【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方面的參考。 （ 2）調(diào)查法： 調(diào)查法 是 為 了達(dá) 到設(shè) 想的目 的， 制定 某一 計(jì)劃 全面或 比較全面地收集研究對(duì)象的某一方面情況的各種材料，并作出分析、綜合，得到某一 結(jié)論的研究方 法，就是 調(diào)查法。它的目的可以是全面把握當(dāng)前的狀況，也可以是為了揭示存在的問題，弄清前因后果，為進(jìn)一步的研究或決策提供觀點(diǎn)和論據(jù)。 本文就 是在 筆者 進(jìn)行 的多年 的教 學(xué)過 程基 礎(chǔ)上 ，認(rèn)真 搜集學(xué)生反饋的各方面的信息，再對(duì)這些信息進(jìn)行了不斷地分析，從而得到的觀點(diǎn)、看法和結(jié)論。 10 （ 3） 比較法： 比較法 是通過觀察，分析，找出研 究對(duì)象的相同點(diǎn) 和不同點(diǎn)，它是認(rèn)識(shí)事物的一種基本方法。 本文 在運(yùn)用比較 法的 過程中，主要進(jìn)行了 橫向比 較 。通過與對(duì)照班的橫向比較，可以 體現(xiàn) 建模思想教學(xué)的優(yōu)勢(shì)所在。 11 第 二 章 理論 概述 物理模型理論概述 模型一詞起源于拉丁文的“ moldulus”，其初始含義是樣本、標(biāo)準(zhǔn)和尺度。粗略地講 就是為了某種 特定的目的而對(duì) 研究對(duì)象所作的一種簡(jiǎn)化的描述。模型是人類認(rèn)識(shí)自然的必要途徑，也是理論思維的一種方式。在物理學(xué)的研究 中，往往 是先提出恰當(dāng)?shù)?模型，然后才能得出簡(jiǎn)明的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，建立適宜的理論體系。恰當(dāng)?shù)哪Ｐ停梢愿爬ㄒ阎氖聦?shí)，這些事實(shí)經(jīng)一定的理論聯(lián)系在一起，得到統(tǒng)一的解釋，而建立在可 靠 事實(shí)基礎(chǔ)上 的理論進(jìn)一步又 能預(yù)言新的事實(shí)，指導(dǎo)人們做出新的 發(fā)現(xiàn)。雖然中 學(xué)物理教材中介 紹了較多的物理模型，但未明 確模型的分類 ，致使學(xué)生 ， 甚至部分 教師認(rèn)為只有質(zhì)點(diǎn)、單擺 、薄透鏡 、點(diǎn)電荷等才 是物理模型 。關(guān)于物理 模型，首先要理解其概念實(shí)質(zhì)。 物理模型根據(jù)研究對(duì)象大致分為四類： (1)實(shí)體模型，也稱 對(duì)象模型 ，即理想化的 研究對(duì)象 。如“質(zhì) 點(diǎn)”、“點(diǎn)電荷”、“單擺”、“點(diǎn)光源”等。 (2)過程模型，即理想化的物理過程。如“勻速直線運(yùn)動(dòng)”、“自由落體運(yùn)動(dòng)”、“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”等。 (3)條件模型，即理想化 的環(huán)境條件，如“光滑水平面”、“不可 伸長(zhǎng)的繩”、“真空”等不作為研究對(duì)象的實(shí)體模型。 (4)結(jié)構(gòu)模型，即理想化的物體結(jié)構(gòu)模型。如原子結(jié)構(gòu)的“棗糕模型”和“核式模型”等 。本文所要論述屬于第二類模型，即過程模型。 【太原教育學(xué)院學(xué)報(bào) 2020年第 4期 沈偉強(qiáng)】 物理學(xué)是由一系列原理相關(guān)聯(lián)的物理模型組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。物理模型是物理學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的基本單元。我們的學(xué)習(xí)是通過建立和使用科學(xué)模型來描述、解釋、揭示物理現(xiàn)象和規(guī)律的。在物理學(xué)習(xí)中我們經(jīng)常會(huì)將物理圖景、本質(zhì)相近的問題歸為一類，并對(duì)他們的條件、過程進(jìn)行合理 的抽象、簡(jiǎn)化并歸納 總結(jié)出這類問題的研究模式，使這 類問題的思維程序化，這就是物理模型。 12 皮亞杰認(rèn)知心理學(xué) 皮亞杰認(rèn)為智力結(jié)構(gòu)的基本單位是圖式，它是指有組織的思考或行動(dòng)的模式，是用來了解周圍世界的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。 