湯家合

(南京師范大學(xué)附屬揚子中學(xué) 江蘇 南京 210048)

1 問題的提出

所謂疑難點，是指那些讓學(xué)生覺得抽象、復(fù)雜、不易理解和應(yīng)用的內(nèi)容.教學(xué)實踐表明，高中物理學(xué)習(xí)中疑難點形成的原因主要有三：一是源于新知識本身，它可能是學(xué)生較陌生的內(nèi)容，且較為抽象和復(fù)雜，學(xué)生原有的經(jīng)驗系統(tǒng)中缺少對應(yīng)的上位知識對其進(jìn)行同化；二是源于舊知識本身，即新知識學(xué)生較為熟悉，經(jīng)驗系統(tǒng)中有對應(yīng)的內(nèi)容，但原有的認(rèn)知不牢固、理解不深刻，沒法成為新知識的牢固附著點；三是源于教師的教學(xué)，即由于教師教法不當(dāng)、媒體使用不適、課堂組織混亂、講解不夠清晰，或是目標(biāo)不夠明確、重點不夠突出等原因，造成學(xué)生理解新知識困難.無論哪種原因，學(xué)習(xí)中的疑難點都表現(xiàn)為學(xué)生難以在新舊知識之間建立有效的聯(lián)系.

奧蘇伯爾認(rèn)為，有意義學(xué)習(xí)必須以學(xué)習(xí)者原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，沒有一定知識基礎(chǔ)的意義學(xué)習(xí)是不存在的.影響認(rèn)知結(jié)構(gòu)對新知識獲得和保持的變量有三：(1)認(rèn)知結(jié)構(gòu)中對新知識起固定作用的舊知識的可利用性；(2)新知識與同化它的原有舊知識之間的可辨別程度；(3)認(rèn)知結(jié)構(gòu)中起固定作用的舊知識的穩(wěn)定性和清晰程度.為提高學(xué)習(xí)效果，發(fā)揮認(rèn)知結(jié)構(gòu)中3個變量在新知識學(xué)習(xí)中的積極作用，促進(jìn)學(xué)習(xí)的有效遷移，奧蘇伯爾提出了“先行組織者”的教學(xué)策略，這種策略也是促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移的一種有效策略.所謂“先行組織者”就是在向?qū)W生傳授新知識之前，給學(xué)生呈現(xiàn)一個短暫的具有概括性和引導(dǎo)性的說明.其目的在于為新知識的學(xué)習(xí)提供可利用的固定點，為說明新舊知識間的本質(zhì)區(qū)別，增強新舊知識之間的可辨別性.

因此，教師若能幫學(xué)生架設(shè)起新舊知識間的 “橋梁”，使舊知識成為固定新知識的“錨”，即教學(xué)中能合理創(chuàng)設(shè)“先行組織者”，則可以為新知識的學(xué)習(xí)和理解做好鋪墊，提供支架，降低難度，是突破高中物理教學(xué)中疑難點的有效方法.

2 “先行組織者”的創(chuàng)設(shè)策略

2.1 用游戲創(chuàng)設(shè)“先行組織者”

好動是年青人的天性，課堂教學(xué)中若能設(shè)計一些讓學(xué)生親身參與的游戲,使學(xué)生在游戲中領(lǐng)悟現(xiàn)實、發(fā)現(xiàn)思路、習(xí)得新知，則可以使教學(xué)過程生動活潑，有利于學(xué)生主動性的發(fā)揮，能使他們在掌握知識的過程中克服困難、建構(gòu)知識.

例如,在學(xué)習(xí)“機械波的形成”時,筆者挑選了班里身高基本相當(dāng)?shù)?4位同學(xué)，在教室前面排成一排，面向其他同學(xué).從左邊的第一位同學(xué)開始，周期性地下蹲、起立.第二位同學(xué)、第三位同學(xué)……重復(fù)他的動作，只是后邊的一位同學(xué)比前邊的一位同學(xué)稍遲一點點.這樣就會看到凹凸相間的“波”沿著隊伍傳播開來，而每位同學(xué)都未平移.通過這個游戲，學(xué)生在興趣盎然、歡聲笑語中理解了波的形成和傳播規(guī)律，學(xué)習(xí)也變得輕松有趣.

