高效物理教學的5個關鍵詞——基于教與學的心理的角度

竇 瑾

(南京曉莊學院物理與電子工程學院，江蘇南京 211171)

高效教學是每一位教師都希冀的.盡管低效的教學各有各的原因，但高效的教學卻都有著高度的相似性.從教與學的心理的角度來看，要獲得物理教學的高效，就必須在情感、認知需求、思維發展、遷移、成功體驗等5個關鍵詞上做好文章.

1 情感

人本主義心理學家羅杰斯認為:人的認知活動始終伴隨著情感領域的活動，兩者相互促進、相互滲透，有積極情感體驗的東西往往首先被感知，并且記得深刻而牢固.事實也確實如此:凡是高效的教學都是動情的教學.這究竟是為什么呢?一個簡單的推理是:如果教和學中沒有情感投入，就不可能有積極主動的教和學的態度，自然也就不會有積極主動的教和學的行動，更不用說教和學的高效了.所以，在教學中，教師應當想辦法讓自己的教和學生的學帶上豐富的情感色彩.為此，需要做好3個方面的工作:(1)確立對學生生命的敬畏、賞識意識和對所教學科的崇尚、熱愛之情;(2)挖掘教科書內容中情感印跡、情感因素、情感素材，加強情感設計，努力通過情境營造情感、通過語言表達情感、通過表情傳遞情感，滿足學生的合理情感需要;(3)努力構建情知交融、互促、并茂的教學局面，在傳遞認知的同時傳遞情感、在交流認知信息的同時交流情感信息、在體驗認知的同時體驗和陶冶物理學真、善、美的高尚情感.這樣，學生對知識的探究欲望和對課堂的向往之情可以得到激發，物理教學可以在生師情、師知情和生知情等多重情感因素的催化作用下，進入師生主動介入和參與、真誠溝通和交流、積極互動和合作的境地，進而在“身臨其境”、“春風化雨”中，直抵師生心靈，走向有效、走向高效、走上情知素質和諧發展之路.

案例1.探討波速與哪些因素有關的問題(片段).

教師:別指望我能夠給大家什么“靈丹妙藥”，我們還是一起來琢磨吧.

學生D:老師，您至少要給我們一些啟發吧.

教師:那好.討論“波”的問題，自然應該從了解“波”的本質入手;而要了解“波”的本質，必然又應該從“波”的共性因素的分析著手.

學生D:“波”都有哪些帶有共性特征的因素呢?

教師:這要靠大家來思考.

學生E:機械波是機械振動的傳播;電磁波是電磁振蕩的傳播.無論是機械波還是電磁波，其實都是某種振動(或振蕩)的傳播.這應該算是“波”的帶有共性特征的因素吧?

教師:大家看呢?

學生(全體):是的.

學生D:這個我們都知道.可這又能給我們什么啟示呢?

教師:怎么會不受到啟發?(稍后)既然“波”是某種“東西”的傳播，那么“波速”就應該是用于描述這種“東西”傳播的快慢程度.這樣的分析大家能接受嗎?

學生(全體):能.

教師:那么，大家不妨再想一想，在一般情況下，傳播某種“東西”的快慢程度要由哪些因素來決定呢?

學生E:當然要看由誰來傳播了.

學生F:還要看傳的是什么“東西”.

教師:很好.在一般情況下，影響“波速”的因素有兩個:一是要看“誰在傳”;二是要看“傳什么”.這就好像“擊鼓傳花”，一群手腳麻利的年輕人比一群老態龍鐘的老年人傳得快;傳一束塑料花比傳一束帶刺的玫瑰花更快.

學生E:老師，您這個比喻太好了.

教師:老師的比喻是不錯，但大家有沒有發現，這里還留了一個“破綻”?

學生F:(稍后)機械波的傳播速度只與介質相關，這不是只與“誰在傳”有關而與“傳什么”無關嗎?

教師:很好.那你能說出機械波傳的是什么“東西”嗎?

學生F:機械波傳播的是機械振動.

教師:對.你如果能夠把機械波所傳播的機械振動和電磁波所傳播的電磁振蕩的物理本質作一個比較，就應該能夠解釋:為什么機械波的波速只由介質決定、而電磁波的波速卻要由介質和波的頻率共同決定了.

