摘 要：交流和學習的本質(zhì)是不同的個體利用大腦中的圖式進行對話而產(chǎn)生的信息交換過程.學生學習的根本任務是改變原有認知.教和學的前提是“教師圖式”和“學生圖式”存在交集，教和學的結果是改變學生認知的范圍和程度.圖式是教和學的連接點，學校課堂教學追求共性的教學效果.學生潛在的知識水平、學習品質(zhì)、學習能力不同，從而導致“學生圖式”的構建結果同中存異.教師研究個體和群體“物理圖式”的異變過程，研究“學生圖式”建立和變化過程中的個性和共性是“物理圖式教學”取得成功的關鍵.文章深度分析“學生圖式”的類型并揭示其成因，提出以經(jīng)驗心智模型為教學起點的“物理圖式教學”的范式及策略.

關鍵詞：物理圖式;經(jīng)驗心智模型;學習進階;有效教學;物理圖式教學;教學策略

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）08-0017-07

基金項目：廣東省教育科研“十三五”規(guī)劃課題“核心素養(yǎng)導向的初中物理課例研究”（項目編號：2019YQJK332）;廣東省教師繼續(xù)教育學會“十三五”教育科研規(guī)劃青年教師發(fā)展專項課題“初中物理教學圖式教學研究”（項目編號：QNJSKT00810）;東莞市教育科研“十三五”規(guī)劃課題“初中物理圖式教學研究”（項目編號：2017GH305）.

作者簡介：孫偉河（1983-），男，黑龍江人，本科，中學一級教師，研究方向：圖式教學研究、實驗教學研究、科學方法教育、科技創(chuàng)新教育研究.

基礎教育改革有兩句口號：中小學的教育改革“教師事關重大”，中小學的教育改革“最終發(fā)生在課堂上”.課堂上，教師教學形式和教學內(nèi)容的有效度直接決定基礎教育改革目標的實現(xiàn)程度.

在物理學科的教和學中，“物理圖式”是教和學的內(nèi)容要素，是學生新、舊知識之間的“生長點”和“聯(lián)系點”.教師研究物理圖式，是保證教、學行為有效性的必經(jīng)之路.本文通過對“物理圖式教學”進行研究，為一線教師達成精準教學的高效度提供一種理論依據(jù)和實踐方案.

1 圖式是交流認知的素材

人對客觀事物形成的認識是以圖式的方式存在并固化到大腦中.人以圖式為組塊，構成認知的經(jīng)驗系統(tǒng).交流和學習就是不同個體大腦中的圖式進行對話并產(chǎn)生交互作用.合理的圖式，是學習者個體的經(jīng)驗系統(tǒng)與新的知識進行有效“對話”的前提.

人無法對客觀事物進行系統(tǒng)、完整的感知，對客觀事物的認識總和概念本身相區(qū)別，也并非真實的客觀事物本身.不同的人對同一個客觀事物建立起認知后會形成特定的、不同的圖式.圖式包含人對客觀事物必要特征的認知，也包含因為認知方法、既往經(jīng)驗、認知態(tài)度、觀測技術、掌握材料是否豐富等差異對客觀事物產(chǎn)生特殊的認知結果，因此，圖式總存在著共性和差異.

圖式來源于客觀事物并表征了某類別事物一系列表征中的必要特征，這些必要特征構成群——“必要特征群”，然后把它定義成為概念.除了必要性，圖式還具有特殊性、階段性、迭代性以及動態(tài)變化等特征.它的形成是漸進式的容錯、修正、變化發(fā)展的過程，也是不連續(xù)的階梯式變化的過程.認知過程中的圖式產(chǎn)生三個梯階的變化：“經(jīng)驗心智模型”“概念模型”“科學模型”[1].

每個人對客觀對象構建出的特征群，往往與“必要特征群”不完全吻合，因此，學生的學習和交流過程，就是在交互圖式、完善圖式、修正圖式的進階過程.

2 物理圖式教學

在物理教學中，圖式往往在教師和學生的互動中生成.由此，可派生出幾個概念.物理圖式：所有的學習者在學習物理時對物理學的規(guī)律、概念、作用等認知的階段性狀態(tài).教師圖式：教師對學習材料認知的圖式.學生圖式：學生對學習材料認知的圖式.教學圖式：對學生圖式從迷思狀態(tài)進階到科學認知過程的系列教學措施和教學手段的總和.物理圖式教學，就是指教師遵循“物理圖式”的異變、進階規(guī)律，以“物理圖式”的改變?yōu)榛窘虒W范式的教學行動.

