高效物理教学的5个关键词——基于教与学的心理的角度

窦 瑾

(南京晓庄学院物理与电子工程学院，江苏南京 211171)

高效教学是每一位教师都希冀的.尽管低效的教学各有各的原因，但高效的教学却都有着高度的相似性.从教与学的心理的角度来看，要获得物理教学的高效，就必须在情感、认知需求、思维发展、迁移、成功体验等5个关键词上做好文章.

1 情感

人本主义心理学家罗杰斯认为:人的认知活动始终伴随着情感领域的活动，两者相互促进、相互渗透，有积极情感体验的东西往往首先被感知，并且记得深刻而牢固.事实也确实如此:凡是高效的教学都是动情的教学.这究竟是为什么呢?一个简单的推理是:如果教和学中没有情感投入，就不可能有积极主动的教和学的态度，自然也就不会有积极主动的教和学的行动，更不用说教和学的高效了.所以，在教学中，教师应当想办法让自己的教和学生的学带上丰富的情感色彩.为此，需要做好3个方面的工作:(1)确立对学生生命的敬畏、赏识意识和对所教学科的崇尚、热爱之情;(2)挖掘教科书内容中情感印迹、情感因素、情感素材，加强情感设计，努力通过情境营造情感、通过语言表达情感、通过表情传递情感，满足学生的合理情感需要;(3)努力构建情知交融、互促、并茂的教学局面，在传递认知的同时传递情感、在交流认知信息的同时交流情感信息、在体验认知的同时体验和陶冶物理学真、善、美的高尚情感.这样，学生对知识的探究欲望和对课堂的向往之情可以得到激发，物理教学可以在生师情、师知情和生知情等多重情感因素的催化作用下，进入师生主动介入和参与、真诚沟通和交流、积极互动和合作的境地，进而在“身临其境”、“春风化雨”中，直抵师生心灵，走向有效、走向高效、走上情知素质和谐发展之路.

案例1.探讨波速与哪些因素有关的问题(片段).

教师:别指望我能够给大家什么“灵丹妙药”，我们还是一起来琢磨吧.

学生D:老师，您至少要给我们一些启发吧.

教师:那好.讨论“波”的问题，自然应该从了解“波”的本质入手;而要了解“波”的本质，必然又应该从“波”的共性因素的分析着手.

学生D:“波”都有哪些带有共性特征的因素呢?

教师:这要靠大家来思考.

学生E:机械波是机械振动的传播;电磁波是电磁振荡的传播.无论是机械波还是电磁波，其实都是某种振动(或振荡)的传播.这应该算是“波”的带有共性特征的因素吧?

教师:大家看呢?

学生(全体):是的.

学生D:这个我们都知道.可这又能给我们什么启示呢?

教师:怎么会不受到启发?(稍后)既然“波”是某种“东西”的传播，那么“波速”就应该是用于描述这种“东西”传播的快慢程度.这样的分析大家能接受吗?

学生(全体):能.

教师:那么，大家不妨再想一想，在一般情况下，传播某种“东西”的快慢程度要由哪些因素来决定呢?

学生E:当然要看由谁来传播了.

学生F:还要看传的是什么“东西”.

教师:很好.在一般情况下，影响“波速”的因素有两个:一是要看“谁在传”;二是要看“传什么”.这就好像“击鼓传花”，一群手脚麻利的年轻人比一群老态龙钟的老年人传得快;传一束塑料花比传一束带刺的玫瑰花更快.

学生E:老师，您这个比喻太好了.

教师:老师的比喻是不错，但大家有没有发现，这里还留了一个“破绽”?

学生F:(稍后)机械波的传播速度只与介质相关，这不是只与“谁在传”有关而与“传什么”无关吗?

教师:很好.那你能说出机械波传的是什么“东西”吗?

学生F:机械波传播的是机械振动.

教师:对.你如果能够把机械波所传播的机械振动和电磁波所传播的电磁振荡的物理本质作一个比较，就应该能够解释:为什么机械波的波速只由介质决定、而电磁波的波速却要由介质和波的频率共同决定了.

(学生沉思)

学生E:哦!我知道了:机械波所传播的机械振动不是“东西”.

