(江蘇省震澤中學(xué)，江蘇 蘇州 215200)

深度學(xué)習(xí)要求學(xué)生以內(nèi)在學(xué)習(xí)需求為動力，以理解性學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)；運(yùn)用高階思維批判性地學(xué)習(xí)新的思想和事實(shí)；能夠在知識之間進(jìn)行整體性連通，將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知體系進(jìn)行建構(gòu)；能夠在不同的情境中創(chuàng)造性地解決問題；能夠運(yùn)用元認(rèn)知策略對學(xué)習(xí)進(jìn)行調(diào)控，并達(dá)到專家程度的學(xué)習(xí)。[1]然而，在高中物理教學(xué)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)存在各種認(rèn)知困難，建構(gòu)缺乏理解性、批判性、整合性和創(chuàng)造性，遠(yuǎn)未達(dá)到深度學(xué)習(xí)的要求。所以，研究學(xué)生認(rèn)知困難的產(chǎn)生原因和化解策略，對推進(jìn)高中物理的深度學(xué)習(xí)具有重要意義。

1 思維定勢導(dǎo)致認(rèn)知困難

思維定勢在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常存在，它貯存在一個由新舊知識組成的認(rèn)知結(jié)構(gòu)之中，其積極作用表現(xiàn)為面對新知識、新問題會迅速地聯(lián)想并運(yùn)用舊知識、舊技能進(jìn)行認(rèn)知。但當(dāng)這個認(rèn)知結(jié)構(gòu)的分辨率不高時，即可出現(xiàn)新舊知識的干擾和混淆，其消極作用也容易暴露出來，在思想方法上表現(xiàn)為墨守成規(guī)，按一種模式化的思路分析和思考問題，不利于(甚至是干擾和排斥)新舊知識的同化和順應(yīng)。

在研究閉合電路中電源輸出功率隨外電阻變化的規(guī)律時，會討論如下結(jié)論：當(dāng)外電阻等于內(nèi)阻時，電源的輸出功率達(dá)到最大。筆者在單元復(fù)習(xí)時設(shè)計了以下例題。

例1:在下列4個電路中，閉合開關(guān)后哪一個電源的輸出功率最大？

解析：結(jié)果是多數(shù)學(xué)生選擇了B，學(xué)生的這種錯誤正是由于思維定勢的負(fù)遷移所致。結(jié)果表明，學(xué)生對規(guī)律的理解不夠到位，沒有注意到該結(jié)論的適用條件：內(nèi)阻是常量，外電阻是變量。正確答案應(yīng)該是A。

思維沖突下學(xué)生中出現(xiàn)的錯誤是良好的教學(xué)資源，它能催生學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)需求和動力，教師應(yīng)趁勢引導(dǎo)學(xué)生對原有認(rèn)識進(jìn)行再認(rèn)知和改造，及時反思和評價自己的思維，運(yùn)用元認(rèn)知策略監(jiān)控自己的思維活動，推動思維得以升華。[2]這樣的教學(xué)促進(jìn)了數(shù)學(xué)和物理知識的整體性連通，引導(dǎo)學(xué)生將新知識融入原有認(rèn)知體系，運(yùn)用高階思維批判性地改造原有認(rèn)知。

針對思維定勢的負(fù)遷移，在教學(xué)中應(yīng)該注意以下幾方面：(1) 通過遷移訓(xùn)練使學(xué)生打破思維定勢，必須有意識地針對學(xué)生的元認(rèn)知設(shè)計遷移訓(xùn)練，對學(xué)生的結(jié)果給予及時的反饋和評價，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行元認(rèn)知監(jiān)控。(2) 物理理論已經(jīng)把相關(guān)物理現(xiàn)象和經(jīng)驗(yàn)概括化了，比個別經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)更具有普遍性。在教學(xué)中要加強(qiáng)對基本概念的深度剖析和重要規(guī)律的應(yīng)用指導(dǎo)，通過具體情境剖析物理概念的內(nèi)涵、外延，與相關(guān)概念加以區(qū)別和聯(lián)系，在規(guī)律應(yīng)用中關(guān)注適用條件、思想方法和思路，幫助學(xué)生克服思維定勢的負(fù)面影響。(3) 注重培養(yǎng)學(xué)生的概括能力。學(xué)生的概括能力是影響學(xué)生思維定勢的重要因素，如果學(xué)生具有高度的概括能力，就能概括出新舊知識、經(jīng)驗(yàn)之間的關(guān)系以及各種規(guī)律間的聯(lián)系，所以，比較應(yīng)成為學(xué)生理解和思維的基礎(chǔ)。

