余俊文

摘 要：薩奇曼模式的核心思維是：試圖將學(xué)生在學(xué)校中學(xué)習(xí)的問(wèn)題解決與真實(shí)生活遇到的問(wèn)題解決統(tǒng)一起來(lái).這樣就抓住了真正理解高中物理知識(shí)的根本點(diǎn)，找到了初高中物理學(xué)習(xí)的順利銜接的切入點(diǎn)，也就提高了高中物理學(xué)習(xí)入門(mén)的有效性.

關(guān)鍵詞：薩奇曼模式；學(xué)習(xí)銜接；物理概念；精確定量

一、初高中物理學(xué)習(xí)銜接存在的問(wèn)題

高中物理相對(duì)于初中物理，不論是知識(shí)深度、廣度還是學(xué)習(xí)能力要求都有一個(gè)大幅度的提升，定性分析更加注重細(xì)節(jié)而過(guò)程更加清晰，定量運(yùn)算過(guò)程更加復(fù)雜而要求更加精確，強(qiáng)調(diào)形象思維與邏輯思維的融合，更加突出邏輯思維.由于高一新生通常還停留在初中物理學(xué)習(xí)狀態(tài)，心理上沒(méi)有準(zhǔn)備好，在高中物理大容量高強(qiáng)度的思考、理解、訓(xùn)練面前措手不及，甚至跟不上學(xué)習(xí)進(jìn)度的例子比比皆是.因此每位高一新生尤其是中下生，做好初高中物理的學(xué)習(xí)思維上、理解方法上、思維習(xí)慣上的銜接，對(duì)高中物理學(xué)習(xí)盡快入門(mén)顯得極為迫切.

現(xiàn)行高中物理教科書(shū)，將運(yùn)動(dòng)學(xué)（以前也曾經(jīng)將光學(xué)）的內(nèi)容放在第一章，作為學(xué)習(xí)高中物理入門(mén)的切入點(diǎn).盡管專(zhuān)家們都認(rèn)為這樣編寫(xiě)教材，這樣處理教法，相對(duì)于過(guò)去以力的內(nèi)容放在第一章，對(duì)高中物理入門(mén)的難度有所減小，但實(shí)際情況是，高中物理學(xué)習(xí)入門(mén)的困難程度并沒(méi)有因此有明顯改變，初高中物理（內(nèi)容、要求、思維、方法等）銜接并沒(méi)有因此變得順暢.事實(shí)說(shuō)明了解決初高中物理學(xué)習(xí)銜接、高中物理順利入門(mén)問(wèn)題，并不在于調(diào)整教科書(shū)中高中物理知識(shí)的順序，也不在于刪除高中物理的某部分知識(shí)（比如只考其中某些部分內(nèi)容），而在于學(xué)習(xí)者是否從學(xué)習(xí)高中物理第一天就在思想上真正地重視，將形象思維與邏輯思維真正融合起來(lái)，做到課堂上所學(xué)習(xí)的問(wèn)題解決與真實(shí)生活遇到的問(wèn)題解決有機(jī)結(jié)合起來(lái)，融為一體；還在于學(xué)習(xí)者理解知識(shí)的程度是否到位、是否養(yǎng)成習(xí)慣.要找到初高中物理學(xué)習(xí)銜接的切入點(diǎn)，提高高中物理學(xué)習(xí)入門(mén)的有效性，可以從“薩奇曼探究模式”中得到一些啟發(fā).

二、薩奇曼模式的啟發(fā)

所謂薩奇曼模式，即美國(guó)教學(xué)法專(zhuān)家理查德·薩奇曼教授的探究模式.其核心是，試圖將學(xué)生在學(xué)校中學(xué)習(xí)的問(wèn)題解決與真實(shí)生活遇到的問(wèn)題解決統(tǒng)一起來(lái)，讓學(xué)生掌握科學(xué)家用以組織知識(shí)形式形成原理的各種方式，教會(huì)學(xué)生進(jìn)行探究的一般程序即掌握探究的技巧.

薩奇曼對(duì)探究理解知識(shí)點(diǎn)的思考（維）模式，抓住了“真正理解”高中物理知識(shí)的根本點(diǎn)，也是初高中物理學(xué)習(xí)的順利銜接的切入點(diǎn).課堂上不論是高中物理概念、規(guī)律還是物理模型及物理模型組合等知識(shí)點(diǎn)的真正理解，都需要思考：①某個(gè)知識(shí)點(diǎn)是為了解決什么問(wèn)題（包括在知識(shí)的邏輯鏈條上的地位和作用），對(duì)應(yīng)著生活中具體的什么現(xiàn)象中所存在什么問(wèn)題；②某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的來(lái)源是什么，抽象成理論的過(guò)程是什么，在生活實(shí)踐中找到原型形成對(duì)比；③某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的具體條件、具體內(nèi)容或含義及在所建構(gòu)的知識(shí)體系中的地位；④某個(gè)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用到具體問(wèn)題的注意事項(xiàng).