學生的認知結構決定學習結果的品質(zhì).教師將圖式理論運用于物理課堂教學中，不僅能夠解決教和學的問題，因為研究物理學習中的圖式，便相當于研究教與學的核心;而且通過對圖式進行深入研究和應用，促進教和學從形式層面走向認知領域.只有這樣，發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)因素才具備前提.學生在學習物理知識過程中所產(chǎn)生的物理圖式，是物理學科教和學的思維產(chǎn)物，也是解決教物理、學物理中產(chǎn)生的問題的直接作用對象.

學生的圖式可以通過訓練得到.筆者基于圖式理論的教學策略研究發(fā)現(xiàn)：圖式是一種髙級教學策略.國外最為典型的研究是對專家和新手在解決物理問題時產(chǎn)生的差異進行研究.專家與新手的區(qū)別在于他們解決自己擅長領域中的問題時所用的圖式不同.顯然，圖式教學能促進教師和學生思維的提升，改變教學的結果和品質(zhì).由此，確立圖式在教和學關系中的角色定位后，物理圖式教學的施教策略也隨之明確.

從前期的教學實踐中，筆者歸納出學生圖式有三個層次的典型問題[2]：“語言圖式構建不健康”“內(nèi)容圖式不充分、缺失、不可信、虛化替代”“形式圖式缺乏、錯誤”;學生圖式有典型的四個方面問題：“知識結構問題”“方法結構問題”“策略結構問題”“學習支架工具問題”.針對特定的問題，教師采用的教學圖式也應當不同.以經(jīng)驗心智模型為教學起點的“物理圖式教學”，抓住學生圖式問題的原點，抓住學生圖式問題的癥結，解決問題，以達成精準教學.基于上述分析，筆者認為：圖式教學的策略包含以下幾種類型.

2.1 幫助學生建立新的物理圖式

圖式知識的運用受到語言知識的限制.“形式圖式”只有在具備一定“語言圖式”“內(nèi)容圖式”的基礎上才有效.在以探究原因或找規(guī)律為類型的物理題目中，控制變量法的格式就是學生解題的必要形式圖式：（1）當……一定（相同、不變）時，……越大，……越大（小、強、明顯等）;（2）當……一定（相同、不變）時，……與……成正比（反比）.學生在答題時，只需要找出所有相關的物理量，然后進行邏輯判斷，明確哪個是原因，哪個是結果，幾個原因影響幾個結果，題目自然就迎刃而解.于是，這個高效的形式圖式深入地扎根在我們的課堂教學中，學生的解題方式也因此從被動變成主動.但是，怎么填“形式圖式”的“空”，卻是較為棘手的問題.題目中涉及的信息和學生大腦中的 “語言圖式”“內(nèi)容圖式”“形式圖式”之間存在著類似數(shù)據(jù)線接頭和插口的關系，學生只有將二者對接好，問題才能得以解決.

例題1 （2010 廣東省 18題）在探究“滑動摩擦力大小跟哪些因素有關”中從圖1中乙、丙兩組數(shù)據(jù)比較，你能得出的結論是：.

透過問題的表面，抓住問題的本征含義，該問題的解題圖式無非屬于尋找“相同點、不同點”的問題類型范疇.“相同點”“不同點”都可能成為影響某一結果的原因.所有的結果必須借用一定的測量工具或者儀器進行顯示.因此學生在解題時首先要找到測量工具（效果顯示器），順藤摸瓜就可以找到研究對象.我們的策略是找到所有涉及到的“相同點”和“不同點”，通過尋找“測量工具（測量結果）”，觀察“不同點”是否對“研究對象”產(chǎn)生影響，也就是尋找造成“不同結果”的原因究竟是否是這個“不同點”.

因此，解決探究類問題的策略就是首先從辨識圖式、逐層分解圖式開始，分三個層次展開——“語言圖式”——讀“圖”識“物”，將圖片、圖像、數(shù)據(jù)中反應的信息抽象成對應的物理量;“內(nèi)容圖式”就是尋找潛在的“相同點”“不同點”“測量工具（測量結果）以及對應的物理量”;“形式圖式”有兩點：（1）“不同點”是否對“測量工具（測量結果）”產(chǎn)生影響.若結果相同，無影響;結果不同，有影響.（2）邏輯結構與語言組織形式，即“當…越…越…”結構.