(笑声一片)

教师:(稍后)E同学说的有道理，机械波所传播的机械振动不是物质，这是机械波只能在介质中传播的根本原因，自然也是机械波的波速只由介质决定的根本原因.电磁波所传播的电磁振荡是物质——电磁场，所以电磁波既可以在介质中传播，又可以在真空中传播，并且，电磁波在介质中传播时，其波速既要受介质的影响又要受波自身条件的影响，而反映电磁波自身条件的最关键的因素就是频率.

教师:还有什么问题需要探讨吗?

学生F:老师，您能否再对“机械波的波速只由介质决定”和“电磁波的波速要由介质和波的频率共同决定”这两个知识要点做一个确切的比喻吗?

教师:(稍作思考，在黑板上写下:“击鼓传话”和“击鼓传花”8个字)那就请从“击鼓传话”和“击鼓传花”展开一下你们的想象吧.请注意，“话”不是物质.

2 认知需要

人是有认知需要的.所谓认知需要，即一种要求知道和理解事物、要求掌握知识、阐明和解决问题的需要.学生的认知需要直接指向学习活动和学习内容本身并以解决问题为满足.研究表明，认知需要是学生从事学习活动最根本的动力，而创设问题情境又是激起学生认知需要、进入高效物理学习的最重要环节和手段.

概括地说，创设问题情境就是让学习情境和学生已有的认知结构发生相互作用并引起冲突，激起学生消弭冲突的愿望.为此，教师要在向学生呈现学习情境的基础上，引导学生调动已有的经验去尝试解释新现象、解决新问题，让他们发现自己已有的认知结构不能同化新现象、新问题，意识到自己已有的认知结构存在着缺陷，从而引起心理上的不平衡和张力，产生渴望获得平衡、缓解张力的认知需要.

案例2.导入“大气压强”.

教师:(手中拿着一只空玻璃饮料瓶，往瓶口放上一只乒乓球，手压着乒乓球让玻璃瓶转到瓶底朝上)当我把托住乒乓球的手移开后，会发生什么现象?

众学生:乒乓球会掉落.

教师:是的(同时演示松手后乒乓球掉落).我向玻璃瓶中注满水后再“盖”上乒乓球，然后同样使其倒置，移开手后，乒乓球还会掉落吗?

众学生:应该会掉落.教师:为什么会掉落?

众学生:因为乒乓球受重力作用.

学生甲、乙等:况且上方还有水压着它呢.

教师:真是有道理.让我们实际做一做.(放手，乒乓球并未下落)

众学生:(很是惊讶)咦.怎么回事?

教师:(稍后)乒乓球并未掉落，估计是有向上的力把它给攥住了.(稍后)究竟这“魔力”来自何方呢?

3 思维发展

人的思维发展都要经历一个由具体到抽象、由低级到高级的过程.例如，高中学生已经积累了一些生活经验和学习经验，掌握了较多的抽象概念、定理、定律和法则，他们在思考和讨论问题时，不再满足于对一般现象的罗列和特定条件下物理现象的因果关系的记忆，他们要求通过自己的活动去对现象施加影响，并亲自动手设计实验，在观测的基础上，对问题进行多侧面、多层次的分析和推理，找出事物间的相互联系，揭示事物的内在本质特征.所以，教师要认清高中学生的这一思维发展特征，在探明学生思维的“现有发展区”、研究学生思维的“最近发展区”、预见学生在将现有发展区转化为最近发展区的过程中可能产生的困难的基础上，采取“留白”、延迟判断、引申、质疑和暗示、点拨等手段，引发学生深度思维、实验探究和交流评价，实现教学的高效性.

案例3.“变压器”教学5部曲.

(1)教师在可拆型变压器的原线圈中输入220 V交流电，副线圈接额定电压为6.2 V的小电珠.在合上开关前，让学生有充分的时间想象、猜想将会出现什么结果.然后合上开关:小电珠几乎正常发光.实验结果使学生体会到:变压器的确能改变交流电电压.此时，学生迫切希望知道为什么?自然就会积极开动脑筋，从已学知识中寻找答案.经过学生小组讨论、教师适时点拨、启发，学生很自然地掌握了变压器的工作原理——电磁感应现象.