2.2 用故事創(chuàng)設(shè)“先行組織者”

教學(xué)中，教師可以選取與新知識相關(guān)的生活化故事，將抽象、復(fù)雜、難懂的新知識與學(xué)生原有的經(jīng)驗系統(tǒng)聯(lián)系起來，使之變得具體、簡單、易懂.這種用講故事的方式設(shè)計“先行組織者”，不僅為新知識的學(xué)習(xí)提供了“橋梁”,而且也是學(xué)生喜歡的一種形式.

例如，在學(xué)習(xí)“機械波的傳播”時筆者講了這樣一個故事：“老師小時候在鄉(xiāng)下，玩耍時不小心把足球踢到了池塘里，我們就在岸邊拍水，激起的水波一圈一圈地傳向足球并穿過足球傳向?qū)Π?我們當(dāng)時就是不明白，為什么足球不會‘隨波逐流’到對岸呢?”學(xué)生聽了這個故事后深受啟發(fā)，也講了一個假想的故事：“若我在水庫里劃船，不小心掉到水里，又不會游泳，就在水里瞎撲騰，水波離我而去，我也能‘隨波逐流’到達(dá)岸邊.若如是，每年暑期還要那么多游泳培訓(xùn)班干嗎?”這兩個故事都有效地連接了學(xué)生的生活經(jīng)驗和本節(jié)要學(xué)習(xí)的新知識，很容易使學(xué)生理解介質(zhì)中的各點并不隨波的傳播而遷移的規(guī)律.

2.3 用實驗創(chuàng)設(shè)“先行組織者”

物理是以觀察和實驗為基礎(chǔ)、概念和規(guī)律為依據(jù)、數(shù)學(xué)和推理為工具，邏輯體系嚴(yán)密的學(xué)科.實驗和觀察也是理解新知識的基礎(chǔ)，已故蘇州大學(xué)物理教育家朱正元教授說過“千言萬語說不清,一看實驗就分明.”所以，實驗也是創(chuàng)設(shè)“先行組織者”的一種有效方式.

例如, 在進(jìn)行“牛頓第三定律”的學(xué)習(xí)時，教師可以先行組織以下幾組演示實驗：(1)把一只容積約250 mL的空礦泉水瓶底部鉆一小孔，向空瓶內(nèi)注入約5 mL的純酒精，搖勻，置于鐵架臺制成的發(fā)射臺上；把從廢棄煤氣灶上拆下的電子打火器對準(zhǔn)礦泉水瓶底部的小孔；啟動電子打火裝置，空瓶被發(fā)射出約2～3 m的高度;(2)打開固定在可樂瓶上的小電扇，空可樂瓶升了起來；(3)薄板下排放幾個試管，讓玩具電動小車在薄板上運動，薄板后退；(4)把掛在彈簧測力計下的重物沒入水中，彈簧測力計的示數(shù)變?。?5)通電導(dǎo)體棒在磁場中受力，懸線傾斜.教師再組織學(xué)生列舉生活實例：人提水桶，人和水桶之間發(fā)生了相互作用；用手壓尺子，尺子變彎，同時手也有變形；穿著旱冰鞋推墻，自己往后退，說明人用力推墻，自己也受墻的力；吹氣球，松手后氣球飛走，說明氣球把氣體壓出來時，氣體也給氣球作用力；磁鐵和磁鐵靠得比較近時，會相互靠攏，說明磁鐵的作用也是相互的；地球吸引蘋果，蘋果往下落，蘋果應(yīng)該也吸引地球，不過可能力太小，而地球質(zhì)量太大了，所以地球不動.學(xué)生從這些實例中，通過思維的加工、分析、歸納，最后總結(jié)出適合自己記憶、理解的規(guī)律，這符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，體現(xiàn)了“以物悟理”的學(xué)習(xí)方法.

