周長春

摘 要：教學內(nèi)容要與學生的一般認知能力、一般生活經(jīng)驗、具體學科思維特點、具體學科先備知識技能相適切.教學要遵從學生的認知規(guī)律，要在事先了解學生原有認知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，幫助學生加強新舊知識經(jīng)驗之間的聯(lián)系.

關(guān)鍵詞：教學內(nèi)容；適切性；認知能力；生活經(jīng)驗；學科思維；先備知識

教學內(nèi)容適切性是教學內(nèi)容選擇、組織、表達與學生的學習準備之間的適合性質(zhì)和程度.學習準備是指學生原有的知識水平或心理發(fā)展水平對新的學習的適應性[1].基于教學內(nèi)容適切性的高中物理教學案例研究，就是要解決教學內(nèi)容的適切性問題.

加速度是運動學中極為抽象的概念，趙凱華明確指出：“這是人類認識史上最難建立的概念之一，也是每個初學物理的人最不易真正掌握的概念.”[2]著名哲學家羅素評價道：“加速度的基本重要性，也許是伽利略所有發(fā)現(xiàn)中最具有永久價值和最有效果的一個發(fā)現(xiàn).”愛因斯坦指出：“今天我們難以估量，在精確地建立加速度概念的公式并且認識它的物理意義時，該顯示出多么大的想象力.”[3]如何搞好加速度等核心概念教學，引導學生避免高一剛?cè)雽W就出現(xiàn)物理學業(yè)上的新兩極分化門檻，需要智慧和方法.

一、教學內(nèi)容要與學生一般認知能力相適切

不同個體的一般能力在表現(xiàn)早晚、發(fā)展水平、認知結(jié)構(gòu)以及不同性別等方面表現(xiàn)出極大差異，教學內(nèi)容要以大多數(shù)學生認知發(fā)展水平的一般特點為基礎(chǔ)，選擇、組織、設(shè)置恰當?shù)男问匠尸F(xiàn)相應的學習內(nèi)容.“基礎(chǔ)性”是評價教學內(nèi)容與學生一般認知能力適切性的一個重要指標，同時，教學內(nèi)容應盡量滿足不同層次學生的發(fā)展需求，實現(xiàn)每個學生都得到最大限度發(fā)展的學科教育，著力做到在滿足促進學生全面充分發(fā)展的同時又滿足“層次性”要求；根據(jù)維果茨基最近發(fā)展區(qū)理論，教學必須超越學生已有水平，走在發(fā)展的前面[4]120，因此教學素材選擇、組織、表達要為創(chuàng)設(shè)最近發(fā)展區(qū)服務.

從初中的定性、具體、感性到高中的定量、抽象、理性，物理課程跳躍很大.

高一是學生的抽象邏輯思維由經(jīng)驗型向理論型水平轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵期，到了高二這種轉(zhuǎn)化初步完成[4]118.但剛?cè)雽W的高一學生的抽象思維在很大程度上還屬于經(jīng)驗型，他們的抽象邏輯思維需要感性經(jīng)驗的直接支撐，因此，在高一要搞好高中與初中課程銜接，促進學生由經(jīng)驗型向理論型水平轉(zhuǎn)化.

加速度是在研究落體運動規(guī)律時提出來的，當時還沒涉及減速運動.關(guān)于“自由落體”整個概念形成過程中，一共有6次重要進展.學者研究表明，學生與物理學家共同體掌握“自由落體運動”都經(jīng)歷了漸進期、高原期和突變期[5]，因此，加速度概念的教學不能一步到位，它必須經(jīng)過一系列的漸進式學習與問題解決才能完成.

由于學生物理學習的進程與人類研究物理學的進程相似，這就要求教育者在給學生引入新科學學習內(nèi)容之前，必須搞清歷史上科學家探索內(nèi)容的過程、遇到的困難和怎樣克服這些困難的，搞清科學發(fā)展過程中與該學習內(nèi)容相關(guān)的各種錯誤的前科學概念、觀念，為學生設(shè)計出能夠經(jīng)歷科學探究活動和過程的課程實施計劃和結(jié)構(gòu).基于此，《新概念高中物理讀本·第1冊》[6]第一章“質(zhì)點運動學”前五節(jié)分別是：“過程 變化率及其圖解表示、運動及其時空描述、速度 加速度、 質(zhì)點的直線運動、矢量”， 這樣既先補充了學生數(shù)學方面準備的缺陷，又為化解平均速度、瞬時速度和加速度的教學難點做好了鋪墊，針對單向的直線運動來定義速度，與初中物理很好地銜接起來，淡化了位移、速度和加速度的矢量性，其編排思路與思想值得我們感悟與借鑒.

關(guān)于加速度，在不同的學習階段，解決的主要問題不同，見表1.