(學生沉思)

學生E:哦!我知道了:機械波所傳播的機械振動不是“東西”.

(笑聲一片)

教師:(稍后)E同學說的有道理，機械波所傳播的機械振動不是物質，這是機械波只能在介質中傳播的根本原因，自然也是機械波的波速只由介質決定的根本原因.電磁波所傳播的電磁振蕩是物質——電磁場，所以電磁波既可以在介質中傳播，又可以在真空中傳播，并且，電磁波在介質中傳播時，其波速既要受介質的影響又要受波自身條件的影響，而反映電磁波自身條件的最關鍵的因素就是頻率.

教師:還有什么問題需要探討嗎?

學生F:老師，您能否再對“機械波的波速只由介質決定”和“電磁波的波速要由介質和波的頻率共同決定”這兩個知識要點做一個確切的比喻嗎?

教師:(稍作思考，在黑板上寫下:“擊鼓傳話”和“擊鼓傳花”8個字)那就請從“擊鼓傳話”和“擊鼓傳花”展開一下你們的想象吧.請注意，“話”不是物質.

2 認知需要

人是有認知需要的.所謂認知需要，即一種要求知道和理解事物、要求掌握知識、闡明和解決問題的需要.學生的認知需要直接指向學習活動和學習內容本身并以解決問題為滿足.研究表明，認知需要是學生從事學習活動最根本的動力，而創設問題情境又是激起學生認知需要、進入高效物理學習的最重要環節和手段.

概括地說，創設問題情境就是讓學習情境和學生已有的認知結構發生相互作用并引起沖突，激起學生消弭沖突的愿望.為此，教師要在向學生呈現學習情境的基礎上，引導學生調動已有的經驗去嘗試解釋新現象、解決新問題，讓他們發現自己已有的認知結構不能同化新現象、新問題，意識到自己已有的認知結構存在著缺陷，從而引起心理上的不平衡和張力，產生渴望獲得平衡、緩解張力的認知需要.

案例2.導入“大氣壓強”.

教師:(手中拿著一只空玻璃飲料瓶，往瓶口放上一只乒乓球，手壓著乒乓球讓玻璃瓶轉到瓶底朝上)當我把托住乒乓球的手移開后，會發生什么現象?

眾學生:乒乓球會掉落.

教師:是的(同時演示松手后乒乓球掉落).我向玻璃瓶中注滿水后再“蓋”上乒乓球，然后同樣使其倒置，移開手后，乒乓球還會掉落嗎?

眾學生:應該會掉落.教師:為什么會掉落?

眾學生:因為乒乓球受重力作用.

學生甲、乙等:況且上方還有水壓著它呢.

教師:真是有道理.讓我們實際做一做.(放手，乒乓球并未下落)

眾學生:(很是驚訝)咦.怎么回事?

教師:(稍后)乒乓球并未掉落，估計是有向上的力把它給攥住了.(稍后)究竟這“魔力”來自何方呢?

3 思維發展

人的思維發展都要經歷一個由具體到抽象、由低級到高級的過程.例如，高中學生已經積累了一些生活經驗和學習經驗，掌握了較多的抽象概念、定理、定律和法則，他們在思考和討論問題時，不再滿足于對一般現象的羅列和特定條件下物理現象的因果關系的記憶，他們要求通過自己的活動去對現象施加影響，并親自動手設計實驗，在觀測的基礎上，對問題進行多側面、多層次的分析和推理，找出事物間的相互聯系，揭示事物的內在本質特征.所以，教師要認清高中學生的這一思維發展特征，在探明學生思維的“現有發展區”、研究學生思維的“最近發展區”、預見學生在將現有發展區轉化為最近發展區的過程中可能產生的困難的基礎上，采取“留白”、延遲判斷、引申、質疑和暗示、點撥等手段，引發學生深度思維、實驗探究和交流評價，實現教學的高效性.

案例3.“變壓器”教學5部曲.

(1)教師在可拆型變壓器的原線圈中輸入220 V交流電，副線圈接額定電壓為6.2 V的小電珠.在合上開關前，讓學生有充分的時間想象、猜想將會出現什么結果.然后合上開關:小電珠幾乎正常發光.實驗結果使學生體會到:變壓器的確能改變交流電電壓.此時，學生迫切希望知道為什么?自然就會積極開動腦筋，從已學知識中尋找答案.經過學生小組討論、教師適時點撥、啟發，學生很自然地掌握了變壓器的工作原理——電磁感應現象.