2.4 用體驗創(chuàng)設(shè)“先行組織者”

教師還可以把學(xué)生的體驗作為“先行組織者”，從物理在實際生活中的應(yīng)用入手進(jìn)行說明和引導(dǎo).這樣做既可以讓學(xué)生體會到學(xué)習(xí)的重要性，有助于學(xué)生用所學(xué)的知識解決實際問題，又能促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維和能力的發(fā)展.

比如，在進(jìn)行“力矩”概念的教學(xué)時，筆者給每位同學(xué)發(fā)一根橡皮筋，組織學(xué)生進(jìn)行體驗.體驗一，要求每位同學(xué)沿相同方向(比如水平方向)，用大小相同的力(使橡皮筋的伸長量相同)，在筆上不同的點用橡皮筋拉被另一只手輕按在紙上的鋼筆，觀察在哪一點用力容易使筆尖在紙上滑動?體驗二，在筆上同一作用點，用相同大小的力，沿不同方向拉橡皮筋，觀察沿哪個方向用力容易使筆尖滑動?在體驗的基礎(chǔ)上，再組織討論，得出力的轉(zhuǎn)動效果與力的大小和力臂的大小有關(guān).雖然體驗的結(jié)果和學(xué)生已有的經(jīng)驗判斷相一致，但這對學(xué)生從司空見慣的現(xiàn)象提出富有思考性的問題，從而激發(fā)學(xué)生的好奇心，促使學(xué)生帶著問題開展小組討論與交流，對所見的日常現(xiàn)象進(jìn)行理論提升，更加深刻地理解所學(xué)內(nèi)容，都起到很好的作用.

2.5 用史料創(chuàng)設(shè)“先行組織者”

培根曾說過：“讀史使人明智，讀詩使人靈秀，數(shù)學(xué)使人周密，物理使人深刻，倫理使人莊重，邏輯與修辭使人善辯.”在物理及人類科技史上，在許多方面都曾經(jīng)有過“火熱的思考”，正是這些思考，給人類認(rèn)識世界留下了寶貴的思想方法.教師如果能將這些內(nèi)容介紹給學(xué)生,將在新知識的學(xué)習(xí)、學(xué)生思維能力的培養(yǎng)等方面起到很好的效果.

例如,在學(xué)習(xí)“勻變速直線運動的位移”一節(jié)時，由于學(xué)生對微積分的思想比較陌生，這時筆者將一張報紙先對折兩次，用剪刀從直角邊剪出一個等腰直角三角形，然后打開，觀察圖形為正方形；再恢復(fù)為原來的等腰直角三角形，將此三角形對折后從邊緣再剪一刀，打開后為正八邊形，……如此下去，打開的圖形逐漸接近于圓形，也就是說直線逐漸向曲線過渡.之后，再向?qū)W生講解這是我國三國時期數(shù)學(xué)家劉徽為計算圓的周長而使用的方法，他在《九章算術(shù)》一書中說道：“割之彌細(xì)，所失彌少，割之又割以至于不可割，則與圓合體而無所失矣”，這是“以直代曲”的思想方法.曲和直本來是相互對立的兩種事物，但在無限次的分割之后，則可以以直線代替曲線，這說明相互對立的事物在一定的條件下也可以相互統(tǒng)一.教學(xué)中介紹我國古代數(shù)學(xué)家的思想，不僅為解決新問題打下了基礎(chǔ)，也很好地培養(yǎng)了學(xué)生的民族自豪感，激發(fā)了學(xué)生的愛國熱情，有效地落實了“情感、態(tài)度與價值觀”的教學(xué)目標(biāo).

2.6 用類比創(chuàng)設(shè)“先行組織者”

當(dāng)要學(xué)習(xí)的新知識與學(xué)生的經(jīng)驗系統(tǒng)中的某些內(nèi)容有相似之處時,即學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已經(jīng)具有了同化新知識的適當(dāng)觀念時,這時如果將這些已習(xí)得的內(nèi)容作為“先行組織者”加以呈現(xiàn)，并與要學(xué)習(xí)的新材料加以比較或類比,則學(xué)習(xí)的方式不僅顯得自然、和諧,并且往往這種學(xué)習(xí)還帶有一定的深刻性.