在課程標準關(guān)于《運動的描述》學習中，筆者認為學生至少需跨越四個臺階：描述位置變化——矢量的臺階、平均速度——等效的臺階、描述速度變化快慢——比值定義法的臺階、用圖像描述運動信息——圖像物理意義的臺階.而在加速度的學習過程中均會涉及這四個臺階，跨過了這四個臺階，才能避免新入學就出現(xiàn)物理學業(yè)上的新兩極分化.

粵教版必修1先重點搞懂加速到某一速度和由某一速度減小到0，至于由某一速度先減小到0后再反向加速類的問題，粵教版將其納入必修2“豎直方向的拋體運動”中重點解決.粵教版的編排，更有助于分解加速度的學習臺階.

二、教學內(nèi)容要與學生一般生活經(jīng)驗相適切

學生生活經(jīng)驗是課程教材開發(fā)的出發(fā)點，生活經(jīng)驗在教學內(nèi)容中主要體現(xiàn)為素材選擇和情境創(chuàng)設(shè)，選擇教學素材、創(chuàng)設(shè)學習情境需要遵循目的性、真實性、多樣性、均衡性四個原則.評價教學內(nèi)容與學生一般生活經(jīng)驗的適切性也要從四個原則出發(fā)，使教學素材的選擇和學習情境的創(chuàng)設(shè)不明顯偏向某個群體，做到與學習內(nèi)容的目的密切相關(guān)、與學生日常生活中經(jīng)歷的或者所聞所見的現(xiàn)象等生活經(jīng)驗真實相符、與學生生活經(jīng)驗的多樣性相連.

各學科課程標準都強調(diào)學生生活經(jīng)驗的重要性，物理教學特別強調(diào)凸顯從生活走向物理，強調(diào)情境創(chuàng)設(shè)的生活性，努力做到“復雜問題簡單化，簡單問題理性化，理性問題具體化”.教學內(nèi)容應有利于引導學生利用已有的知識與經(jīng)驗，主動探索知識的發(fā)生與發(fā)展.提供給學生的素材是越貼近學生生活、聯(lián)系社會實際等越熟悉越典型的素材越適切.素材過多會淹沒物理問題的主題和本質(zhì)，關(guān)鍵要對展示的素材進行深度挖掘，盡量用情境熟悉、現(xiàn)象典型、源于生活的素材凸顯物理問題的本質(zhì).高一學生積累了豐富的運動素材，如有觀察飛機飛過上空的感覺、騎自行車上坡減速（下坡加速）體驗、跑步起跑加速的經(jīng)歷、公交車啟動與剎車（緩緩進站與緊急剎車）等乘車的經(jīng)歷與體驗、乘坐扶梯（電梯）的經(jīng)歷與體驗、觀察到摩托車比卡車啟動快.引用看似熟悉的素材，如從電視里才能間接感知火箭發(fā)射、賽車的啟動用于教學，效果不會很好，而對大多數(shù)農(nóng)村中學的學生而言，通過電視也很難感知火車加速、飛機降落，人教版必修1編入了“汽車和火車的速度都在增加，但速度增加的快慢不一樣”的素材，其均衡性弱，并不適合于大多數(shù)學生.而粵教版利用“飛機勻速飛行、汽車從靜止啟動、運動員沖刺后的速度變化”三個素材較好地凸顯了素材應用的目的性、真實性、多樣性和均衡性.

三、教學內(nèi)容要與學生具體學科思維特點相適切

評價教學內(nèi)容總是與具體學科相關(guān)，不同具體學科具有自身的（信息加工、理解、記憶和交流有關(guān)的心理活動）學科思維特點.同時，與一般認知能力一樣，具體學科思維發(fā)展也表現(xiàn)出一般性和個體差異性，同時按照維果茨基的最近發(fā)展區(qū)理論，也要考慮到發(fā)展性.因此，教學內(nèi)容與具體學科思維特點適切性的評價指標，也從“基礎(chǔ)性、層次性和發(fā)展性”等三個方面進行：基礎(chǔ)性指教學內(nèi)容應該符合相應學科大多數(shù)學生的學科思維特點；層次性指教學內(nèi)容應該考慮到相應學科不同學生思維發(fā)展特點的個體差異；發(fā)展性指教學內(nèi)容要為相應學科不同思維水平的學生均預留發(fā)展空間.

思維是智力與能力的核心，物理思維是物理智力活動的核心.物理思維不僅具有抽象性，而且具有形象性，形象思維是物理思維的先導，抽象思維是物理思維的核心，在具體的物理思維中往往兩種思維同時并存，并且相互作用、相互補充[7].高中物理研究對象多，動態(tài)思維多，理想模型多，所涉及的研究對象和研究過程多是利用理想化的方法建立理想化的研究對象和理想化的研究過程.因此，應在初中學生已有的初步分析、概括能力的基礎(chǔ)上，突出抽象、概括，以及科學推理能力的培養(yǎng).