顯然，圖中的“相同點”是：毛巾面——抽象成對應物理語言——接觸面（粗糙程度），“不同點”是：重物不同——抽象成對應物理量——壓力（不是重力、質(zhì)量，因為摩擦力發(fā)生在接觸面之間，而接觸面之間談不上“重力”“質(zhì)量”），“測量工具”彈簧測力計——關聯(lián)到對應物理量——力——滑動摩擦力.測量結果——示數(shù)不同，“不同點”對“測量工具（測量結果）”產(chǎn)生影響.邏輯結構與語言組織形式表達為，當“相同點” 一定（相同、不變）時，“不同點”越大，“測量結果”越大（小、強、明顯等）;在量化的多組數(shù)據(jù)下，當“相同點”一定（相同、不變）時，“測量結果”跟“不同點”成正比（反比）.

顯然，在掌握“語言圖式”“內(nèi)容圖式”“形式圖式”后，答案便自動生成為“當接觸面粗糙程度一定時，壓力越大，滑動摩擦力越大”.如果學生的答案寫成“當接觸面粗糙程度一定時，質(zhì)量越大，滑動摩擦力越大”.倘若把滑動摩擦力和質(zhì)量關聯(lián)在一起，就反映出學生圖式中內(nèi)容圖式產(chǎn)生缺失或者出現(xiàn)錯誤.

教師幫助學生建立有邏輯意義的、必要的語言結構或者形式圖式并引導學生加以運用，雖不能解決所有相關問題，但學生會具備初步的思考方向和一般的解題方法，可最大限度地消除“不會動筆”的現(xiàn)象，這對學生學習、教師教學都有一定好處，無疑比就題論題、獨木不成林的教學方法高效得多.

復雜的結構或不熟悉的知識可能成為學生理解文字、提取信息、分析題意的障礙.學生在掌握“控制變量法”這個高級的形式圖式后，理解問題就不會囿于對單一知識點是否深刻理解.如此，解決未知問題的實際能力便得到有效提升.例如，初中階段沒有學習加速度這一物理量，但在不涉及“加速度”核心理解的問題上，形式圖式便會發(fā)揮巨大的作用.

例題2 （2005 內(nèi)蒙古包頭 24題）小明和小靜同學在研究變速運動中物體速度變化快慢（單位是m/s2）跟物體所受外力以及物體質(zhì)量的關系時，做了大量實驗，其中一次列表如下.

（1）由表1可得出的實驗結論：;

（2）由表2可得出的實驗結論：.

根據(jù)控制變量法思想，對照題干，首先找出邏輯“空位”相關物理量“質(zhì)量”“受力的大小”“速度變化快慢”，再根據(jù)表格中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)變化規(guī)律，很容易確定出答案為：

（1）當質(zhì)量相同時，物體所受外力越大，物體速度變化越快.

（或當質(zhì)量相同時，物體速度變化快慢跟物體所受外力大小成正比）

（2）當物體所受外力相同時，物體質(zhì)量越大，物體速度變化越慢.

（或當物體所受外力相同時，物體速度變化快慢跟物體質(zhì)量大小成反比）

當然，常見的形式圖式還有科學探究的七個步驟、實驗報告的結構構成、對比的分析方法等等.

2.2 幫助學生在適當?shù)木毩曋屑せ睢l(fā)展已有的物理圖式

題目和問題的意義并不在其本身，而在于解決者解讀圖式的過程之中由解決者所賦予的意義.不同的人就同一問題會根據(jù)自己獨特的“圖式群”解讀出不同的意義.學生之所以對同一個問題做出五花八門的答案，究其本質(zhì)在于學生所掌握或運用的圖式存在著較大的不同、偏差甚至錯誤.

例題3 （2010 廣東省 18題）如圖2所示，在探究“滑動摩擦力的大小與哪些因素有關”的實驗中，請你根據(jù)小明這三次實驗情況設計一個實驗數(shù)據(jù)記錄表格.

此題目在廣東省各個地市的得分率普遍偏低，學生答題形式“豐富多彩”，究其原因是缺乏必要的形式圖式.該形式圖式要素為：（1）所有相關的物理量都占據(jù)一列，一個都不能少.（2）找普遍性規(guī)律的實驗，實驗次數(shù)至少3次.（3）體現(xiàn)控制變量法思想（見表3）.

