構建螺旋上升式高中物理教學體系的探討

夏良英

（東莞中學松山湖學校，廣東 東莞 523808）

1 前言

心理學家比格指出：“學校的效率大半依學生所學材料可能遷移的數量而定，因而學習遷移是教育最后必須寄托的柱石.”由此可見，學習的遷移問題是教育教學的一個極其重要的問題.它是檢驗傳授知識和發展能力的教學目標是否已經達成的有效標準.為此，我們必須從學生的實際出發，運用學生已有知識的遷移，同時充分考慮到各個年齡層次學生的認知特點，由淺入深，構建“螺旋式”教學，形成具有學習坡度的層次和系列.我們必須幫助學生在學習的過程中掌握科學、有效的學習方法，養成良好的學習習慣，進而提高教育教學質量.

2 構建螺旋上升式高中物理教學體系的必要性

2.1 “螺旋式上升”是學生思維發展的階段性與理解水平的階段性的綜合反映

不同的個體，其認知、情感和意志雖然不盡相同，但相同年齡段的學生卻有著整體的一致性，而不同年齡段的學生在整體上有比較明顯的差異，因此布魯納在《教育過程》中提出了“螺旋式教學”的概念.所謂“螺旋式教學”，就是采用與學生思維方式相符的教學形式，隨著學段的提升，不斷拓廣和加深學科的內容，使之在課程中呈螺旋式上升態勢的教學模式.

維果茨基認為一個螺旋過程可分為兩個階段：快速上升期和水平發展期，如圖1.

圖1

在快速上升期，學生新知識的獲取和學習方法的快速轉型是同步完成的，需要教師特別關注的是，有相當部分學生成績分化的原因就是在上升期沒掌握到獲取這部分知識所需的學習方法，從而造成學習困難.在順利渡過上升期后，學生不但完成了新知識的積累，更重要的是掌握了新知識的學習方法，繼而順勢進入高效學習的水平發展期.這個時期由于學生的學習能力已大幅提高，因而是學生獲得成功感和獲得積極情感的重要時期.教學過程絕不能繞過螺旋的上升期，直接進入水平發展期，否則就違反了學生的認知規律，會增大學生的負擔，造成不良后果.

2.2 “螺旋式上升”是高中物理課程設置的內在要求

以社會需求和學科發展為核心追求，通常是課程設計者的指導思想.設計者在課程設計和教科書編寫的過程中注意到了物理學科的螺旋式特征，他們重視學科基本概念和原理的連續性，通過“螺旋式”的課程和課程內容設置，為教師的“教”和學生的“學”創造條件.在螺旋式物理課程的設計中，把物理知識和物理技能分成幾片，一片接一片地實施，每一階段的內容連續推進，這個過程交替循環，使學生的知識和能力呈現上升趨勢.在課程的每個環節，形成相對獨立的小系統，解決問題一個層次接一個層次，從初級向高級螺旋式上升.這樣，課程就有機地融合在若干個相對完整而又獨立的小系統之中，進而建立起以核心概念、定律、規律為支點的大系統.在物理課程的不斷展開過程中，反復地回到基本知識點上，學生就容易掌握基礎知識，進而把握宏觀學科體系.

3 螺旋上升式高中物理教學體系的實施

3.1 在學習方法、思維過程的訓練方法上遵循螺旋式上升理念

在高中教學開始以前，先全面考慮學生初中學習情況和高中階段要求，進行3年教學整體規劃，對學生的學習方法、思維過程的訓練實行階段目標管理辦法，對學習的每個階段進行目標能力設置，實現分步實施，整體推進.具體作法如下.

第1步：初步掌握高中物理的學習方法及思維特點，進入螺旋上升的第一個快速上升期.這階段對學生的目標要求是從初中物理的學習過渡到高中物理的學習，包括初步熟悉進而掌握高中物理的學習方法、思維方式等.進入高中第1個月，教師全面了解本屆學生整體情況，可以通過問卷調查和個別談話的方式，全面了解學生的知識結構和思維能力水平；在教學過程中有針對性地將學習方法和思維過程融入知識講授中，設置合適的階梯，讓學生逐步體會初高中物理在知識要求、學習方法和思維特點等方面的異同，并慢慢掌握之.

初中物理教學以觀察、實驗為基礎，教材內容多是簡單的物理現象和結論，對物理概念和規律的定義與解釋簡單粗略，研究的問題大多是單一對象、單一過程、靜態的簡單問題，易于為學生接受.高中物理教學則是采用觀察實驗、抽象思維和數學方法相結合，對物理現象進行模型抽象和數學化描述，要求通過抽象概括、想象假說、邏輯推理來揭示物理現象的本質和變化規律，研究解決的往往是涉及研究對象（可能是幾個相關聯的對象）多個狀態、多個過程、動態的復雜問題，學生接受難度大.