知識(shí)來(lái)自于實(shí)踐，在實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)中理性化，離開(kāi)實(shí)踐中的問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)理解知識(shí)，會(huì)成為無(wú)本之木，表現(xiàn)為：弄不清其下存在什么基礎(chǔ)、其本身是什么內(nèi)容、其上有什么發(fā)展，這是初高中物理學(xué)習(xí)不能順利銜接的占比最高的原因；理性化的知識(shí)更接近實(shí)際問(wèn)題的本質(zhì)，更能指導(dǎo)實(shí)踐，高中物理知識(shí)探究離開(kāi)了生活中的實(shí)際問(wèn)題，就失去尋找問(wèn)題本質(zhì)的切入點(diǎn)和橋梁.因此，將高中物理知識(shí)所涉及的問(wèn)題解決與真實(shí)生活遇到的問(wèn)題解決有機(jī)統(tǒng)一起來(lái)進(jìn)行思考，并將這樣的模式養(yǎng)成習(xí)慣，才會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的理解深入的行為，提高高中物理學(xué)習(xí)入門(mén)的有效性.

三、以質(zhì)點(diǎn)、參考系、位移、時(shí)刻四個(gè)概念為例

機(jī)械運(yùn)動(dòng)是高中物理運(yùn)動(dòng)學(xué)中的第一個(gè)概念，是運(yùn)動(dòng)學(xué)所有知識(shí)的起點(diǎn)，即一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體位置的改變.科學(xué)上要精確定量描述一個(gè)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，需要抓住“物體”“位置”“相對(duì)”“改變”“時(shí)間”等關(guān)鍵詞作為切入點(diǎn)，由“物體”引出質(zhì)點(diǎn)概念，由“位置”引出坐標(biāo)系概念，由“改變”引出位移概念，由“隨時(shí)間”引出時(shí)間、時(shí)刻概念.在這些概念基礎(chǔ)上再學(xué)習(xí)探究“運(yùn)動(dòng)的快與慢”，再探究“直線運(yùn)動(dòng)勻變速的規(guī)律”，一直再往下探究等等.可見(jiàn)質(zhì)點(diǎn)、參考系、位移、時(shí)刻四個(gè)概念的學(xué)習(xí)理解，是解決高中物理“萬(wàn)事開(kāi)頭難”之難的關(guān)鍵，基于薩奇曼模式和邏輯來(lái)學(xué)習(xí)來(lái)理解質(zhì)點(diǎn)、參考系、位移、時(shí)刻等，對(duì)學(xué)習(xí)者尤其是中差生初高中物理學(xué)習(xí)銜接、對(duì)高中物理學(xué)習(xí)入門(mén)就有了一個(gè)實(shí)實(shí)在在的著力點(diǎn).

（一） 質(zhì)點(diǎn)

要研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)、規(guī)律，將其進(jìn)行理論化（運(yùn)用數(shù)學(xué)的工具、函數(shù)圖象、函數(shù)關(guān)系、數(shù)學(xué)的運(yùn)算規(guī)則來(lái)描述），就一定要涉及精確定量地描述某個(gè)“物體”及其“位置”等問(wèn)題.而任何一個(gè)實(shí)際物體都存在形狀和大小，假如給你一個(gè)實(shí)際的物體作為研究對(duì)象，比如研究汽車(chē)兩種起動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)情況，總不可能把汽車(chē)開(kāi)到教室里吧；即使把汽車(chē)放在公路上，汽車(chē)那么大還形狀各異，哪部分代表汽車(chē)呢？以汽車(chē)的車(chē)燈？還是以汽車(chē)的排氣口？哪一點(diǎn)也做不到描述的“精確定量”.

首先生活中是這樣描述的，比如：“你們的車(chē)堵在哪里啦？南橋上”“鋤頭放在哪里？階沿上”“遙控器在哪里？沙發(fā)上”“把手提包放在柜子里鎖好”等等，生活中的這些物體都是有大小和形狀的，但我們?cè)诿枋鲞@些物體及位置時(shí)，并不關(guān)心物體的大小和形狀，因?yàn)槠浯笮『托螤钤谖覀兯枋鲈撐矬w的多個(gè)因素中非常次要，完全無(wú)足輕重，完全忽略不計(jì)了，都習(xí)慣地（無(wú)意識(shí)）把物體及位置當(dāng)成了一個(gè)點(diǎn)來(lái)對(duì)待（只是口語(yǔ)中省略了許多而不嚴(yán)格強(qiáng)調(diào)一個(gè)“點(diǎn)”而已）.