2 錯誤經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致認(rèn)知困難

學(xué)生在學(xué)習(xí)時往往有經(jīng)驗(yàn)性知識，這些經(jīng)驗(yàn)會以表象或概念的形式保留在記憶中，形成一個階段性的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，其中正確的經(jīng)驗(yàn)可為更高層次、更廣范圍的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。但錯誤經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生的“心理錯覺”卻會引起思維障礙，從而產(chǎn)生認(rèn)知困難。

比如物體在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，通過最高點(diǎn)的最小速度(臨界速度)的問題，很多學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，想當(dāng)然地認(rèn)為是零。教師不妨從兩方面來分析，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)對原有認(rèn)知的自我改造和認(rèn)識的自主升華：一是進(jìn)行受力分析，應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律；二是從離心運(yùn)動與近心運(yùn)動的條件切入。上述分析整合了學(xué)生多方面的知識，引導(dǎo)學(xué)生對已有知識進(jìn)行深層次加工。最終，使學(xué)生形成一個完整認(rèn)識：對于無支撐模型，過最高點(diǎn)時速度要足夠大，大到重力不足以提供向心力，有離心的趨勢，這樣物體緊貼著軌道(或使繩子繃緊)，還受到一個指向圓心的力，它和重力一起提供向心力。上述分析有助于學(xué)生將原有的碎片化知識和認(rèn)知加以整合，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。

例2：貨車以8m/s的速度在鐵路上行駛，由于調(diào)度事故，在大霧中后面600米處有一快車以20m/s的速度在同一軌道上行駛?？燔囁緳C(jī)發(fā)現(xiàn)后趕快合上制動器，但快車仍要滑行2000米才能停下來。試判斷兩車會不會相撞？

解析：很多學(xué)生從自己的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，簡單地認(rèn)為:只要計算出快車停止時與貨車的相對距離，就可以判斷快車是否與貨車相撞，結(jié)論是兩車不相撞。而事實(shí)上，當(dāng)快車速度減小到等于貨車速度時，若兩車仍未相撞，則兩車將相安無事，因此本題的關(guān)鍵在于要分析計算兩車速度相等時的相對距離。對此，教師可通過三種分析加以引導(dǎo)和糾正：一是借助數(shù)學(xué)函數(shù)；二是分析兩者的運(yùn)動過程和相對運(yùn)動情況；三是借助速度-時間圖像分析過程和臨界情況及條件。此分析過程并未增加學(xué)生負(fù)擔(dān)，因?yàn)榉治鍪窃趹?yīng)用學(xué)生的知識儲備，并實(shí)現(xiàn)了整合，提升了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

針對學(xué)生的錯誤經(jīng)驗(yàn)，通過問題觸發(fā)學(xué)生的思維，引領(lǐng)學(xué)生耐心分析、深入思考，引導(dǎo)學(xué)生糾正或摒棄原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中“先入為主”和“想當(dāng)然”的經(jīng)驗(yàn)錯覺，逐步培養(yǎng)學(xué)生“一切都需要小心求證”的良好思維品質(zhì)。通過認(rèn)知的遷移，加速知識向更高級理解的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)物理的知識梯度螺旋上升，構(gòu)建一個逐漸完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。在教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)方法指導(dǎo)、思想引領(lǐng)，引導(dǎo)學(xué)生對知識進(jìn)行更深層次的加工，推動學(xué)生能力提升，以實(shí)現(xiàn)學(xué)力進(jìn)步，甚至催生學(xué)生的創(chuàng)造和創(chuàng)新能力。

3 隱蔽信息導(dǎo)致認(rèn)知困難

在物理問題中，如果含有隱蔽信息，則可以考查和培養(yǎng)學(xué)生思維能力和判斷能力，當(dāng)然也會給學(xué)生的認(rèn)知帶來困難。

例3：一長輕質(zhì)薄硬紙片置于光滑水平地面上，其上放質(zhì)量均為1kg的A、B兩物塊，A、B與薄硬紙片之間的動摩擦因數(shù)分別為μ1=0.3，μ2=0.2，水平恒力F作用在A物塊上，如圖2所示。已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2。下列說法正確的是( )。

圖2

A. 若F=1.5N，則A物塊所受摩擦力大小為1.5N

B. 若F=8N，則B物塊的加速度為4.0m/s2

C. 無論力F多大，A與薄硬紙片都不會發(fā)生相對滑動

D. 無論力F多大，B與薄硬紙片都不會發(fā)生相對滑動

解析：本題中，“輕質(zhì)”看似一個不起眼的條件，其實(shí)它隱蔽著一個關(guān)鍵條件?！拜p質(zhì)”意味著質(zhì)量不計，紙片所受合力必定為零，A、B對紙片的摩擦力肯定大小相等，而A與紙片間的最大靜摩擦力較大，故A與紙片間不可能發(fā)生相對滑動，否則紙片的加速度將會無窮大。

