整體型認知風格視角下我國高中物理課程的改進

胡揚洋

一、物理課程設計需要介入整體型認知風格的視角

物理課程設計是物理教育的核心工作之一.對于課程與教科書的設計，認知心理學已被國際研究者納入了研究視域. 認知風格（cognitive style），指的是個體感知、記憶、思維、問題解決、決策以及信息加工的典型方式.其主要特征是：持久性與一致性[1]58 .在諸多認知風格中，整體型與系列型認知風格顯示出了與物理課程設計更為強烈的聯系. 整體型認知風格的學生往往傾向于對整個問題涉及的各個子問題的層次結構以及自己將采取的方式進行預測，并且他們的視野比較寬闊，能夠把一系列子問題組合起來，而不是一碰到問題就立即著手一步一步地解決；而擁有系列型認知風格的學生一般把重點放到一系列的子問題上，他們把這些子問題聯系在一起時，十分注重其邏輯順序，由于他們通常都按順序一步一步地前進，所以他們只有在學習進程快結束時才能對所學內容形成一種比較完整的看法[1]63. 研究表明，學習材料與認知風格的匹配能夠實現更好的學習效果[1] 64.

之所以聚焦于整體型與系列型認知風格，是因為我國物理教材歷史形成的特點與教學中存在的問題. 老一輩物理教材編者張同恂先生在總結我國30年物理教材建設經驗時指出：“跟國外教材比較，我們教材的知識面比較窄. 從道理上說，應該擴展知識面. 知識面寬，知識更加豐滿，可以擴展思路和眼界. 但實際做起來并不容易，這里有主客觀的原因. ”“總是說物理課負擔重，不斷地下發精簡指示，顧不上再擴展知識面. 精簡教材內容，未必能緩解升學考試壓力，減輕教學負擔. 升學考試是選拔性的考試，總要有少量難題. 縮小知識面，升學考試就會在某些知識點上‘深挖洞，出難題，也可能出現偏題.”[2] 應該承認，張先生的論述是深刻而切中的. 物理課程知識面的狹窄不利于整體型認知風格的學生.

二、電磁場與電磁波課程設計存在的問題

整體型認知風格對物理課程的透視作用在高中物理“電磁場與電磁波”部分體現得最具典型性. 在現行高中物理課程體系中，電磁場與電磁波內容被納入選修3-1、3-2、3-4部分（如表1所示）.

選修3-1內容的編排體現了基礎性與由淺入深；將電磁感應這一重點作為選修3-2的首個二級主題；將“電磁振蕩與電磁波”部分置于選修3-4中則意在完善“波動”這一課程模塊.在教學心理的層面上，電磁場與電磁波部分形成的課程結構如圖1所示.

如圖1，本部分課程共分為Ⅰ～Ⅳ四個相互聯系的層次. 在具體的設計上則存在如下問題.

Ⅲ與Ⅳ部分分別為電場與磁場的描述與應用. 應該認識到，對電/磁場描述的實現是對其“試探”研究的結果，即運用試探電荷、電流元等試探物對電/磁場加以激勵—響應的干預與測量. 因此，對電/磁場應用與描述之間的關系正如同科學理論與實踐的關系一樣，是一體同源的. 然而現行課程則缺少對這一同體關系的闡述，使學生在學習時產生了“反復”的感覺.

Ⅱ部分是電場與磁場之間的生成關系，即電磁波的內涵與機制.該部分存在的問題是，對“磁生電（電磁感應）”的分量布局遠大于“電生磁（變化的電場會產生磁場）”的分量，這損害了一種均衡的確定感的形成.

Ⅰ部分電/磁場來源的出現在現行教材中并未被刻意地強調，然而這一來源問題對于學生的認識結構與認知風格都是極為重要的. 學生在學過牛頓力學之后，對理論體系的嚴密性、邏輯性已經產生了先入為主的認知體驗（甚至定式），因此會自然地注重電磁場理論的因果邏輯性與結構性. 具體而言，在牛頓力學思維方式的影響下，學生形成了線性的決定論因果關系，因此對磁場、電場的起源都有強烈的認知意愿，即要追問“電場與磁場到底誰是第一性的？”

應該說，學生在學完電場與磁場的基本知識后，對二者都形成了“單一來源”的印象，而電磁感應與電磁波知識的加入則動搖了這種“單一來源”帶來的確定感. 如果說“電磁感應”大量的篇幅和訓練相對強化了“磁生電”的確定感，而“變化的電場會產生電場”的缺失則使磁場來源的非單一性成了學生核心的疑慮.即疑慮：變化的電場與電流這兩種來源，哪者更為基本？是否還存在其他來源？加之本部分定則、術語的繁多，因此甚至使學生難以辨別自己疑慮的真正根源.

整體來看，現行高中物理課程對電磁場與電磁波部分的布局顯得分散，且缺乏聯系性與確定感.可以說，以上所有的問題對整體型認知風格的學生都是不利的.而在高中階段，整體型認知風格的學生對學習內容傾向于“要么會、要么就不去了解”，并表現出頓悟思維的傾向，因此往往會被誤解為“鉆牛角尖”或“強迫癥”“拖延癥”.然而每種認知風格都不應受到歧視與責備，相反，在學習功利化與淺層化的不良趨勢下，整體型的認知風格恰恰是應該被關注與呵護的.

三、電磁場與電磁波課程設計的改進建議

在以上認識的基礎上，電磁場與電磁波課程設計的改進就應著眼于整體型的認知風格展開. 如圖2所示，是課程改進的結構圖.

如圖2，課程改進的關鍵是Ⅰ、Ⅱ部分的邏輯整合.

（一）區分靜電場與渦旋電場

為實現電場來源的清晰性，課程設計可以考慮在電磁感應之前對電場做出靜電場與渦旋電場的分類，同時指出二者具有不同的來源.之所以不在電場的基礎章節呈現，是由于“電場”的相關概念與規律要實現對各種電場的充分概括性，否則學生有可能認為靜電場與渦旋電場擁有質的不同.在這個意義上，電場的相關基本概念和規律發揮了先行組織者的作用.而對靜電場與渦旋電場的區分則成了“電磁感應與電磁波”教學的先行組織者.