基于萨奇曼模式的初高中物理学习衔接研究:

基于萨奇曼模式的初高中物理学习衔接研究

基于萨奇曼模式的初高中物理学习衔接研究 摘 要：萨奇曼模式的核心思维是：试图将学生在学 校中学习的问题解决与真实生活遇到的问题解决统一起来. 这样就抓住了真正理解高中物理知识的根本点，找到了初高 中物理学习的顺利衔接的切入点，也就提高了高中物理学习 入门的有效性. 一、初高中物理学习衔接存在的问题 高中物理相对于初中物理，不论是知识深度、广度还是 学习能力要求都有一个大幅度的提升，定性分析更加注重细 节而过程更加清晰，定量运算过程更加复杂而要求更加精确， 强调形象思维与逻辑思维的融合，更加突出逻辑思维.由于 高一新生通常还停留在初中物理学习状态，心理上没有准备 好，在高中物理大容量高强度的思考、理解、训练面前措手 不及，甚至跟不上学习进度的例子比比皆是.因此每位高一 新生尤其是中下生，做好初高中物理的学习思维上、理解方 法上、思维习惯上的衔接，对高中物理学习尽快入门显得极 为迫切. 现行高中物理教科书，将运动学（以前也曾经将光学） 的内容放在第一章，作为学习高中物理入门的切入点.尽管专家们都认为这样编写教材，这样处理教法，相对于过去以 力的内容放在第一章，对高中物理入门的难度有所减小，但 实际情况是，高中物理学习入门的困难程度并没有因此有明 显改变，初高中物理（内容、要求、思维、方法等）衔接并 没有因此变得顺畅.事实说明了解决初高中物理学习衔接、 高中物理顺利入门问题，并不在于调整教科书中高中物理知 识的顺序，也不在于删除高中物理的某部分知识（比如只考 其中某些部分内容），而在于学习者是否从学习高中物理第 一天就在思想上真正地重视，将形象思维与逻辑思维真正融 合起来，做到课堂上所学习的问题解决与真实生活遇到的问 题解决有机结合起来，融为一体；
还在于学习者理解知识的 程度是否到位、是否养成习惯.要找到初高中物理学习衔接 的切入点，提高高中物理学习入门的有效性，可以从“萨奇 曼探究模式”中得到一些启发. 二、萨奇曼模式的启发 所谓萨奇曼模式，即美国教学法专家理查德·萨奇曼教 授的探究模式.其核心是，试图将学生在学校中学习的问题 解决与真实生活遇到的问题解决统一起来，让学生掌握科学 家用以组织知识形式形成原理的各种方式，教会学生进行探 究的一般程序即掌握探究的技巧.萨奇曼对探究理解知识点的思考（维）模式，抓住了“真 正理解”高中物理知识的根本点，也是初高中物理学习的顺 利衔接的切入点.课堂上不论是高中物理概念、规律还是物 理模型及物理模型组合等知识点的真正理解，都需要思考：
①某个知识点是为了解决什么问题（包括在知识的逻辑链条 上的地位和作用），对应着生活中具体的什么现象中所存在 什么问题；
②某个知识点的来源是什么，抽象成理论的过程 是什么，在生活实践中找到原型形成对比；
③某个知识点的 具体条件、具体内容或含义及在所建构的知识体系中的地 位；
④某个知识点应用到具体问题的注意事项. 知识来自于实践，在实践的经验中理性化，离开实践中 的问题来学习理解知识，会成为无本之木，表现为：弄不清 其下存在什么基础、其本身是什么内容、其上有什么发展， 这是初高中物理学习不能顺利衔接的占比最高的原因；
