【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 起，得到統(tǒng)一的解釋?zhuān)⒃诳煽渴聦?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(lèi)，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(lèi)：(1)實(shí)體模型，也稱(chēng)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(guò)程模型，即理想化的物理過(guò)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(lèi)模型，即過(guò)程模型?！咎逃龑W(xué)院學(xué)報(bào) 2004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(guò)建立和使用科學(xué)模型來(lái)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(wèn)題歸為一類(lèi)，并對(duì)他們的條件、過(guò)程進(jìn)行合理的抽象、簡(jiǎn)化并歸納總結(jié)出這類(lèi)問(wèn)題的研究模式，使這類(lèi)問(wèn)題的思維程序化，這就是物理模型。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(lái)了解周?chē)澜绲恼J(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。圖式是指?jìng)€(gè)體對(duì)世界的知覺(jué)、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(lèi)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)，圖式可以說(shuō)是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)和核心，或者說(shuō)是人類(lèi)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)?！　。╝ssimilation）　　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(guò)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(guò)濾或改變的過(guò)程。（邵瑞珍，1990年）?！　。╝cmodation）　　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(guò)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(lái)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(guò)程。可見(jiàn)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(guò)程來(lái)說(shuō)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(kāi)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(guò)程的產(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。　　 （equilibration） 　平衡是指?jìng)€(gè)體通過(guò)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(guò)濾的過(guò)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(guò)個(gè)體與環(huán)境相互作用，就會(huì)過(guò)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(guò)程（皮亞杰，1981）。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(lái)，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(guò)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(guò)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(kāi)展討論與交流)，并對(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)過(guò)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?wèn)題以引起學(xué)生的思考和討論；在討論中設(shè)法把問(wèn)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(guò)同化和順應(yīng)建立有效的圖式。第三章 幫助學(xué)生建立有效的物理模型“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(wèn)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。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(shuō)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(wèn)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(kāi)充分的分析、討論，讓學(xué)生弄清概念的來(lái)龍去脈，明確概念的形成過(guò)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(guò)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?chē)l(fā)散開(kāi)來(lái)，形成密集的知識(shí)塊。在大多數(shù)情況下，傳統(tǒng)物理教學(xué)及有關(guān)問(wèn)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(wèn)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(guò)程。這就像吃飯沒(méi)有經(jīng)過(guò)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(wèn)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(guò)頂?shù)膱A周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，而對(duì)汽車(chē)過(guò)拱橋的問(wèn)題卻束手無(wú)策，困難在于：（1）、學(xué)生缺乏準(zhǔn)確的物理模型。在實(shí)際問(wèn)題的眾多對(duì)象中，思維容易受到問(wèn)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(wèn)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(shū)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(wèn)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(wèn)題的能力。，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(guò)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(wèn)題的方法和物理思想寓于情景的建立和分析過(guò)程中，就能促進(jìn)學(xué)生開(kāi)展分析問(wèn)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(guò)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(huà)，再現(xiàn)模型建立的思維過(guò)程。讓學(xué)生身臨其境，感知分析物理過(guò)程的方法，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(guò)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(huà)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(huà)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(lái)，及一反三，讓學(xué)生知道這不是一道題，而是某一類(lèi)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(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林”。如果下次遇到涉及同樣知識(shí)的問(wèn)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。 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)于物理模型的建立其實(shí)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，不是一朝一夕就能使學(xué)生掌握的。這一種能力的培養(yǎng)應(yīng)該在學(xué)生剛剛接觸到物理的初中時(shí)候就應(yīng)該循序漸進(jìn)的開(kāi)始進(jìn)行。有些學(xué)生初中的時(shí)候就沒(méi)有得到這方