第2個月全面熟悉高中物理的學習，基本能用高中物理的學習方法進行學習，能用高中物理的思維特點進行思考.我們的目標是讓學生在學習受力分析和運動分析的過程中，掌握知識與技能的聯系，掌握高中物理的學習方法和思維特點.

第2步：熟練掌握高中物理的學習方法及思維特點.在高一下學期則要進一步鞏固，能全面而熟練地運用高中物理學習方法進行學習，能用高中物理思維方式進行思考，牢固建立理想物理模型的思維方式，能用控制變量法進行分析，能應用數學知識解決物理問題，能理解物理規律、公式的意義和應用條件.以上兩步的總體要求宏觀表現為學生能適應高一物理的學習環境，從螺旋的快速上升期過渡到螺旋的平穩發展期.

第3步：實現高中物理的學習方法及思維特點的再次轉型上升，進入第2個螺旋的上升期.到了高二階段，我們要充分利用電磁場、守恒定律等的學習，促使學生進行第二次轉型升級，以期達到能力的再次大幅上升.高二學段內容的增多和難度的增大，要求學生大幅度提高學習效率和全面發展物理思維.在電磁學的學習過程中，要將學生帶入“場”的想像中，進入微觀世界的思維方式.要注意培養學生的想象能力和應用數學知識解決物理問題的能力，讓學生提升空間思維能力.在這個過程中，我們要特別注重“最近發展區”的理念，從場和高一力學的分析入手，幫助學生逐步掌握場和微觀世界的思維方式，實現思維的換擋.通過動量守恒、機械能守恒和能量守恒等內容的學習，形成多角度分析問題的意識和能力，形成既考慮部分又考慮整體的思維方式，實現思維方式的再次飛躍.體會經典物理學習過程中思維的完美.通過原子物理的學習，活躍學生的思維，初步實現從經典物理的思維向量子化思維的轉變.

第4步：高三是全面實現高中物理學習方法及思維能力的階段，是高中階段的最后一個螺旋，也是升幅最大的一個螺旋，為進入高校深造，進入更大一個螺旋的學習和研究做好準備.這個過程要求學生能站在物理學的高度看待力、電、熱和原子物理，形成綜合能力.既能用牛頓運動規律分析解決問題，也能用守恒定律從部分與整體的關系來分析解決問題；既能用理想化模型——抓住主要問題來思考問題，又能用控制變量全面思考問題.

比如在高三復習中可以用螺旋式上升的理念進行復習，由淺入深、由表及里、由易到難、層層遞進.以滑塊-滑板模型（同方向運動）為例.

例1.如圖2所示，小木塊的質量m＝0.4kg，以速度v＝2m／s，水平地滑上一個靜止的平板小車（足夠長），小車的質量M＝1.6kg，小木塊與小車間的動摩擦因數μ＝0.2（g取10m／s2）.求

（1）小車上的木塊相對于小車靜止時，小車的速度是多少？

圖2

（2）木塊相對小車靜止前，小車運動的位移；

（3）物體相對小車靜止前，木塊運動的位移；

（4）物體相對小車滑行的距離.

例2.一個平板小車置于光滑水平面上，其右端恰好和一個光滑圓弧軌道AB的底端等高對接，如圖3所示.已知小車質量 M＝3.0kg，長L＝2.06m，圓弧軌道半徑R＝0.8m.現將一質量m＝1.0kg的小滑塊，由軌道頂端A點無初速釋放，滑塊滑到B端后沖上小車.滑塊與小車上表面間的動摩擦因數μ＝0.3（取g＝10m／s2）.試求：

（1）滑塊到達B端時，軌道對它支持力的大??；

（2）小車運動1.5s時，車右端距軌道B端的距離；

（3）滑塊與車面間由于摩擦而產生的內能.

例3.如圖4所示，地面和半圓軌道面均光滑.質量M＝1kg、長L＝4m的小車放在地面上，其右端與墻壁的距離為s＝3m，小車上表面與半圓軌道最低點P的切線相平.現有一質量m＝2kg的滑塊（不計大?。┮詖0＝6m／s的初速度滑上小車左端，帶動小車向右運動.小車與墻壁碰撞時即被粘在墻壁上，已知滑塊與小車表面的滑動摩擦因數μ＝0.2，g取10m／s2.

圖3

圖4

（1）求小車與墻壁碰撞時的速度；

（2）要滑塊能沿圓軌道運動而不脫離圓軌道，求半圓軌道的半徑R的取值.