他認(rèn)為心理結(jié)構(gòu)的發(fā)展涉及圖式、同化、順應(yīng)和平衡。 圖示 圖式是指?jìng)€(gè)體對(duì)世界的知覺、理解和思考的方式 ，動(dòng)作的結(jié)構(gòu)或組織。這些動(dòng) 作在相同或類似 環(huán)境中由于不 斷重復(fù)而得到遷移或概括。主體之所以對(duì)環(huán) 境因素的刺激 做出 不同的反應(yīng)，這是因?yàn)槊總€(gè)主體的圖式不同，以不同的內(nèi)在因素去同化這種刺激，做出 不同的反應(yīng)。 圖示是皮亞杰理論中的一個(gè)核心概念。 同化是指?jìng)€(gè)體將 外界 信息納入到已 有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的 過程，但是有些信息與現(xiàn)存的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不十分吻合，這時(shí)個(gè)體就要改變認(rèn)知結(jié)構(gòu)，這個(gè)過 程即是順應(yīng) 。平衡是一 種心理狀態(tài) ，當(dāng)個(gè)體已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)能夠輕松地同化環(huán)境中的新經(jīng)驗(yàn)時(shí)，就會(huì)感到平衡，否則就會(huì)感到失衡。心理狀態(tài)的失衡驅(qū)使個(gè)體采取行動(dòng)調(diào)整或改變現(xiàn)有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，以達(dá)到新的平衡。平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，個(gè)體在平衡 — 失衡 — 新的平衡中，實(shí)現(xiàn)了 認(rèn)知的發(fā)展。 我們可以把圖式看作是心理活動(dòng)的框架或組織結(jié)構(gòu)。在皮亞杰看來，圖式可以說是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)和核心，或者說是人類認(rèn)識(shí)事物的基礎(chǔ)。因此，圖式的形成和變化是 認(rèn)知發(fā)展的實(shí)質(zhì)。 同 化 （ assimilation） 同化原本是一個(gè) 生物學(xué)的概念 ，它是指有機(jī) 體把外部要素整合進(jìn)自己結(jié)構(gòu)中去的過程。在認(rèn)知發(fā)展理論中，同化是指?jìng)€(gè)體對(duì)刺激輸入的過濾或改變的過程。（邵瑞珍， 1990 年）。 順 應(yīng) （ acmodation） 順 應(yīng) 是指有機(jī)體調(diào)節(jié)自己內(nèi)部結(jié)構(gòu)以適應(yīng)特定刺激情境的過程。順 應(yīng) 是與同化伴隨而 行的。當(dāng)個(gè)體遇到不 能用原有圖式來同化 新的刺激時(shí)，便要對(duì)原 有圖式加以修改 或重建，以適應(yīng)環(huán)境，這就是順 應(yīng) 的過程。可見就 本質(zhì)而言，同化主要 是指?jìng)€(gè)體對(duì)環(huán)境的作用 ；順 應(yīng) 主要是指環(huán)境對(duì)個(gè)體的作用。 皮亞杰用同化和順 應(yīng) 過程來說 明認(rèn)識(shí)，旨在表明這樣的觀點(diǎn)：一切認(rèn)識(shí)都離不開認(rèn)知 圖式的同化與 順 應(yīng) 。認(rèn)識(shí)既是認(rèn)知圖式順化于外物，又 是外物同化于認(rèn) 知圖式這兩個(gè) 對(duì)立統(tǒng)一過程的13 產(chǎn)物 同化只是數(shù)量上 的變化，不能引起圖 式的改變或創(chuàng)新；而順應(yīng)則是質(zhì)量上的變化，促進(jìn)創(chuàng)立新圖式或調(diào)整原有圖式 。 平衡（ equilibration） 平衡 是指 個(gè)體 通過 自我 調(diào)節(jié) 機(jī)制 使認(rèn) 知發(fā) 展從 一個(gè) 平衡狀態(tài)向另一種較高平衡狀態(tài)過濾的過程。平衡狀態(tài)不是絕對(duì)靜止的，一種較低水 平的平衡狀態(tài) ，通過個(gè) 體與環(huán) 境相互作 用，就會(huì)過渡到一種較高水平的平衡狀態(tài)。平衡的這種連續(xù)不斷的發(fā)展，就是整個(gè)認(rèn)知發(fā)展的過程（皮亞杰， 1981）。 皮亞杰認(rèn)知心理學(xué)對(duì)高中物理教學(xué)的啟示 皮亞杰 的發(fā) 展理 論對(duì) 教育 教學(xué) 實(shí)踐 有很 大的 影響 。