四、教學內(nèi)容要與學生具體學科先備知識技能相適切

建構(gòu)主義認為，學生具有豐富的知識經(jīng)驗，往往能夠借助已有知識經(jīng)驗和相應的認知能力，對某些沒有見過的問題形成合乎邏輯的假設(shè)，并做出某種解釋.在教育教學中應該將學生已經(jīng)具有的先備知識技能作為新內(nèi)容的生長點，引導學生在已有知識經(jīng)驗基礎(chǔ)上學習新知識技能.因此，組織教學內(nèi)容時，要事先了解學生原有認知結(jié)構(gòu)中知識經(jīng)驗的狀態(tài)，幫助學生加強新舊知識經(jīng)驗之間的聯(lián)系.

高一開始就是運動學，涉及六個物理量和大量矢量，數(shù)學跟不上，且物理學習中的矢量、斜率、三角函數(shù)、幾何都是先于數(shù)學的學習.“位移”“平均速度”的概念與初中所獲得“路程”“速度”是標量這一前概念有較大的思維跨度.接著還要跨越“瞬時速度”和“加速度”的門檻，整章難度極大.高中與初中物理對應的物理量（概念）的主要差異見表2.

弄清為什么要引入平均速度，對把握平均速度學習的難度與廣度非常重要.事實上，對于非勻變速以外的曲線運動，平均速度是不能描述物體運動的平均快慢的.筆者認為高中階段學習平均速度主要基于以下六點：一是為粗略地描述物體空間位置變化快慢的需要；二是理解瞬時速度概念的需要；三是求瞬時速度的需要；四是推導勻變速直線運動的位移-時間公式；五是理解s-t圖像圖線割線和切線斜率的需要；六是研究勻變速運動的需要.其中前四個需要是基本需要.

弄清為什么要引入（平均）加速度，同樣非常重要.筆者認為高中階段學習平均加速度主要基于以下五點：一是描述速度變化快慢的需要；二是理解瞬時加速度概念的需要；三是理解v-t圖像圖線割線和切線斜率的需要；四是研究勻變速直線運動的需要；五是研究勻變速曲線運動的需要.其中前四個需要是基本需要.

學習運動的描述時的主要思維障礙是相關(guān)概念的干擾.一是在學習物理概念時，學生常常不能區(qū)分相鄰、相近的物理概念，如速度、加速度，考試中僅30%左右的學生能正確區(qū)分速度和加速度的概念.二是前科學概念的干擾，如初中《怎樣比較運動的快慢》學過的速度對高中《運動快慢的描述》平均速度概念的干擾.學生對“加速”一詞已有的認識，對正確理解加速度的概念會起干擾作用，為了防止“加速”對理解加速度帶來困惑，筆者在引導學生學習加速度的定義有意強調(diào)，加速度也叫作速度的變化率，并在板書中著力凸顯，即a=.

由于“加速度”的內(nèi)容編在“力學”之前，因此，對加速度矢量性的認識就更困惑.各版本對加速度為什么有方向均沒說清楚.筆者認為加速度矢量性教學可像《新概念高中物理讀本》一樣，先淡化處理，事實上伽利略當時研究落體運動規(guī)律提出加速度的概念時，并沒有意識到加速度是矢量.也可按以下四步解決：第一步，設(shè)計問題串：一物體靜止在水平面上，以加速度1m/s2做勻加速運動，10s后的速度是多大？若不指明加速的方向，能判斷10s末物體的運動方向嗎？若向東加速，則10s末物體向哪個方向運動？第二步，引導學生得出加速度不僅有大小，還有方向，是矢量；第三步，再以直線運動為例，說明加速運動、減速運動加速度的方向與運動方向的關(guān)系；最后，用人教版的素材，分析速度變化的方向與加速度方向的關(guān)系.

參考文獻：

[1]王曉麗，等.教材適切性評價指標體系的理論及實證研究[J].課程·教材·教法，2014（10）：40.

[2]趙凱華，羅蔚茵.新概念物理教程·力學[M].北京：高等教育出版社，2006：18.

[3]中華人民共和國教育部師范司.運動學[M].北京：人民教育出版社，1999：22-23.

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[5]母小勇，馬娜.學生與物理學家共同體概念形成過程相似性[J].課程·教材·教法，2015（3）：73.

[6]趙凱華，張維善.新概念高中物理讀本（第一冊）[M].北京：人民教育出版社，2006：1-35.

[7]田世昆，胡衛(wèi)平.物理思維論[M].南寧：廣西教育出版社，1996：15.