生較低的認(rèn)知水平與教學(xué)高要求之間存在著矛盾。
　　例如：在學(xué)習(xí)了浮力的相關(guān)知識后問初中生：把同一木棒，分別浸入水和油中，哪一種情況木棒所受的浮力大（如圖1）？相當(dāng)多的學(xué)生會認(rèn)為F油＜F水。這樣的學(xué)生，認(rèn)知水平還處于前運算階段。如問高中學(xué)生：“如圖2有P、Q兩小球在光滑的AB和CD導(dǎo)軌上運動，初速度V0相等，誰選到達終點？”很多學(xué)生會說沿AB軌道的P球先到達B點。問其原因，說：“P、Q速度相等，CD比AB路程長，所需要的時間長。所以P比Q先到。”這說明他還不具備形式運算的能力。
　　據(jù)報道，1994年美國有個教育考察團到北京來進行文化交流，到了北京某重點中學(xué)。一開始，由該中學(xué)的老師命題，對10名優(yōu)秀學(xué)生進行物理測驗，成績較好，令老外們驚嘆不已。于是，其中有個美國學(xué)者當(dāng)堂給學(xué)生出了幾個比較簡單的物理題，每題給出了10個已知條件，其中只有4～5個在解題過程中有用，其余為多余條件，結(jié)果沒有一個學(xué)生能解完所有的題。這說明什么呢？一方面固然是由于我們的學(xué)生學(xué)習(xí)過程中已造成一種思維定式：“題目中的所有已知條件都是有用的，已知不用全，是不能解題的”；另一方面，在于我們平時的解題訓(xùn)練，實質(zhì)上解題的模型已經(jīng)在題設(shè)條件中加以框定，學(xué)生只要把已知條件往固有的公式、規(guī)律上套，就能進行，而學(xué)生自己并不能獨立地運用形式運算的手段，建立合理的物理模型。
　　二、解決學(xué)生認(rèn)識水平與教學(xué)要求間矛盾的教學(xué)策略——因材施教
　　學(xué)生認(rèn)知水平低于教材的要求，造成學(xué)生物理學(xué)習(xí)的另一類結(jié)構(gòu)性障礙。物理教學(xué)中，我們不能“削足適履”（降低要求），也不能“揠苗助長”，只能充分運用“因材施教”的教學(xué)策略。具體地說，物理教學(xué)思想必須堅持以實驗為基礎(chǔ)，以各種教學(xué)媒體的綜合運用為手段，激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)會學(xué)習(xí)，從而達到促進學(xué)生認(rèn)知水平發(fā)展的教育目標(biāo)。
　　（1）以實驗為基礎(chǔ)。成功的課堂教學(xué)，總是在鮮明生動的問題情景中展開的。物理實驗，總是會通過其生動有趣的物理過程、奇異美妙的實驗現(xiàn)象，深刻豐富的物理思想，展示其誘人的特殊魅力，從而引發(fā)學(xué)生追求知識，探索自然奧秘的學(xué)習(xí)動機，并促進學(xué)生的認(rèn)知水平的發(fā)展。新課程中學(xué)物理教材（人教版），共安排有二百多個演示實驗和15個學(xué)生實驗，它們在整個中學(xué)物理教學(xué)中充當(dāng)著極其重要，又具獨特功能的角色。要讓學(xué)生清楚地認(rèn)識物理現(xiàn)象的本質(zhì)，掌握物理變化的規(guī)律，學(xué)會物理研究的方法，我們在運用實驗手段時，要抓住三個環(huán)節(jié)：一是利用實驗，展示問題情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生熱愛學(xué)習(xí)；二是教學(xué)過程中要有豐富的信息，如穿插學(xué)生隨堂小實驗，讓學(xué)生高效率地獲取知識；三是教學(xué)活動應(yīng)調(diào)動學(xué)生多種感官參與學(xué)習(xí)，讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)，學(xué)會學(xué)習(xí)。例如：《光的衍射》一節(jié)的教學(xué)，我們是通過展示問題情景、設(shè)計實驗方案、學(xué)生隨堂實驗并觀察單縫衍射演示、總結(jié)歸納、延伸拓展知識結(jié)構(gòu)這樣一個系列展開的。