許 多心 理發(fā)展研究與課程論都是建立在皮亞杰理論基礎(chǔ)上的。他的理論對(duì)教育工作者的理論研究和實(shí)踐探索都有重要的價(jià)值。 在皮亞杰看來，認(rèn)知發(fā)展是以 學(xué)生已有的認(rèn)知 結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的 ，并以已有圖式與環(huán)境相互作用而產(chǎn)生的認(rèn)知需要為動(dòng)力。 教師要成為學(xué)生認(rèn)知的幫助者，就要求教師在教學(xué)過程中從以下幾個(gè) 方面發(fā)揮指導(dǎo)作用： (1)激發(fā)學(xué) 生的 學(xué)習(xí)興趣，幫助 學(xué)生形成學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)； (2)通過創(chuàng)設(shè)符合教學(xué)內(nèi)容要求的情境和提示新舊知識(shí)之間聯(lián)系的線索，幫助學(xué)生 建 立有效的認(rèn)知 圖式 ； (3)為了使意義 認(rèn)知 更有效，教師應(yīng) 在可能的條 件下組織 協(xié)作學(xué)習(xí) (開展 討論與交 流 )，并對(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)過程進(jìn)行引導(dǎo)使之朝有利于 學(xué) 生 建 立 有 效圖 式 的方向發(fā)展。引導(dǎo)的方法包括：提出 適當(dāng)?shù)膯栴}以 引起學(xué)生的思考和討論；在討論中 設(shè)法把問題一步 步引向深入以 加深學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解；要啟發(fā)誘導(dǎo)學(xué) 生自己去發(fā)現(xiàn) 規(guī)律、自己去糾正和補(bǔ)充錯(cuò)誤的或片面的認(rèn)識(shí)。 通過同化和順應(yīng)建立有效的圖式。 14 第三章 幫助學(xué)生建立有 效的物理模型 建立正確的“圖式” 從皮亞 杰認(rèn) 知理 論我 們知 道， 圖式 是認(rèn) 知的 核心 ，圖 式的 正確是 解決問題的前提，所以應(yīng)該首先建立正確的圖式，在這里也就是對(duì)物理知識(shí)有清晰的認(rèn)識(shí)，物理知識(shí)主要是物理 概念 和規(guī)律。 知識(shí)點(diǎn)清晰 高中物理的知識(shí)點(diǎn)是由概念和規(guī)律組成， 任何一 個(gè)物理概念和規(guī)律 都是內(nèi)涵和外 延的統(tǒng)一，我 們通常所說的 使學(xué)生掌握物理概念 和規(guī)律 ，一方面指的是 要理解物理概 念 和規(guī)律 的內(nèi)涵，同時(shí)也要求明確其外延。所謂外延，即概念所涉及的范圍和條件，公式的適用范圍和成立條件。教學(xué)實(shí)踐告訴我們，使學(xué)生弄清概念的外 延是深化對(duì)概念 的理解、正確 運(yùn)用物理概念 解決實(shí)際問題的前提條件。 物理學(xué)的研究對(duì)象是自然界中的客觀物體及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律 。 在講解概念時(shí)，應(yīng) 展開充分的分 析、討論 ，讓學(xué)生 弄清概念的來龍去脈，明確概念的形成過程，以達(dá) 到對(duì)概念內(nèi)涵 的準(zhǔn)確理解和掌握。加強(qiáng)知識(shí)訓(xùn)練環(huán) 節(jié)，反復(fù)矯正 ， 反復(fù)鞏固，加深理解。用一些生動(dòng)的物理實(shí)驗(yàn)或物理現(xiàn)象給學(xué)生以更強(qiáng)烈地刺激，形成鮮明的對(duì)比， 使學(xué)生頭腦中形成 清晰的概念和規(guī)律 。 建立正確的知識(shí)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò) 建立知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的基本思路是縱橫結(jié)合、條塊結(jié)合。 以知識(shí)點(diǎn)在教材中出現(xiàn)的先后次序或因果關(guān)系為脈絡(luò)，將相 關(guān)知識(shí)縱向聯(lián)系形成經(jīng)線，然后再以經(jīng)線 上的每一個(gè)知 識(shí)點(diǎn)為中心，通過分析比較，發(fā)現(xiàn)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系以及它們的共性和差異，形成緯線，甚至在有些重要 知識(shí)點(diǎn)周圍發(fā) 散開來，形成密集的知識(shí)塊。 