理性 化的知识更接近实际问题的本质，更能指导实践，高中物理 知识探究离开了生活中的实际问题，就失去寻找问题本质的 切入点和桥梁.因此，将高中物理知识所涉及的问题解决与 真实生活遇到的问题解决有机统一起来进行思考，并将这样 的模式养成习惯，才会产生实质的理解深入的行为，提高高 中物理学习入门的有效性. 三、以质点、参考系、位移、时刻四个概念为例（一） 质点 要研究物体机械运动的本质、规律，将其进行理论化（运 用数学的工具、函数图象、函数关系、数学的运算规则来描 述），就一定要涉及精确定量地描述某个“物体”及其“位 置”等问题.而任何一个实际物体都存在形状和大小，假如 给你一个实际的物体作为研究对象，比如研究汽车两种起动 中的运动情况，总不可能把汽车开到教室里吧；
即使把汽车 放在公路上，汽车那么大还形状各异，哪部分代表汽车呢？ 以汽车的车灯？还是以汽车的排气口？哪一点也做不到描 述的“精确定量”. 首先生活中是这样描述的，比如：“你们的车堵在哪里 啦？南桥上”“锄头放在哪里？阶沿上”“遥控器在哪里？ 沙发上”“把手提包放在柜子里锁好”等等，生活中的这些 物体都是有大小和形状的，但我们在描述这些物体及位置时， 并不关心物体的大小和形状，因为其大小和形状在我们所描 述该物体的多个因素中非常次要，完全无足轻重，完全忽略 不计了，都习惯地（无意识）把物体及位置当成了一个点来 对待（只是口语中省略了许多而不严格强调一个“点”而已）.其次科学上的描述，在忽略物体的大小和形状的同时绝 对不可忽略物体的质量（这一点与生活中的描述存在差异）， 严格界定从物体抽象成质点，成为“理性化模型”，并描述 为“用来代替物体的有质量的点叫质点”.我们不难发现“忽 略次要因素，抓住主要因素”的哲学思想，都广泛地被有意 识自觉运用到了科学上和被无意识不自觉运用到了生活中， 可见萨奇曼主张将这两类问题不仅仅是统一起来解决，而且 是有机地统一起来解决. 再次，利用萨奇曼的主张，来理解科学上将物体抽象成 质点成为“理性化模型”的条件：①当物体的大小远远小于 它所处于的背景尺度，比如地球的大小相对于地球与太阳间 的距离而言，太渺小了，完全可以忽略不计，可以看成质点. 生活中的这种例子举不胜举，前面所举的例子中，汽车相对 于公路长度、锄头相对于阶沿、遥控器相对于沙发、手提包 相对于柜子等等，其大小都远远小于它所处于的背景尺度， 生活中也作为一个点来处理的.②当一个物体各个部分的运 动情况完全相同，物体上任何一个点就能代表整个物体的运 动情况，比如歼击机在航母跑道上起飞，其每一部分运动的 位移、速度、加速度、时间等等完全一致，就可以把物体看 成质点来研究.生活中这样的例子也很多，比如我们回家乘 坐的电梯，电梯的每一部分包括每一个乘客，其运动的位移、 速度、加速度、时间等等完全一致，也以一个点来代替整个电梯来研究电梯的运动情况.③当一个物体各个部分的运动 情况不相同，其中任何一个点就不能代表整个物体的运动情 况，比如研究地球的自转、研究哈雷彗星彗尾的变化、研究 汽车转弯等等，均不可以看成质点.生活中这样的例子就更 多，比如学生常常关心：投掷出的标枪是否头着地、蹦床上 的腾空翻转动作是否到位、集体韵律操比赛哪位拖了后腿等 等，都属于物体各个部分的运动情况不相同，不能看成质点. （二）参考系（坐标系） 质点把实际物体抽象成没有大小、没有形状、只有质量 的点这样一个理想模型，解决了便于机械运动理性化的研究 对象的问题，但还不能精确定量描述质点的位置及位置改变. 那么质点的位置又该如何来描述呢？ 首先，生活中是这样描述的.比如，在农村问路通常得 到这样的回答：“顺着这条路往前走，前面有座小桥，过桥 右拐顺小河往上走有棵麻柳树，再往前面第一家就到了.” 