其次科學(xué)上的描述，在忽略物體的大小和形狀的同時(shí)絕對(duì)不可忽略物體的質(zhì)量（這一點(diǎn)與生活中的描述存在差異），嚴(yán)格界定從物體抽象成質(zhì)點(diǎn)，成為“理性化模型”，并描述為“用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)叫質(zhì)點(diǎn)”.我們不難發(fā)現(xiàn)“忽略次要因素，抓住主要因素”的哲學(xué)思想，都廣泛地被有意識(shí)自覺(jué)運(yùn)用到了科學(xué)上和被無(wú)意識(shí)不自覺(jué)運(yùn)用到了生活中，可見(jiàn)薩奇曼主張將這兩類(lèi)問(wèn)題不僅僅是統(tǒng)一起來(lái)解決，而且是有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)解決.

再次，利用薩奇曼的主張，來(lái)理解科學(xué)上將物體抽象成質(zhì)點(diǎn)成為“理性化模型”的條件：①當(dāng)物體的大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它所處于的背景尺度，比如地球的大小相對(duì)于地球與太陽(yáng)間的距離而言，太渺小了，完全可以忽略不計(jì)，可以看成質(zhì)點(diǎn).生活中的這種例子舉不勝舉，前面所舉的例子中，汽車(chē)相對(duì)于公路長(zhǎng)度、鋤頭相對(duì)于階沿、遙控器相對(duì)于沙發(fā)、手提包相對(duì)于柜子等等，其大小都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它所處于的背景尺度，生活中也作為一個(gè)點(diǎn)來(lái)處理的.②當(dāng)一個(gè)物體各個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)情況完全相同，物體上任何一個(gè)點(diǎn)就能代表整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，比如殲擊機(jī)在航母跑道上起飛，其每一部分運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度、時(shí)間等等完全一致，就可以把物體看成質(zhì)點(diǎn)來(lái)研究.生活中這樣的例子也很多，比如我們回家乘坐的電梯，電梯的每一部分包括每一個(gè)乘客，其運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度、時(shí)間等等完全一致，也以一個(gè)點(diǎn)來(lái)代替整個(gè)電梯來(lái)研究電梯的運(yùn)動(dòng)情況.③當(dāng)一個(gè)物體各個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)情況不相同，其中任何一個(gè)點(diǎn)就不能代表整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，比如研究地球的自轉(zhuǎn)、研究哈雷彗星彗尾的變化、研究汽車(chē)轉(zhuǎn)彎等等，均不可以看成質(zhì)點(diǎn).生活中這樣的例子就更多，比如學(xué)生常常關(guān)心：投擲出的標(biāo)槍是否頭著地、蹦床上的騰空翻轉(zhuǎn)動(dòng)作是否到位、集體韻律操比賽哪位拖了后腿等等，都屬于物體各個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)情況不相同，不能看成質(zhì)點(diǎn).

（二）參考系（坐標(biāo)系）

質(zhì)點(diǎn)把實(shí)際物體抽象成沒(méi)有大小、沒(méi)有形狀、只有質(zhì)量的點(diǎn)這樣一個(gè)理想模型，解決了便于機(jī)械運(yùn)動(dòng)理性化的研究對(duì)象的問(wèn)題，但還不能精確定量描述質(zhì)點(diǎn)的位置及位置改變.那么質(zhì)點(diǎn)的位置又該如何來(lái)描述呢？

首先，生活中是這樣描述的.比如，在農(nóng)村問(wèn)路通常得到這樣的回答：“順著這條路往前走，前面有座小橋，過(guò)橋右拐順小河往上走有棵麻柳樹(shù)，再往前面第一家就到了.”這句話中我們可以解讀出一些信息：?jiǎn)栐挼亍⑿?、麻柳?shù)等屬于參照物，順著這條路、順小河、再往前等屬于方向，無(wú)意間用到了參考系來(lái)描述人的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景.

其次，科學(xué)上的描述.物體的運(yùn)動(dòng)和靜止是相對(duì)的，要描述一個(gè)物體的位置和運(yùn)動(dòng)情況，要選定某個(gè)其他物體作參考，這個(gè)被選作參考的物體叫作參照物，也稱為參考系.為了精確定量描述質(zhì)點(diǎn)的位置及位置變化，從數(shù)學(xué)上引入坐標(biāo)系，即在選定參考系的基礎(chǔ)上建立一個(gè)坐標(biāo)系（包括一維坐標(biāo)、二維坐標(biāo)、三維坐標(biāo)、平面極坐標(biāo)、立體的球坐標(biāo)軸坐標(biāo)等等）.