形成正確的模型 15 在大多數(shù)情況下，傳統(tǒng)物理教學(xué)及有關(guān)問題的訓(xùn)練，往往直接給出簡(jiǎn)化后的物理對(duì)象或物理圖景，因而在問題的處理上，學(xué)生缺乏 對(duì)物 理對(duì)象 和物 理場(chǎng)景 做理 想化 處理的 方法 和能 力。 也就 是建模的過程。這就像吃 飯沒有經(jīng)過咀 嚼，而直接咽到肚子里的食物， 不知道其中的味道。 例如：學(xué)生習(xí)慣于解決細(xì)線 懸掛小球的擺 動(dòng)問題，而對(duì)小 孩蕩千秋卻一籌莫展。學(xué)生習(xí)慣于解決小球過頂?shù)膱A周運(yùn)動(dòng)問題，而對(duì)汽車過拱橋的問題卻束手無策，困難在于： （ 1） 、學(xué)生缺乏準(zhǔn)確的物理 模型。在實(shí)際問題的眾 多對(duì)象中，思維容易受到問題表象的干擾，很難抓住對(duì)象本質(zhì)特征，因而難以從實(shí)際問題中抽象出物理圖景和物理模型，形成認(rèn)識(shí)上的思維障礙。 （ 2） 、學(xué)生缺乏 程序化的思維 訓(xùn)練。由 于現(xiàn)行教材 、教科書中應(yīng)用性的生活事例很少，學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)，缺少該環(huán)節(jié)的思維訓(xùn)練，在問題的應(yīng)用上，學(xué)生 仍然習(xí)慣于傳 統(tǒng)的認(rèn)識(shí)經(jīng)驗(yàn)和思維習(xí)慣，久而久之，就認(rèn)為物理 就是代代公式的 數(shù)學(xué)運(yùn)算而已，因而 淡化了物理思維 的訓(xùn)練，形成方法上 的思維障礙。因此在今后的物理教學(xué)中必須重視圖象 、 圖景的教 學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用能力的培養(yǎng)，提高解決實(shí)際問題的能力。 建立有效的物理模型 充分展示知 識(shí)發(fā)生發(fā)展的過 程，幫助學(xué)生 建立準(zhǔn)確的物理模型。 傳統(tǒng)的物理教材安排的教學(xué)內(nèi)容都是已經(jīng) 經(jīng)歷 選擇 、壓縮、改造 ，從 而 更 具 典型化和簡(jiǎn)約 化，更具 高度的抽象性 。若是照本宣科，學(xué)生很難 理解所學(xué)內(nèi)容 ，而若能 充分利用圖形圖 片、電視錄像、多媒體課件等手段再 現(xiàn)知識(shí)發(fā)生發(fā) 展的變化過程，用圖文并茂的方式向?qū)W生提供信息，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，并將物理 學(xué)研究問題的方法和物理思想寓于情景的建立和分析過程中， 就能促進(jìn)學(xué)生開展分析問題的思維活動(dòng)， 使其能 自然地 “ 悟 ” 出其中的道理和規(guī)律，從而潛移默化 ，使學(xué)生 掌握分析物理過 程、建立正確物理情景和模 型 的方法，建立準(zhǔn)確的物 理模型。例 如，在講解單擺模型時(shí)，展示 伽利略 觀察油燈等時(shí) 擺動(dòng)的圖片或動(dòng) 畫，再現(xiàn)模型建立的思維過程。讓學(xué)生身臨其境，感知分析物理過程的16 方法，建立準(zhǔn)確的單擺 模型。 再如，在講解小 球自由下落，與正下方豎直固定的彈簧碰撞的整個(gè)過程中的能量轉(zhuǎn)化及速度和加速度的變化時(shí)，可以用 flash 動(dòng)畫的形式 展現(xiàn)給同學(xué)，讓學(xué)生能夠得 到一個(gè)直觀的畫 面情景。在講 完此題后不要 接著就講下一道題，而是要將題中包含的知 識(shí)點(diǎn)在強(qiáng)調(diào)一 遍，將題中蘊(yùn)含的規(guī)律提煉出來，及一 反三，讓 學(xué)生知道這不 是一道題 ，而是某一類或某一個(gè)物理規(guī)律的體現(xiàn)。 這樣 ，學(xué)生理 解了模型的本質(zhì) ，就不會(huì)“ 只見 樹木 不見森 林 ” 。 如果 下次 遇到 涉及同 樣知 識(shí)的問 題，學(xué)生就不會(huì)概念模糊，思維混亂，張冠李戴或者機(jī)械地套用公式了。 進(jìn)行有效的模型思維訓(xùn)練 教師在 平時(shí) 的物 理課 堂教 學(xué)中 應(yīng)該 注重 建立 物理 模型 的相 關(guān)訓(xùn)練。對(duì)于物理模型的建立