2.7 用設(shè)問創(chuàng)設(shè)“先行組織者”

沒有問題就沒有思考，沒有思考也就沒有學(xué)習(xí).在學(xué)習(xí)新知識之前，通過低起點、小臺階、循序漸進(jìn)、逐步深入、極富邏輯性的系列設(shè)問，不僅可以引發(fā)學(xué)生的思考，還可以讓學(xué)生從熟悉的知識出發(fā)，逐步理解新知識，使設(shè)問變成新舊知識間的“橋梁”.

例如，為使學(xué)生理解“回旋加速器”的原理，教師可設(shè)計以下系列問題，(1)怎樣使帶電粒子獲得109eV以上的能量? 學(xué)生：對粒子進(jìn)行加速；(2)用電場還是磁場?學(xué)生：電場；(3)用電場一次加速可以嗎? 學(xué)生：原理上可以,但技術(shù)上不行，因為這樣的電場會很大而把空間擊穿；(4)采用多次直線加速可以嗎? 學(xué)生：可以，但這樣會使空間范圍很大；(5)能不能想辦法把空間范圍縮小一些? 學(xué)生：可利用磁場，因為帶電粒子在磁場中做偏轉(zhuǎn)運動可縮小空間；(6)怎樣實現(xiàn)這一目的呢? 學(xué)生：將電場和磁場結(jié)合起來使用；(7)那么怎樣結(jié)合呢? ……這樣,通過一系列窮追不舍的問題，把學(xué)生引導(dǎo)到新知識學(xué)習(xí)的目標(biāo)上，也理解了回旋加速器的原理.

2.8 用生活實例創(chuàng)設(shè)“先行組織者”

物理源于生活中一些司空見慣的現(xiàn)象，對這些現(xiàn)象的正確解讀，形成了科學(xué)觀念.教學(xué)中可以選擇一些和新知識高度關(guān)聯(lián)的生活實例，幫助學(xué)生建構(gòu)和理解新知識.這也體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程理念.

例如，在“加速度”概念的教學(xué)中，教師播放一組視頻并提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)：(1)萬噸貨輪起航，10 s內(nèi)速度增加到0.2 m/s;(2)火箭發(fā)射時，10 s內(nèi)速度增加到100 m/s;(3)以8 m/s的速度飛行的蜻蜓，能在0.7 s內(nèi)停下來;(4)以8 m/s的速度行駛的汽車，急剎車時能在2.5 s內(nèi)停下來.請同學(xué)就此思考：各物體都在做直線運動，其運動的速度都在發(fā)生變化，但速度變化的快慢不同，你打算怎樣比較速度隨時間變化的快慢呢?有的在加速，有的在減速，你打算怎樣表示加速和減速呢?通過這組生活實例，不僅引起了學(xué)生的探究興趣，也使加速度概念來的自然而鮮活，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的分析歸納能力.

2.9 用認(rèn)知沖突創(chuàng)設(shè)“先行組織者”

以學(xué)生的認(rèn)知沖突為“先行組織者”，其主要是從學(xué)生新、舊知識的聯(lián)系點出發(fā)，設(shè)置一些按照學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)可能會出錯的問題情境，促使學(xué)生產(chǎn)生疑問，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)并建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu).

3 創(chuàng)設(shè)“先行組織者”應(yīng)遵循的原則

3.1 易接受原則

創(chuàng)設(shè)“先行組織者”的目的是為了幫助學(xué)生理解新知識，如果“先行組織者”對學(xué)生來說是很陌生的內(nèi)容，甚至比新知識更難以理解，則會人為增加學(xué)習(xí)的難度.所以，創(chuàng)設(shè)“先行組織者”時必須考慮到學(xué)生的可接受性，要在充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和已經(jīng)具備的經(jīng)驗后進(jìn)行設(shè)計，讓學(xué)生在輕松了解和接受“先行組織者”后，再有效地學(xué)習(xí)新內(nèi)容.