因此，根據(jù)題目給出的信息，找出相關物理量——“接觸面的種類”“壓力”“滑動摩擦力”，在表格中表達出控制變量法的思想，答案可確定為表4的形式.

學習者解決好這個問題，便等于收獲解決一類問題的法寶——“形式圖式”，同時深化對影響滑動摩擦力因素之“內(nèi)容圖式”的理解.“圖式是一種有組織的知識結構，它涉及人對某一范疇的成員所具有的典型特征及關系的認識.圖式是抽象的，它為相互聯(lián)系的觀念留有“空位”，當學習者學習該范疇中新的成員時，便能按圖式捕捉關鍵信息并填入這些空位”[3].

學生的能力在體驗過程的感受中形成.教師應當循序漸進地教學，則需要通過其他相同表征的典型問題對已形成的解題圖式進行激活和強化.如“研究液體內(nèi)部壓強大小跟液體的密度和深度的關系”時，學生運用表格表征問題的“形式圖式”，對兩種知識類比遷移，初步設計表格見表5;在教師的指引下，為了方便直接記錄實驗數(shù)據(jù)，將表格做出必要的調(diào)整，變換后的形式見表6;物理學科強調(diào)“簡潔美”，為簡便起見，表格合并變化成表7.

至此，表格設計類問題的“形式圖式”表征在學生大腦中已經(jīng)得到初步建立，教師接著通過典型習題強化、發(fā)展已有圖式.“學習者理解一類問題的本質(zhì)特征，以及解決此類問題的方法，形成解決此類問題的圖式”[4].學生頭腦中的“形式圖式”越多、越完善，則被調(diào)用的可能性越大，調(diào)用的速度越快，解題質(zhì)量也越高.當然，教師在日常的物理教學中也不妨采用盡可能多的形式圖式，運用過程性的變式教學，加強學生對每一種物理圖式的建構、理解和掌握.

2.3 幫助學生形成有辨識力的物理圖式

邏輯遷移現(xiàn)象，常常造成學生混淆不同的學習內(nèi)容.考試針對的對象常常反映在各個知識、過程、方法等 “內(nèi)容圖式”上.教學中“形式圖式”的效能固然強大，但卻不是萬能的，更不可替代“內(nèi)容圖式”的教學.教師在幫助學生區(qū)分和辨別各種相關“解題圖式”過程中，必須提防“成熟圖式范式”教學產(chǎn)生的負影響.

例題4 如圖3所示，兩位同學在水平路面上推動底部墊有圓木的木箱做勻速直線運動.以下分析正確的是

A.在木箱下墊上圓木是為了增大摩擦力

B.木箱受到推力的合力大于它受到的摩擦力

C.木箱受到的重力與地面對它的支持力是相互作用力

D.木箱受到的重力與地面對它的支持力是一對平衡力

“相互作用力”是一個典型的內(nèi)容圖式干擾項.“相互作用力”和“平衡力”的主要相似點在于“大小相等、方向相反、作用在同一直線”上，兩者的區(qū)分主要在于“是否是同一個受力物體”“2個還是3個研究對象”上，還體現(xiàn)在“同時性”等方面，當然，在初中階段不做過多探討.教師在教學中經(jīng)常強調(diào)“同一個受力物體”的是“平衡力”“2個研究對象”的是“相互作用力”“3個研究對象”的是“平衡力”.學生借助頭腦中已建立的解題圖式和解題經(jīng)驗對“是否是同一個受力物體”“2個還是3個研究對象”兩條標準對D選項進行判斷：“木箱受到的重力、木箱受到支持力”同一個受力物體，“木箱、重力（地球）、地面（地面）”3個對象.按照上述分析，顯然，D選項是正確的.教師在教學上只重視“形式圖式”的“解題圖式”，輕視結合“內(nèi)容圖式”的教學行為十分危險，其理念也是錯誤的.因此，學生已具備的解題圖式只能成為方法，而不能成為信條，無獨立思想地刻板套用.

“木箱受到的重力與地面對它的支持力是一對平衡力”這個選項幾乎每次都是標準答案的選項，在這里便是錯誤選項.學生錯在忽略分析問題的情境，此處的支持力——“直接施力物體”是圓木而不是地面;錯在對“大小相等、方向相反、同一直線、同一物體”的“形式圖式”機械掌握，“只分析選項、不結合題意”.