(2)在知道了变压器的工作原理后，学生根据法拉第电磁感应定律提出猜想:副线圈输出电压与线圈匝数有关.是否真的如此?师生共同设计第2个实验:用1根长约3 m的导线自绕副线圈，并把该导线和6.2 V小电珠相连.在原线圈输入220 V电压，不断增加副线圈匝数:10匝、20匝、30匝，学生发现小电珠越来越亮(证实猜想正确).接着教师把铁芯慢慢抽走，结果小电珠越来越暗，从中学生悟出铁芯的作用，从而理解了理想变压器的概念.

(3)在尝试实验2的基础上，学生已经知道了副线圈输出电压随副线圈匝数的增加而增加.教师启发学生再大胆地猜想:对于理想变压器，原、副线圈电压与它们的匝数具有怎样的关系?猜想后，让学生设计第3个实验:原、副线圈接入电压表，测出电压来验证自己的猜想.在得出理想变压器变压规律后，引导学生再利用能量守恒定律，自行导出变压器的变流规律.

(4)进一步从理论上分析可知:输入功率随输出功率的变化而变化.实际情况真会如此吗?学生又兴致勃勃地设计了第4个实验:在副线圈中并联几个小电珠，当副线圈输出功率为0时(变压器空载，电键全部断开)，P2=0，I2=0.此时串联在原线圈中的电流表的读数趋向于0，说明输入功率也为0.当副线圈中接入的小电珠个数增加时(输出功率增大)，串联在原线圈中的电流表读数也增加，说明输入功率随输出功率增大而增大.

(5)当这堂课进入尾声时，学生又提出:如果将变压器的原线圈通入直流电，合上开关后，会有什么结果?结果是小电珠不亮.但进一步的仔细观察又发现:在开关闭合或断开的瞬间，小电珠会闪一下.这样，学生对变压器是改变交流电的装置以及它的工作原理是电磁感应的认识就进一步加深了.

4 迁移

“为迁移而教!”这是当今教学界流行的一句“口号”.显然，“为迁移而教”是“为迁移而学”的潜台词，即通过“为迁移而教”，促进学生高效学习、学会学习.迁移，是指一种学习对另一种学习的影响或习得的经验对完成其他活动的影响，是学习的一种普遍现象.从影响效果的角度来看，迁移可以分为正迁移和负迁移;从时间顺序的角度来看，迁移可以分为顺向迁移和逆向迁移，等等.研究表明，影响迁移的主要因素有两个，一是学习者已有认知结构的特性，二是一种学习(习得的经验)和另一种学习(其他活动)之间的相似性大小.所以，为实现高效物理教学，教师要特别重视做好以下两个方面的工作.

4.1 帮助学生构建简约、清晰、连贯、包容、稳定的认知结构

为此，教师一要重视教学内容的选择、改造和组织，重视教学内容呈现方式的设计.尤其，要重视设计好关键环节处的“脚手架”，为知识的自然生长提供支撑.二要重视物理现象、事实、模型教学，让学生拥有清晰、丰富的学习概念、规律等的物理表象.三是重视过程、方法、策略以及实验、练习等教学，让学生习得基本的物理认知技能和元认知技能，稳固、完善认知结构.

案例4.“动力学知识体系”的构建(片段).

(1)运用“比较”，建立下列各组概念及规律间的横向联系:动量与动能、冲量与功、动量变化与动能变化、动量定理和动能定理、动量守恒定律和机械能守恒定律等.

(2)运用“溯源”，建立下列各组概念间及规律间的纵向联系:力与加速度、力与冲量、力与功、冲量与动量变化、功与动能变化、牛顿第二运动定律与动量定理、动量定理和动量守恒定律、牛顿第二运动定律与动能定理、动能定理和机械能守恒定律等.

