整体型认知风格视角下我国高中物理课程的改进

胡扬洋

一、物理课程设计需要介入整体型认知风格的视角

物理课程设计是物理教育的核心工作之一.对于课程与教科书的设计，认知心理学已被国际研究者纳入了研究视域. 认知风格（cognitive style），指的是个体感知、记忆、思维、问题解决、决策以及信息加工的典型方式.其主要特征是：持久性与一致性[1]58 .在诸多认知风格中，整体型与系列型认知风格显示出了与物理课程设计更为强烈的联系. 整体型认知风格的学生往往倾向于对整个问题涉及的各个子问题的层次结构以及自己将采取的方式进行预测，并且他们的视野比较宽阔，能够把一系列子问题组合起来，而不是一碰到问题就立即着手一步一步地解决；而拥有系列型认知风格的学生一般把重点放到一系列的子问题上，他们把这些子问题联系在一起时，十分注重其逻辑顺序，由于他们通常都按顺序一步一步地前进，所以他们只有在学习进程快结束时才能对所学内容形成一种比较完整的看法[1]63. 研究表明，学习材料与认知风格的匹配能够实现更好的学习效果[1] 64.

之所以聚焦于整体型与系列型认知风格，是因为我国物理教材历史形成的特点与教学中存在的问题. 老一辈物理教材编者张同恂先生在总结我国30年物理教材建设经验时指出：“跟国外教材比较，我们教材的知识面比较窄. 从道理上说，应该扩展知识面. 知识面宽，知识更加丰满，可以扩展思路和眼界. 但实际做起来并不容易，这里有主客观的原因. ”“总是说物理课负担重，不断地下发精简指示，顾不上再扩展知识面. 精简教材内容，未必能缓解升学考试压力，减轻教学负担. 升学考试是选拔性的考试，总要有少量难题. 缩小知识面，升学考试就会在某些知识点上‘深挖洞，出难题，也可能出现偏题.”[2] 应该承认，张先生的论述是深刻而切中的. 物理课程知识面的狭窄不利于整体型认知风格的学生.

二、电磁场与电磁波课程设计存在的问题

整体型认知风格对物理课程的透视作用在高中物理“电磁场与电磁波”部分体现得最具典型性. 在现行高中物理课程体系中，电磁场与电磁波内容被纳入选修3-1、3-2、3-4部分（如表1所示）.

选修3-1内容的编排体现了基础性与由浅入深；将电磁感应这一重点作为选修3-2的首个二级主题；将“电磁振荡与电磁波”部分置于选修3-4中则意在完善“波动”这一课程模块.在教学心理的层面上，电磁场与电磁波部分形成的课程结构如图1所示.

如图1，本部分课程共分为Ⅰ～Ⅳ四个相互联系的层次. 在具体的设计上则存在如下问题.

Ⅲ与Ⅳ部分分别为电场与磁场的描述与应用. 应该认识到，对电/磁场描述的实现是对其“试探”研究的结果，即运用试探电荷、电流元等试探物对电/磁场加以激励—响应的干预与测量. 因此，对电/磁场应用与描述之间的关系正如同科学理论与实践的关系一样，是一体同源的. 然而现行课程则缺少对这一同体关系的阐述，使学生在学习时产生了“反复”的感觉.

Ⅱ部分是电场与磁场之间的生成关系，即电磁波的内涵与机制.该部分存在的问题是，对“磁生电（电磁感应）”的分量布局远大于“电生磁（变化的电场会产生磁场）”的分量，这损害了一种均衡的确定感的形成.

Ⅰ部分电/磁场来源的出现在现行教材中并未被刻意地强调，然而这一来源问题对于学生的认识结构与认知风格都是极为重要的. 学生在学过牛顿力学之后，对理论体系的严密性、逻辑性已经产生了先入为主的认知体验（甚至定式），因此会自然地注重电磁场理论的因果逻辑性与结构性. 具体而言，在牛顿力学思维方式的影响下，学生形成了线性的决定论因果关系，因此对磁场、电场的起源都有强烈的认知意愿，即要追问“电场与磁场到底谁是第一性的？”

应该说，学生在学完电场与磁场的基本知识后，对二者都形成了“单一来源”的印象，而电磁感应与电磁波知识的加入则动摇了这种“单一来源”带来的确定感. 如果说“电磁感应”大量的篇幅和训练相对强化了“磁生电”的确定感，而“变化的电场会产生电场”的缺失则使磁场来源的非单一性成了学生核心的疑虑.即疑虑：变化的电场与电流这两种来源，哪者更为基本？是否还存在其他来源？加之本部分定则、术语的繁多，因此甚至使学生难以辨别自己疑虑的真正根源.

整体来看，现行高中物理课程对电磁场与电磁波部分的布局显得分散，且缺乏联系性与确定感.可以说，以上所有的问题对整体型认知风格的学生都是不利的.而在高中阶段，整体型认知风格的学生对学习内容倾向于“要么会、要么就不去了解”，并表现出顿悟思维的倾向，因此往往会被误解为“钻牛角尖”或“强迫症”“拖延症”.然而每种认知风格都不应受到歧视与责备，相反，在学习功利化与浅层化的不良趋势下，整体型的认知风格恰恰是应该被关注与呵护的.

三、电磁场与电磁波课程设计的改进建议

在以上认识的基础上，电磁场与电磁波课程设计的改进就应着眼于整体型的认知风格展开. 如图2所示，是课程改进的结构图.

如图2，课程改进的关键是Ⅰ、Ⅱ部分的逻辑整合.

（一）区分静电场与涡旋电场

为实现电场来源的清晰性，课程设计可以考虑在电磁感应之前对电场做出静电场与涡旋电场的分类，同时指出二者具有不同的来源.之所以不在电场的基础章节呈现，是由于“电场”的相关概念与规律要实现对各种电场的充分概括性，否则学生有可能认为静电场与涡旋电场拥有质的不同.在这个意义上，电场的相关基本概念和规律发挥了先行组织者的作用.而对静电场与涡旋电场的区分则成了“电磁感应与电磁波”教学的先行组织者.