當然，更可怕的教學類型還有“死記硬背概念、公式”，只教“語言圖式”不教“內(nèi)容圖式”的“文科教師教理科”的現(xiàn)象，“多、快、好、省”式“考什么，講什么”的功利化的教學態(tài)度和教學方法.具有“辨識力”屬性的圖式教學，從根本上抵制諸如 “老師說過只要這樣做就對了”的怪誕教學事件發(fā)生.

D選項對傳統(tǒng)教學中的解題圖式進行無情的挑戰(zhàn).綜上探討，從一定意義上講，考試中的陷阱和教學中的應試，就是在“考”和“教”兩種模式下，對各自的圖式進行不斷較量、磨合.因此，解題圖式的發(fā)展和變化，便成為促進教師教學不斷改革的動力源，也就是利用考試指導教學的引導性之所在.

2.4 采用立體式交互式的圖式教學加固知識之間的關系強度

建構主義理論認為知識結構是網(wǎng)狀的、立體的.學生學習是利用原有的概念和命題去為新的概念以及概念之間的關系建構意義.例如：串、并聯(lián)電路的電流、電壓特點是研究復雜電路的基礎，學生如果沒有這個知識作為固著點，將失去學習后面歐姆定律、功能電路、動態(tài)電路等內(nèi)容的根基.從教學論和方法論的角度分析，“小步子教學”漸進式“一邊走、一邊鞏固”的教學策略，更符合學生的學習特點.因此，教師高效的教學設計必須是過程性變式的教學設計，必須考慮教學內(nèi)容的連續(xù)性和變換性，尤其在章節(jié)教學的各個環(huán)節(jié)和重點環(huán)節(jié)上發(fā)展出足夠用的內(nèi)容圖式來應對各種可能性和不確定性.這樣，知識的連接從一條鎖鏈變成多條鎖鏈，從一張網(wǎng)變成多張網(wǎng)，從一層網(wǎng)變成多層網(wǎng)互通互聯(lián)，內(nèi)容圖式的相互關聯(lián)強度得到增加.當然，這也揭示出為什么“題海戰(zhàn)術”會在一定程度上對提高學生的考試成績有效.

基于上述分析，教師有效的教學設計必定是多個角度、多個層面、多重意義三個維度進行考量.學生的知識體系交互聯(lián)接點越多、越牢，新知識的學習效果就越好，而“多角度”“多層面”的強化過程，就是建立三角形，擴大支撐面增加知識體系穩(wěn)定性的過程，就是“抹膠水”“綁繩子”的加固過程.所以，有效的課堂教學設計不能是孤立的，而是多節(jié)課交互作用的綜合結果.圍繞同一個中心問題，在新授課、復習課、習題課等不同的課程類型中，教師可以采用“物理圖式教學”追求更多可能的邏輯方式、展現(xiàn)形式來展開教學.

例如，在“牛頓第一定律”的教學中，我們采取如下方式，對知識結構進行網(wǎng)絡化.

2.4.1 新授課——教學設計

“協(xié)同—有序”探究模式 —— 探究牛頓第一定律

問題：實驗問題，測量小車從斜面同高度運動到許多不同平面上的距離.

獨立：學生自由實驗，得到多組不同的數(shù)據(jù).

信息：教師統(tǒng)一要求，按距離遠近將數(shù)據(jù)排序.

協(xié)同：學生按要求進行排序工作.

結果：學生發(fā)現(xiàn)新規(guī)律，阻力越小，小車運動距離越遠.進一步分析推出規(guī)律——系統(tǒng)思維，無序到有序（正向強化內(nèi)容圖式）.

教師將“力可以改變物體的運動狀態(tài)”演繹成研究“阻力對滑行距離的影響”，引導學生基于部分實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行推理，進而理解“牛頓第一定律”的形成過程，掌握新的科學方法——理想實驗法.再通過“真空不能傳聲”實驗，鬧鐘在真空罩中的聲音逐漸變?nèi)?，進行對比和類比，加深學生對推理和理想實驗法的理解.

復習課，一改新課設計簡單明了、目的明確的設計原則，著重分析為什么實驗要這樣做以及這樣做的合理性，進一步強化新知識的同化、順應和平衡過程.

2.4.2 復習課——教學設計

問題轉換探究模式——探究牛頓第一定律

問題：運動物體不受力時如何運動？

困難：現(xiàn)實中不存在，無法研究.