这句话中我们可以解读出一些信息：问话地、小桥、麻柳树 等属于参照物，顺着这条路、顺小河、再往前等属于方向， 无意间用到了参考系来描述人的运动场景. 其次，科学上的描述.物体的运动和静止是相对的，要 描述一个物体的位置和运动情况，要选定某个其他物体作参 考，这个被选作参考的物体叫作参照物，也称为参考系.为 了精确定量描述质点的位置及位置变化，从数学上引入坐标 系，即在选定参考系的基础上建立一个坐标系（包括一维坐标、二维坐标、三维坐标、平面极坐标、立体的球坐标轴坐 标等等）. 再次，生活中的描述只是对参照物一种朦胧的意识.科 学上的描述则是在参照物基础上利用坐标系（理想化的参考 系）精确定量.但二者在描述的思维方法上完全一致，以生 活中涉及的参照物来理解科学上利用坐标系（参考系）来精 确定量，基于“精确定量”就显得非常必要. （三）位移 在理解质点、坐标系（参考系）这两个概念的基础上， 就需要引入位移概念精确定量描述质点的位置变化了.但是 生活中描述物体的位置变化与科学中物体的位置变化，存在 较大的差异，假如没有刻意对生活经验进行梳理、鉴别、反 过来再认识，很容易弄巧成拙，不但不能促进反而干扰对位 移概念的理解. 首先，生活中描述位置变化，存在着口头“简略的描述” 和“详尽的描述”两种情况.比如，“今天溜达可能走了两 公里”，这句话中没有“方向”也没有具体“路线”，只是 模糊的路程概念；
又比如，“那辆车只有往后倒两个砖的位 置这辆车才过得去”，这句话中包含有“方向”“直线”“长 度”等信息. 其次，科学上用位移来描述，从初位置到末位置的一条 有向线段来描述，有向线段的长度表示位移的大小，其方向 表示位移的方向.质点沿直线运动，取其正向建立一维坐标系，并确定初末位置坐标x1，x2，即可解出位移大小Δ x=x2-x1和正（代表位移方向与所取正向相同）负.质点在平 面内、空间内运动的位移也一样定量精确描述. 再次，介于生活中描述位置变化偏重路程概念，小学初 中也一直在应用路程概念，对位移的理解的干扰作用特别大. 一方面，物体在长距离长时间内运动，位移与路程的差异很 大，要反反复复强化对位移与路程的区别；
另一方面，物体 在短距离短时间内（尤其在很短很短）的运动，位移概念与 路程概念差异就大大缩小，理解起来就非常容易了.实际上 位移是为了描述物体在短距离短时间内（即瞬时）的运动而 引入的概念，因此在第一次接触位移概念时非常有必要调整 学习的思路：生活中长距离长时间内运动→路程概念→生活 中短距离短时间的运动→比如“那辆车只有往后倒两个砖的 位置这辆车才过得去”→包含有“方向”“直线”“长度” 等信息→位移概念→位移概念扩展→一维坐标系定量计算 大小和方向→扩展到平面坐标系定量计算大小和方向，再反 过来与路程的区别来巩固理解位移概念. （四）时间与时刻 生活中时间与时刻混为一谈，都由“时间”两个字来描 述，但科学上则要严格区分.先从图1中读出理解形成印象， 什么是时间什么是时刻，再从图2中认真区分哪一个指时间、 时间多长、哪一个指时刻，再反过来从图1中加深对时间与 时刻关系的理解，努力克服生活中的时间的影响，再加强题目训练，效果都很好. 综上所述，从涉及高中物理的第一个概念起，就将高中 物理知识所涉及的问题解决与真实生活遇到的问题解决有 机统一起来进行思考，将知识的理解真正到位并养成习惯， 才会产生实质的理解深入的行为，提高高中物理学习入门的 有效性，实现初高中物理学习的顺利衔接.