4.2 指导学生养成分析学习材料相似性的习惯

学习材料的相似性是由一种学习(习得的经验)和另一种学习(其他活动)中所包含的共同成分决定的.学习材料的相似包括两种情况，一是共同成分属于学习材料的表面特征，称表面特征相似;二是共同成分属于学习材料的本质特征，称结构特性相似.显然，当两种相似同时存在时，正迁移便容易实现，否则不易实现正迁移或容易产生负迁移.所以，教学中要重视培养学生分析学习材料相似性的习惯，逐步建立善于将两个甚至多个情境突然联系起来的意识.尤其，在面临可能出现负迁移的教学内容时，要特别重视在合适的时候对两种相似因素在不同情境中的不同要求进行揭示，以纠正产生的负迁移或消除负迁移的影响.

案例5.究竟应该选用哪个电源.

问题:有4个电源，电动势均为8 V，内阻分别为1Ω，2Ω，4Ω，8Ω.现在要对一个阻值R=2Ω的电阻供电，为使该电阻获得最大的功率，应该选用内阻为多大的电源?

情境联想:外电阻等于内电阻(R=r)时，外电路上的电功率有最大值.

原题和“情境联想”之间的“表面特征”相似容易误导学生选择2Ω内阻的电源.所以，揭示原题和“情境联想”之间“结构特性”不相似是正确解题的关键.

本题的正确答案是1Ω.

5 成功体验

研究表明，人具有一种本能，一种自我实现、获取承认、取得成功的愿望和需要.学生尤其是这样.成功和失败在学生心理上会引起截然不同的情绪体验，且对学习产生不同的影响.学生若能体验到学习上的成功，则学习的信心和兴趣便会得到增强，一种自我激励、自我要求的可持续学习便会形成.所以，让每个学生都取得不同程度的成功、都体验到学习带来的欢乐既是一切教学的目标，更是高效教学的一个重要标志.为此，要通过为不同发展水平的学生设置不同的“最近发展区”，使每个学生都能经过努力实现自身意义上的成功，并逐步积小成功为大成功，以提高他们的自尊心与自信心，逐步认识到自身的价值与力量所在，激发起各自进一步优化学习的主动性、积极性和创造性.

案例6.“太阳与行星间的引力”一课的三份“学习单”.

(1)为现实起点一般高的学生设计的引导式学习单.①将行星的运动近似看作质点的匀速圆周运动;②根据“引力提供向心力”关系求解太阳对行星作用的引力大小，进而确定该引力大小与行星质量、行星到太阳的距离之间的关系;③根据牛顿第三定律，通过类比，确定行星对太阳作用的引力大小与太阳质量、太阳到行星的距离之间的关系;④综合②、③结论，确定行星和太阳间引力作用的一般规律.

(2)为现实起点比较高的学生设计的问题式学习单.①求解力的途径通常有两条:一是直接求解，二是根据物体的运动情况求解.这里研究太阳与行星间的引力，通过哪条路径比较切实、可行?②根据行星的运动情况求解它的受力情况时，将有许多困难等你去排除:行星沿椭圆轨道运动时，其速度的大小和方向在不断地发生变化，如何解决这种速度在复杂变化着的曲线运动问题?行星和太阳都是庞然大物，如何计算它们之间的引力大小?既然相互吸引作用存在于一切物体之间，那么在众多天体共存的太阳系中，如何解决这种“多力共存”的复杂问题?③ 试确定太阳对行星的引力大小和行星对太阳的引力大小?(注意让表达式中的自变量个数减到最少，以你认为最合适的变量表示)④试根据③中结果推出太阳和行星间引力作用的一般规律.

(3)为现实起点高的学生设计的提示式学习单.①求解力的途径有哪些?②针对行星——太阳系统，通过分析建模，综合运用已有知识推导得出行星和太阳间的引力作用一般规律.

1 施良方.学习论——学习心理学的理论与方法［M］.北京:人民教育出版社，2003:470-471.

2 皮连生.学与教的心理学［M］.上海:华东师范大学出版社，2009:189-190.

3 朱建廉.高中新课程实践引领［M］.南京:南京师范大学出版社，2009:216-217.

4 许芹.构建智慧的物理课堂［J］.江苏教育研究，2007(12):41-42.

5 徐立海.谈物理课堂教学中的问题设计［J］.物理教师，2013(7):37-40.