(2)在知道了變壓器的工作原理后，學生根據法拉第電磁感應定律提出猜想:副線圈輸出電壓與線圈匝數有關.是否真的如此?師生共同設計第2個實驗:用1根長約3 m的導線自繞副線圈，并把該導線和6.2 V小電珠相連.在原線圈輸入220 V電壓，不斷增加副線圈匝數:10匝、20匝、30匝，學生發現小電珠越來越亮(證實猜想正確).接著教師把鐵芯慢慢抽走，結果小電珠越來越暗，從中學生悟出鐵芯的作用，從而理解了理想變壓器的概念.

(3)在嘗試實驗2的基礎上，學生已經知道了副線圈輸出電壓隨副線圈匝數的增加而增加.教師啟發學生再大膽地猜想:對于理想變壓器，原、副線圈電壓與它們的匝數具有怎樣的關系?猜想后，讓學生設計第3個實驗:原、副線圈接入電壓表，測出電壓來驗證自己的猜想.在得出理想變壓器變壓規律后，引導學生再利用能量守恒定律，自行導出變壓器的變流規律.

(4)進一步從理論上分析可知:輸入功率隨輸出功率的變化而變化.實際情況真會如此嗎?學生又興致勃勃地設計了第4個實驗:在副線圈中并聯幾個小電珠，當副線圈輸出功率為0時(變壓器空載，電鍵全部斷開)，P2=0，I2=0.此時串聯在原線圈中的電流表的讀數趨向于0，說明輸入功率也為0.當副線圈中接入的小電珠個數增加時(輸出功率增大)，串聯在原線圈中的電流表讀數也增加，說明輸入功率隨輸出功率增大而增大.

(5)當這堂課進入尾聲時，學生又提出:如果將變壓器的原線圈通入直流電，合上開關后，會有什么結果?結果是小電珠不亮.但進一步的仔細觀察又發現:在開關閉合或斷開的瞬間，小電珠會閃一下.這樣，學生對變壓器是改變交流電的裝置以及它的工作原理是電磁感應的認識就進一步加深了.

4 遷移

“為遷移而教!”這是當今教學界流行的一句“口號”.顯然，“為遷移而教”是“為遷移而學”的潛臺詞，即通過“為遷移而教”，促進學生高效學習、學會學習.遷移，是指一種學習對另一種學習的影響或習得的經驗對完成其他活動的影響，是學習的一種普遍現象.從影響效果的角度來看，遷移可以分為正遷移和負遷移;從時間順序的角度來看，遷移可以分為順向遷移和逆向遷移，等等.研究表明，影響遷移的主要因素有兩個，一是學習者已有認知結構的特性，二是一種學習(習得的經驗)和另一種學習(其他活動)之間的相似性大小.所以，為實現高效物理教學，教師要特別重視做好以下兩個方面的工作.

4.1 幫助學生構建簡約、清晰、連貫、包容、穩定的認知結構

為此，教師一要重視教學內容的選擇、改造和組織，重視教學內容呈現方式的設計.尤其，要重視設計好關鍵環節處的“腳手架”，為知識的自然生長提供支撐.二要重視物理現象、事實、模型教學，讓學生擁有清晰、豐富的學習概念、規律等的物理表象.三是重視過程、方法、策略以及實驗、練習等教學，讓學生習得基本的物理認知技能和元認知技能，穩固、完善認知結構.

案例4.“動力學知識體系”的構建(片段).

(1)運用“比較”，建立下列各組概念及規律間的橫向聯系:動量與動能、沖量與功、動量變化與動能變化、動量定理和動能定理、動量守恒定律和機械能守恒定律等.

(2)運用“溯源”，建立下列各組概念間及規律間的縱向聯系:力與加速度、力與沖量、力與功、沖量與動量變化、功與動能變化、牛頓第二運動定律與動量定理、動量定理和動量守恒定律、牛頓第二運動定律與動能定理、動能定理和機械能守恒定律等.