有時，學(xué)生對關(guān)鍵條件不能科學(xué)解讀和科學(xué)建模，不能實(shí)現(xiàn)“已知條件具體化，文字語言數(shù)學(xué)化”，這一關(guān)鍵條件便成了一種非典型性隱蔽信息。

例4：絕緣平面上的A、B兩點(diǎn)分別固定兩個正的點(diǎn)電荷Q1和Q2，若A、B間相距為L，現(xiàn)以AB為直徑畫一個半圓弧(如圖3)，試求出圓弧上電勢最低點(diǎn)的位置。

圖3

解析：電勢最低點(diǎn)的特點(diǎn)是本題的關(guān)鍵，對其科學(xué)解讀可源于如下分析：設(shè)想一個正檢驗(yàn)電荷沿半圓弧移動，分析電場力對其做功的情況，從而得到電勢能變化的情況，進(jìn)而得到電勢變化的情況。設(shè)圓弧上P點(diǎn)電勢最低，則正檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)具有的電勢能最小，那么電荷從圓弧上其他位置移到P點(diǎn)的過程(無論是從左側(cè)還是從右側(cè))，電場力都是做正功，也就是說電荷在圓弧上其他點(diǎn)所受電場力一定存在指向P點(diǎn)的切向分量，而在P點(diǎn)電荷所受電場力恰好沿半徑方向?？梢娮プ‰姾稍陔妱葑畹忘c(diǎn)的受力特征，問題便能迎刃而解。

本題看似內(nèi)容單一，其實(shí)包含的知識容量很豐富，含有電勢、電場強(qiáng)度、電勢能、電場力做功等知識，其中還隱含了如何確定電勢高低分布的思想方法，學(xué)生正是由于不能捕捉到題中所隱含的信息，而對本題無從下手，只能“俯首稱臣”。所以，在平時的教學(xué)中要指導(dǎo)學(xué)生挖掘隱蔽信息，特別是關(guān)鍵性的隱蔽信息，并且引導(dǎo)學(xué)生對其進(jìn)行科學(xué)解讀，使學(xué)生對隱蔽信息的挖掘、解讀的意識和能力得到不斷加強(qiáng)，從而克服由隱蔽信息帶來的認(rèn)知困難。

4 結(jié)語

造成學(xué)生認(rèn)知困難的原因不止上述三點(diǎn)，依據(jù)具體原因又可細(xì)分成若干點(diǎn)，但這些都是表象。學(xué)生種種認(rèn)知困難的存在都指向一個深層次的教學(xué)現(xiàn)狀：高中物理教學(xué)普遍存在思維膚淺的現(xiàn)實(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)停留在淺表層次。膚淺化教學(xué)過程中學(xué)生的思維是低階的，分析能力和思維深刻性得不到提升，思維沒有反思性和批判性，獲得的知識不能靈活應(yīng)用，更談不上創(chuàng)造和創(chuàng)新。目前的教學(xué)并未做到以下幾點(diǎn)：教師基于學(xué)生元認(rèn)知選擇真正最具代表性的典型問題，讓學(xué)生在面對認(rèn)知挑戰(zhàn)下實(shí)現(xiàn)元認(rèn)知體驗(yàn)，通過師生對話引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，在元認(rèn)知監(jiān)控下解決認(rèn)知困難。

通過上述分析可見，要從根本上解決學(xué)生的認(rèn)知困難，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)是必然選擇，深度學(xué)習(xí)應(yīng)該成為化解學(xué)生認(rèn)知困難的總策略，同時，策劃和化解學(xué)生認(rèn)知困難又是實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的有效途徑，它們是相輔相成、相互促進(jìn)的。教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生在“問題解決”中，提高“決策能力”，形成“自我調(diào)整”的意識，逐步培養(yǎng)“批判性思維能力”。[3]另外，教學(xué)是基于元認(rèn)知理論，通過反思性教學(xué)，提高學(xué)生反思性思考的意識和行動能力，以促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，提升學(xué)生思維的深刻性。如此，學(xué)生的認(rèn)知困難便能自然而然地得到根本性化解?？梢钥闯觯疚幕庹J(rèn)知困難的具體做法都是在指向深度學(xué)習(xí)，在化解認(rèn)知困難中引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，同時，通過深度學(xué)習(xí)的推進(jìn)，提升學(xué)生自主化解認(rèn)知困難的能力，以期從根本上解決問題。