問題轉換1：水平方向不受力如何運動？

問題轉換2：水平方向不受阻力如何運動？

問題轉換n：水平方向阻力越來越小如何運動？——轉換思維.

實驗檢驗：設計斜面實驗，實驗，得出結論（逆向加固內(nèi)容圖式）.

“學以致用”“知識來源于生活、指導生活”是新課改不遺余力的教學目標導向.在習題課上，教師可以通過生活化的例子，加深學生對新知識的意義建構和網(wǎng)絡化內(nèi)化，使學生感受到知識不是枯燥的，知識可以解決生活中實際問題.復習課可以針對“為什么要研究”進行意義構建，圍繞“怎么去研究”推進課程程序，使新知識牢固地和原有知識和方法體系融為一體，實現(xiàn)高效教學.

2.4.3 習題課——教學設計

“假說—演繹—情景再現(xiàn)”探究模式——探究牛頓第一定律

問題：剎車突然壞了，向前滑行到停下的距離受什么影響？

收集實例：剎車壞前行駛的初速度、地面的種類、地面是否濕潤——歸納推理.

形成假說：分析歸納形成假說.

滑行距離跟初速度、接觸面的粗糙程度有關——歸納推理.

問題轉換：大小不同的阻力對水平方向上運動的距離有什么影響？

實驗檢驗：用小車從斜面上同一高度靜止下滑到不同水平面上，模擬實驗，檢驗是否發(fā)生——模擬重現(xiàn).

結論：實驗現(xiàn)象與猜想一致，說明假說正確，得出結論（檢驗內(nèi)容圖式）.

2.5 采用切合教學對象目標人群最近發(fā)展區(qū)的物理圖式組織教學

維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論認為：兒童有兩種水平，一種是現(xiàn)實所具有的實際水平，叫現(xiàn)實水平;一種是達不到、需要在教師的指導下才能達到的水平，叫潛在水平;兩種水平之間所存在的空間叫“最近發(fā)展區(qū)”.由此出發(fā)，良好的教學內(nèi)容，其目標設定必然在解決問題的實際水平和潛在水平之間，然后通過學生獨立解決和學業(yè)求助相結合的方式實現(xiàn)教學目標.最恰當?shù)慕虒W目標設定，才是學生最合理的知識生長點，才能成為學生知識進一步生成的“支架”.缺乏相對應的“支架”，認知問題表現(xiàn)為“內(nèi)容圖式”存在盲點.而無明確目標的、對學生有過高目標期待的教學預設，往往也會造成教學的失敗或無效.

例題5 （2010 廣州 14題）（1）托里拆利測量大氣壓強值實驗如圖4所示，當時的大氣壓強等于mm高水銀柱所產(chǎn)生的壓強.

從考試的統(tǒng)計結果來看，這個題的得分率很低.我們不禁反思傳統(tǒng)的大氣壓強教學——是否進行演示實驗？做了;是否觀看錄像？看了;是否進行理論分析？分析多次.為什么還會出現(xiàn)這么嚴重的問題？筆者通過與學生反復研討后，發(fā)現(xiàn)典型錯誤的解題思路（學生圖式現(xiàn)狀）.

a.物理圖式：直接背答案——標準大氣壓數(shù)值760.

錯誤類型：停留在機械的語言圖式層面.

b.物理圖式：課本上“托里拆利實驗”最初的結果是760，那么，只要是托里拆利實驗結果就一樣.

錯誤類型：內(nèi)容圖式錯誤.

c.物理圖式：750+10=760（集中錯誤），750+20=770，750+10+20=780.

錯誤類型：不正確或不完善的內(nèi)容圖式.

筆者通過反思教學不難發(fā)現(xiàn)，學生圖式建立不正確的原因在于不理解大氣壓怎么拖住水銀柱，進而影響托里拆利實驗后面的“在哪里拖住”“為什么能拖住”等等的一切分析，最終阻礙知識的正確內(nèi)化.毫無疑問，這是一個典型的“內(nèi)容圖式”建立過程存在盲點造成的低效教學.當然，教師利用“內(nèi)容圖式”教學存在多個選擇時，宜選擇更為“低位”的教學圖式，這樣無疑可以幫助更多的學困生實現(xiàn)其學業(yè)的發(fā)展.

我們能否針對“內(nèi)容圖式盲點”設計能夠產(chǎn)生“直觀的作用效果”的教學環(huán)節(jié)，讓學生相信大氣壓會對水銀柱產(chǎn)生一個向上拖的力？基于以上分析，我們設計如下實驗，讓學生可以“眼見為實”.