4.2 指導學生養成分析學習材料相似性的習慣

學習材料的相似性是由一種學習(習得的經驗)和另一種學習(其他活動)中所包含的共同成分決定的.學習材料的相似包括兩種情況，一是共同成分屬于學習材料的表面特征，稱表面特征相似;二是共同成分屬于學習材料的本質特征，稱結構特性相似.顯然，當兩種相似同時存在時，正遷移便容易實現，否則不易實現正遷移或容易產生負遷移.所以，教學中要重視培養學生分析學習材料相似性的習慣，逐步建立善于將兩個甚至多個情境突然聯系起來的意識.尤其，在面臨可能出現負遷移的教學內容時，要特別重視在合適的時候對兩種相似因素在不同情境中的不同要求進行揭示，以糾正產生的負遷移或消除負遷移的影響.

案例5.究竟應該選用哪個電源.

問題:有4個電源，電動勢均為8 V，內阻分別為1Ω，2Ω，4Ω，8Ω.現在要對一個阻值R=2Ω的電阻供電，為使該電阻獲得最大的功率，應該選用內阻為多大的電源?

情境聯想:外電阻等于內電阻(R=r)時，外電路上的電功率有最大值.

原題和“情境聯想”之間的“表面特征”相似容易誤導學生選擇2Ω內阻的電源.所以，揭示原題和“情境聯想”之間“結構特性”不相似是正確解題的關鍵.

本題的正確答案是1Ω.

5 成功體驗

研究表明，人具有一種本能，一種自我實現、獲取承認、取得成功的愿望和需要.學生尤其是這樣.成功和失敗在學生心理上會引起截然不同的情緒體驗，且對學習產生不同的影響.學生若能體驗到學習上的成功，則學習的信心和興趣便會得到增強，一種自我激勵、自我要求的可持續學習便會形成.所以，讓每個學生都取得不同程度的成功、都體驗到學習帶來的歡樂既是一切教學的目標，更是高效教學的一個重要標志.為此，要通過為不同發展水平的學生設置不同的“最近發展區”，使每個學生都能經過努力實現自身意義上的成功，并逐步積小成功為大成功，以提高他們的自尊心與自信心，逐步認識到自身的價值與力量所在，激發起各自進一步優化學習的主動性、積極性和創造性.

案例6.“太陽與行星間的引力”一課的三份“學習單”.

(1)為現實起點一般高的學生設計的引導式學習單.①將行星的運動近似看作質點的勻速圓周運動;②根據“引力提供向心力”關系求解太陽對行星作用的引力大小，進而確定該引力大小與行星質量、行星到太陽的距離之間的關系;③根據牛頓第三定律，通過類比，確定行星對太陽作用的引力大小與太陽質量、太陽到行星的距離之間的關系;④綜合②、③結論，確定行星和太陽間引力作用的一般規律.

(2)為現實起點比較高的學生設計的問題式學習單.①求解力的途徑通常有兩條:一是直接求解，二是根據物體的運動情況求解.這里研究太陽與行星間的引力，通過哪條路徑比較切實、可行?②根據行星的運動情況求解它的受力情況時，將有許多困難等你去排除:行星沿橢圓軌道運動時，其速度的大小和方向在不斷地發生變化，如何解決這種速度在復雜變化著的曲線運動問題?行星和太陽都是龐然大物，如何計算它們之間的引力大小?既然相互吸引作用存在于一切物體之間，那么在眾多天體共存的太陽系中，如何解決這種“多力共存”的復雜問題?③ 試確定太陽對行星的引力大小和行星對太陽的引力大小?(注意讓表達式中的自變量個數減到最少，以你認為最合適的變量表示)④試根據③中結果推出太陽和行星間引力作用的一般規律.

(3)為現實起點高的學生設計的提示式學習單.①求解力的途徑有哪些?②針對行星——太陽系統，通過分析建模，綜合運用已有知識推導得出行星和太陽間的引力作用一般規律.

1 施良方.學習論——學習心理學的理論與方法［M］.北京:人民教育出版社，2003:470-471.

2 皮連生.學與教的心理學［M］.上海:華東師范大學出版社，2009:189-190.

3 朱建廉.高中新課程實踐引領［M］.南京:南京師范大學出版社，2009:216-217.

4 許芹.構建智慧的物理課堂［J］.江蘇教育研究，2007(12):41-42.

5 徐立海.談物理課堂教學中的問題設計［J］.物理教師，2013(7):37-40.