再次，生活中的描述只是對(duì)參照物一種朦朧的意識(shí).科學(xué)上的描述則是在參照物基礎(chǔ)上利用坐標(biāo)系（理想化的參考系）精確定量.但二者在描述的思維方法上完全一致，以生活中涉及的參照物來(lái)理解科學(xué)上利用坐標(biāo)系（參考系）來(lái)精確定量，基于“精確定量”就顯得非常必要.

（三）位移

在理解質(zhì)點(diǎn)、坐標(biāo)系（參考系）這兩個(gè)概念的基礎(chǔ)上，就需要引入位移概念精確定量描述質(zhì)點(diǎn)的位置變化了.但是生活中描述物體的位置變化與科學(xué)中物體的位置變化，存在較大的差異，假如沒(méi)有刻意對(duì)生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行梳理、鑒別、反過(guò)來(lái)再認(rèn)識(shí)，很容易弄巧成拙，不但不能促進(jìn)反而干擾對(duì)位移概念的理解.

首先，生活中描述位置變化，存在著口頭“簡(jiǎn)略的描述”和“詳盡的描述”兩種情況.比如，“今天溜達(dá)可能走了兩公里”，這句話中沒(méi)有“方向”也沒(méi)有具體“路線”，只是模糊的路程概念；又比如，“那輛車(chē)只有往后倒兩個(gè)磚的位置這輛車(chē)才過(guò)得去”，這句話中包含有“方向”“直線”“長(zhǎng)度”等信息.

其次，科學(xué)上用位移來(lái)描述，從初位置到末位置的一條有向線段來(lái)描述，有向線段的長(zhǎng)度表示位移的大小，其方向表示位移的方向.質(zhì)點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)，取其正向建立一維坐標(biāo)系，并確定初末位置坐標(biāo)x1，x2，即可解出位移大小Δx=x2-x1和正（代表位移方向與所取正向相同）負(fù).質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)、空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移也一樣定量精確描述.

再次，介于生活中描述位置變化偏重路程概念，小學(xué)初中也一直在應(yīng)用路程概念，對(duì)位移的理解的干擾作用特別大.一方面，物體在長(zhǎng)距離長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，位移與路程的差異很大，要反反復(fù)復(fù)強(qiáng)化對(duì)位移與路程的區(qū)別；另一方面，物體在短距離短時(shí)間內(nèi)（尤其在很短很短）的運(yùn)動(dòng)，位移概念與路程概念差異就大大縮小，理解起來(lái)就非常容易了.實(shí)際上位移是為了描述物體在短距離短時(shí)間內(nèi)（即瞬時(shí)）的運(yùn)動(dòng)而引入的概念，因此在第一次接觸位移概念時(shí)非常有必要調(diào)整學(xué)習(xí)的思路：生活中長(zhǎng)距離長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)→路程概念→生活中短距離短時(shí)間的運(yùn)動(dòng)→比如“那輛車(chē)只有往后倒兩個(gè)磚的位置這輛車(chē)才過(guò)得去”→包含有“方向”“直線”“長(zhǎng)度”等信息→位移概念→位移概念擴(kuò)展→一維坐標(biāo)系定量計(jì)算大小和方向→擴(kuò)展到平面坐標(biāo)系定量計(jì)算大小和方向，再反過(guò)來(lái)與路程的區(qū)別來(lái)鞏固理解位移概念.

（四）時(shí)間與時(shí)刻

生活中時(shí)間與時(shí)刻混為一談，都由“時(shí)間”兩個(gè)字來(lái)描述，但科學(xué)上則要嚴(yán)格區(qū)分.先從圖1中讀出理解形成印象，什么是時(shí)間什么是時(shí)刻，再?gòu)膱D2中認(rèn)真區(qū)分哪一個(gè)指時(shí)間、時(shí)間多長(zhǎng)、哪一個(gè)指時(shí)刻，再反過(guò)來(lái)從圖1中加深對(duì)時(shí)間與時(shí)刻關(guān)系的理解，努力克服生活中的時(shí)間的影響，再加強(qiáng)題目訓(xùn)練，效果都很好.

綜上所述，從涉及高中物理的第一個(gè)概念起，就將高中物理知識(shí)所涉及的問(wèn)題解決與真實(shí)生活遇到的問(wèn)題解決有機(jī)統(tǒng)一起來(lái)進(jìn)行思考，將知識(shí)的理解真正到位并養(yǎng)成習(xí)慣，才會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的理解深入的行為，提高高中物理學(xué)習(xí)入門(mén)的有效性，實(shí)現(xiàn)初高中物理學(xué)習(xí)的順利銜接.