　　（2）要充分利用多媒體“輔助”教學(xué)。多媒體輔助物理課堂教學(xué)的優(yōu)點，是眾所周知的。筆者認(rèn)為，我們要充分利用它的長處，把自然世界中，或?qū)嶒炦^程中許多變化萬千、稍縱即逝的現(xiàn)象，通過它“再現(xiàn)”或“定格”在學(xué)生的視野中。如“平拋運動”的過程，我們可以在做完演示實驗后，再通過多媒體動畫演示，把它變化過程的細(xì)節(jié)、豎直方向和水平方向的分運動與自由落體，與勻速直線運動進行比較，使學(xué)生在頭腦中形成真實、清晰的表象。這對學(xué)生掌握知識，發(fā)展認(rèn)知水平是大有裨益的。通過實驗、板書、錄音、錄像、掛圖、幻燈等多種教學(xué)媒體的有機組合，對學(xué)生了解物理現(xiàn)象，發(fā)展思維水平，提高科學(xué)素養(yǎng)，都是十分有益的。我們在教學(xué)活動中，必須認(rèn)真地加以研究。
　　（3）發(fā)展學(xué)生抽象概括思維能力。要解決學(xué)生認(rèn)知水平和教學(xué)要求之間的矛盾，從根本上講，要發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知水平。學(xué)生認(rèn)知水平發(fā)展的重要途徑之一，是抽象、概括思維能力的發(fā)展。抽象是通過分析綜合，把事物的一般的本質(zhì)的屬性抽出來而舍棄非本質(zhì)的屬性和特征的一種思維過程。概括是通過分析綜合把事物的一般的本質(zhì)的屬性聯(lián)合起來并推廣到同一類事物上去的過程。抽象和概括是相輔相成、相互依存的。列寧說過：“認(rèn)識是人們對自然界的反映，但并不是簡單的、直接的、完全的反映，而是一系列的抽象過程，即概念、規(guī)律等等的構(gòu)成、形成的過程……”這里所說的“一系列抽象”過程就是用比較、分類、類比、歸納和演繹、分析和綜合等抽象概括思維的方法，對硬性材料進行“去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里”的整理加工，將非本質(zhì)的東西摒棄掉，從而把握其本質(zhì)屬性的過程。在物理教學(xué)中，我們也應(yīng)該根據(jù)人類認(rèn)識自然規(guī)律的認(rèn)識規(guī)律，通過一定的程序，完成我們的教學(xué)，從而促進學(xué)生思維水平的發(fā)展和提高。
　　例如，在《電磁感應(yīng)》一節(jié)的教學(xué)中，筆者先通過演示一些生動的實驗，讓學(xué)生充分感知到電磁感應(yīng)的現(xiàn)象及變化過程，這時，電磁感應(yīng)在學(xué)生的認(rèn)識中是“感性的具體”。然后，我們分別研究通電、斷電，磁鐵的插入、拔出，滑線變阻器滑動觸頭的左右移動，使學(xué)生認(rèn)識上升為“抽象的規(guī)定”。同時，“抽象的規(guī)定”只是分別反映了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的某個側(cè)面，但都沒有全面深刻地反映電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)聯(lián)系。教學(xué)中再通過科學(xué)的概括，幫助學(xué)生認(rèn)識到本質(zhì)規(guī)律是：穿過閉合線圈的磁通量增加或減少時，即磁通量發(fā)生變化時，在回路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。由此，學(xué)生對電磁感應(yīng)的認(rèn)識才逐步升華，形成“思維中的具體”。教學(xué)過程中具體與抽象相統(tǒng)一，在科學(xué)的抽象概括活動中，使學(xué)生掌握認(rèn)識事物的發(fā)展變化的規(guī)律，對學(xué)生形成學(xué)科的學(xué)習(xí)方法和抽象概括思維能力的提高具有良好的促進作用。
　　總之，中學(xué)生物理學(xué)習(xí)能否成功，在很大程度上取決于我們能否成功地幫助學(xué)生徹底地清除他們學(xué)習(xí)中的認(rèn)知障礙。當(dāng)然，中學(xué)生物理學(xué)習(xí)的障礙，除了本文所講的認(rèn)知障礙外，還有思維性障礙、情感性障礙，本文所述，僅是冰山一隅而已。
　　（磐安縣第二中學(xué)）