例4.如圖5所示，以A、B和C、D為端點的兩半圓形光滑軌道固定于豎直平面內，一滑板靜止在光滑水平地面上，左端緊靠B點，上表面所在平面與兩半圓分別相切于B、C，一物塊被輕放在水平勻速運動的傳送帶上E點，運動到A時剛好與傳送帶速度相同，然后經A沿半圓軌道滑下，再經B滑上滑板，滑板運動到C時被牢固粘連，物塊可視為質點，質量為m，滑板質量M＝2m，兩半圓半徑均為R，板長，板右端到C的距離L在R＜L＜5R范圍內取值，E距A為s＝5R，物塊與傳送帶、物塊與滑板間的動摩擦因數均為μ＝0.5，重力加速度g取10m／s2.

圖5

（1）求物塊滑到B點的速度大?。?/p>

（2）試討論物塊從滑上滑板到離開滑板右端的過程中，克服摩擦力做的功與L的關系，并判斷物塊能否滑到CD軌道的中點.

題目在學生原有知識和認知能力的基礎上，設置合適的階梯，知識分層推進，螺旋上升.這就給學生在課堂上搭建了一個很好的過渡平臺，讓學生在思維上稍稍跳一跳就能跟上教師的思路.有梯度的練習，增強了學生學習的自信和興趣，開拓了學生思路，提高了學生思維的敏捷性、深刻性和廣闊性，促成了學生遷移能力的形成.

3.2 教學中實施螺旋上升式教學體系的原則與方法

“螺旋式上升”教學的目的是優化知識結構，按照“是什么”“為什么”“怎么用”的步驟“螺旋式上升”逐步到位，正如高中物理教學大綱所要求的“知識要逐步擴展和加深，能力要逐步提高，教學應注意循序漸進”.

搞好“螺旋式上升”教學，需要教師合理把握“螺旋式上升”的速度與深度，而這是由學生的認知程度和接受能力所決定的.很多時候學生對所學的知識不是當場就可以完全理解的，需要通過不同程度的反復學習來逐步理解.在講某一知識內容時，學生經常忘記了之前學習的基礎內容，通常需要教師引導著再復習一遍.此時，如果教師不做好和學生之間的溝通，忽略了學生對于前期知識復習的需求，則會導致學生在學習新知識時難以理解，學習效率降低.因此在每次新內容教學之前都要做到溫故知新，逐步加深拓展，使學生對知識的掌握逐步牢固，逐步深刻，這也是“螺旋式上升”教學的基本理念與根本目標.

例如，摩擦力既是重點，也是難點.在“力”一章中學生只可能初步了解什么是摩擦力及力的三要素；在“牛頓運動定律”一章，通過對有關問題的分析可使學生認識到摩擦力不僅可充當阻力，還可充當動力，靜摩擦力可以因加速度不同而不同；在“曲線運動”一章中，通過摩擦力充當向心力的有關實例研究，學生可認識到摩擦力可充當向心力，其方向可與速度方向不在一條直線上；通過“功和能”一章的學習，學生可認識到摩擦力不僅可做負功，還可以做正功，也可不做功.靜摩擦力做功只伴隨物體間機械能轉移，而滑動摩擦力做功可以使機械能向內能轉化，摩擦生熱等于滑動摩擦力與物體間相對路程的乘積.如果教師在教學過程中有意識地關注以上各點，讓學生循序漸進地提高對摩擦力的認識，那么，摩擦力這個既是重點又是難點的知識點就可以突破了.

又如，電場中帶電粒子類平拋運動是在重力場中平拋運動的基礎上拓深的，兩種運動的共同點是：恒定合外力與初速度方向垂直、在初速度方向都做勻速直線運動、在合外力方向都做勻加速直線運動，服從相同的運動學規律.但它們有各自特性：重力場中的平拋運動的初速度方向必須是水平的，合外力就是重力.而電場中的平拋運動的初速度方向和電場力方向都具有不確定性，常需要轉換空間角度思考問題.如果沒有平拋運動做鋪墊，就不能很好地理解類平拋運動.

4 結論

“螺旋式上升”不但是一種教學模式，也是一種學習模式.物理教師要充分利用和把握物理知識的這種螺旋式結構，并通過探討螺旋式結構與物理教學之間的關系，認清物理學習的螺旋式上升的特點，注重知識結構的內在聯系，加強知識的層次性建構，使學生對知識的掌握步步為營、層層遞進、逐步加深.這樣才能保證“螺旋式上升”教學的高效性，也才能培養出高分高能的物理人才.

1 李玲.淺議新課程標準下教材結構的安排［J］.科技資訊，2009（22）：177，190.

2 阮瑾怡.淺談對學生考試后總結的個性化輔導策略［J］.現代教

學，2009（7）：39-40.