3.2 連結(jié)性原則

“先行組織者”在學(xué)生學(xué)習(xí)中應(yīng)起到承前啟后的作用，是為了使舊知識能成為新知識學(xué)習(xí)的“錨”，不能僅為了教學(xué)的好看與新奇而隨意創(chuàng)設(shè)，使教學(xué)偏離目標(biāo).教學(xué)中既要研究學(xué)生，研究學(xué)生的知識基礎(chǔ)、思維方式、認(rèn)知風(fēng)格，做到以學(xué)定教；也要研究教材，研究教材對應(yīng)的課標(biāo)要求、知識組織順序、重點和難點，做到大膽調(diào)整與取舍.并依據(jù)以上兩方面的分析來設(shè)計適合大多數(shù)學(xué)生的“先行組織者”.

3.3 邏輯性原則

“先行組織者”的效果如何，還與其設(shè)計的邏輯性有很大的關(guān)系.如果“先行組織者”內(nèi)容組織的邏輯性較強，則學(xué)習(xí)者易于從中受益；反之，不但不能促進(jìn)有時甚至還會阻礙學(xué)生的學(xué)習(xí).若能把“先行組織者”按合理的呈現(xiàn)順序進(jìn)行遞進(jìn)性的設(shè)計，那就可以產(chǎn)生環(huán)環(huán)相扣、層層推進(jìn)的效果.這樣的“先行組織者”可以引發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生參與的積極性，將會對新知識的學(xué)習(xí)產(chǎn)生明顯地促進(jìn)作用.

3.4 組合性原則

“先行組織者”的呈現(xiàn)對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了導(dǎo)向作用，有助于實現(xiàn)“為遷移而教”的目標(biāo)，同時也引發(fā)了學(xué)生的探究欲和好奇心.在教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)需要，不失時機地采用不同的策略創(chuàng)設(shè)“先行組織者”，或多種策略一起使用，以取得最佳的教學(xué)效果.具體教學(xué)中選擇何種策略為宜,應(yīng)根據(jù)學(xué)生的情況、新知識的特點和教師擁有的資源等情況來做決定.

3.5 合理性原則

“先行組織者”的創(chuàng)設(shè)一定要合理，不能為了創(chuàng)設(shè)而創(chuàng)設(shè)，甚至牽強附會地創(chuàng)設(shè)，以至于給新知識的理解帶來許多歧義.教師要研究“先行組織者”和新知識之間的相似性并對其進(jìn)行合理性分析，在兩者之間進(jìn)行合理對比和科學(xué)遷移，并輔以適當(dāng)?shù)刂v解和正誤的辨析，從而對新知識能有科學(xué)全面的理解.

3.6 啟發(fā)性原則

“先行組織者”的創(chuàng)設(shè)要有啟發(fā)性，要在“先行組織者”和新知識之間保持適當(dāng)?shù)摹半y度距離”，使之處于新知識的“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)，這樣學(xué)生就很容易受“先行組織者”的啟發(fā)而理解新知識.“先行組織者”的呈現(xiàn)也要講究時機，要在學(xué)生“心里想求通而又未通，想說又不知道怎么說”的時候適時給出最為合適.

4 結(jié)束語

“先行組織者”之組織者可以分為陳述性組織者和比較性組織者兩種.陳述性組織者的作用在于為新知識的學(xué)習(xí)提供適當(dāng)?shù)摹⑵鸸潭ㄗ饔玫呐f知識，提高有關(guān)舊知識的可利用性，比如前述的“游戲策略”“故事策略”“實驗策略”“體驗策略”“生活實例策略”等.比較性組織者的作用在于比較新舊知識的區(qū)別與聯(lián)系，增強似是而非的新舊知識間的可辨別性，比如前述的“史料策略”“類比策略”“設(shè)問策略”“認(rèn)知沖突策略”等.不管哪種策略，只要“先行組織者”設(shè)置合理、使用適切，都能有利于保持學(xué)習(xí)的遷移，達(dá)到舉一反三的效果，為提高物理教學(xué)的有效性，突破教學(xué)疑難點提供很好的保障.