（1）將試管內(nèi)裝滿水，倒置在燒杯內(nèi)，放入真空罩，用真空抽氣泵抽氣，試管內(nèi)液面下降，如圖5所示.

（2）打開閥門，向真空罩內(nèi)放入空氣，恢復外界大氣壓強環(huán)境，試管內(nèi)再次充滿液體，如圖6所示.

結合實驗現(xiàn)象得出結論：（1）玻璃管中液柱產(chǎn)生向下的壓強，水從玻璃管中流出來，使燒杯中的水面上升.（2）大氣壓作用在燒杯中的水面使之下降，將液體填入剛被抽成“真空”的玻璃管中.圖7再現(xiàn)托里拆利實驗的一個場景，水銀槽中水銀液面不升也不降.則恰恰說明液柱產(chǎn)生的壓強和大氣壓強相等.如此，學生便理解大氣壓強可以通過水銀面產(chǎn)生向上的壓強托住試管內(nèi)的液體，再比較p汞柱和p0的大小關系，托里拆利實驗難點便分解成相對應的幾個可以“理解”的“支架”，降低學生理解的難度，學生“跳一跳摘到桃”，使新知識更易接受.

物理是建立在實驗基礎上的學科，學科性質(zhì)決定實驗教學的必要性和重要地位.實驗教學最大特點就是以“動作化的現(xiàn)象”顯示物理量的存在.教師合理預設實驗步驟，通過特定的“動作承載體（效果顯示器）”，揭示物理量的存在和作用，就可以成為分析問題的“有力支撐（內(nèi)容圖式）”.顯然，遵循圖式教學規(guī)律的實驗教學是提升實驗教學有效性的關鍵.有效實施實驗教學，在恰當?shù)牡胤讲鸾饨虒W難點，建立合適的針對新知識的“內(nèi)容圖式”生長點，不失為突破教學難點的一個重要手段.

反思2010年廣州中考物理，我們感慨：如果沒有恰當?shù)摹皟?nèi)容圖式”做支撐，當課堂有效性降為0時，不僅“傳遞—接受”教學方式是機械的、無意義的，就算“活動式教學”，擁有再多的活動表現(xiàn)形式，再花式的教學手段，都不可能幫助學生實現(xiàn)有意義的學習，所有的課堂教學都成為徒勞.而針對“內(nèi)容圖式”教法的變革，其核心是必須針對學生圖式中內(nèi)容圖式的“盲點”“錯點”和“瘦點”實施教學手段，讓學生獲得可依附的、更穩(wěn)定的、更好的知識生長點，獲得“支架”來開展教學.

當然，物理學科作為一種典型性的綜合性學科，物理圖式與其他學科圖式之間存在交融.學科之間的交融亦模糊能夠拓展物理圖式的邊界.

3 “物理圖式教學”提升課堂教學的有效性

新教師——學習圖式教學，骨干教師——模仿圖式教學，名師——創(chuàng)造、創(chuàng)新圖式教學.“學圖式”，教師掌握知識聯(lián)系的本質(zhì)，就獲得解決“學生如何才能真正學會、學到”這一教學問題的工具、策略和方法，提高教師的教學能力;“用圖式”，指導并改進教師的教學實踐，極大地優(yōu)化教師教學的經(jīng)驗系統(tǒng);深入研究圖式，“評圖式”“建圖式”，又反饋于教學，使教師不斷豐富、改進教學策略，形成良性循環(huán)，有利于學生進行深度學習，促進新課程改革堅實、有效地落實到課堂教學中，提高教學的有效性，實現(xiàn)學生學和教師教的“雙贏”[5].

參考文獻：

[1]孫偉河.經(jīng)驗心智模型 概念模型 科學模型——概念進階學習的三級圖式[J].中學物理，2020，38（02）：6-11.

[2]孫偉河.以“物理圖式”為線索的科學方法教育教學研究[J].中學物理教學參考，2016，45（18）：17-19.

[3]呂俊君.問題圖式在物理習題教學中的應用[J].物理通報，2019（S2）：18-22.

[4]陳剛，舒信隆.問題圖式在物理問題解決教學中的應用[J].課程·教材·教法，2009，29（07）：57-61.

[5]劉國良.論圖式理論在物理教學中的應用[J].物理教師，2006（12）：1-3+22.

（收稿日期：2021-01-20）