摘要：通过对高中物理各单元思维障碍的统计分析，尝试在认知冲突中进行知识结构的构建，重视程序性知识的积累，并使之有序化，提高教学有效性。

　　关键词：思维障碍 知识构建 程序性知识 教学有效性

　　如何教得有效，如何学得有效是教育长期关注的核心问题。

　　笔者运用两年时间，通过在单元复习课中采用“学案导学”教学模式，引导学生整理知识结构，分析思维障碍，并就高中物理各单元知识思维障碍对三个教学班近120人进行统计分析。

　　在此基础上，结合建构主义认知理论，在教学实践中尝试在认知冲突中进行知识结构的构建，重视学生程序性知识的积累，并使之有序化，提高学生解决问题的能力，实现“有效教学”。

　　物理认知结构是学生头脑中拥有的物理知识结构，是学生对物理世界的观念的加工和组织。

　　众所周知，房子建造之前首先要进行地质勘探，在教学中就是要了解学生原有的知识结构(前概念)。房子地面上的建造过程最起码要经历两个阶段。第一阶段是主体框架施工，一层一层往上造，相当于新课学习;主体框架施工完成后，需要排布管、线，进行装修，相当于单元复习(模块复习)。

　　与房子的建造类似，物理认知结构的构建过程也可以分为两个阶段。第一阶段是某一知识点(单元)知识结构的构建阶段。这一阶段的重点是夯实基础，因为只有知识结构的主要框架牢固而稳定，知识结构在丰富和完善的过程中才不会“变形”，甚至“倒塌”。

　　一、在原有知识结构上，让学生参与思维加工活动，构建物理概念

　　事实上，概念习得的过程是一个从具体物理现象中逐级抽取本质特征的过程。

　　如：高中物理的第一个概念——质点。列举：①研究列车从上海开到北京的运动(动画展示);②研究地球绕太阳公转运动(动画展示);③研究木块从斜面上滑下(实验演示)，引导学生抽取：物体的形状、大小对研究的运动无关(或几乎没有影响)或者物体各点运动情况相同这一特征，构建质点的概念。

　　列举：④研究列车通过一座桥的运动(图片展示，列车和桥的长度差别不明显);⑤研究地球的自转运动;⑥研究削球时乒乓球的转动，在例子变式使概念的本质特征得以留存，干扰因素被逐一排除。

　　《电场》中，电势、电势能的概念一直是学生的思维障碍。

　　步骤一：运用类比学习抽象概念

　　电势能类比重力势能;电场力做功与电势能的变化关系类比重力做功与重力势能的关系，通过类比思维方法把电势能概念纳入到认知结构中。

　　电势的概念也是与电场强度类比而来，但“一些概念不是理解得很透彻”、“电势有正负，是一切正的电势都大于负的，还是比较它们的绝对值?”、“负电荷从A到B，外力作负功，A点电势是否一定较高?”大部分学生仍然对电势概念的认知存在障碍。

　　步骤二：让学生参与思维加工过程

　　与电场强度的定义一样，对电势的定义在类比的基础上，进行“稀释还原”教学，让学生参与思维加工过程。 将理想化的正检验电荷放入电场中一点，分析Ep/q。 改变检验电荷的电荷量，分析Ep/q。 将电荷换成负检验电荷，放入电场中同一点，分析Ep/q。 改变检验电荷的电荷量，分析Ep/q。 改变电场中的位置，分析Ep/q。 学生得出结论：不论正、负检验电荷，Ep/q为恒量。一般情况下，不同的点，Ep/q不同。 我们把放入电场中某一点的电荷的电势能跟它的电量的比值，叫做这一点的电势，用φ表示。它反映了电场具有的性质，与q的多少，正负，甚至检验电荷是否存在都没有关系。

　　让学生经历一次与电场强度类似的过程，有助于电势概念的习得。

　　步骤三：在变式中深化对概念的理解 根据电势定义，分析正点电荷周围电势。 根据电势定义，分析负点电荷周围电势。 顺着电场线移动正点电荷，通过分析电势能的变化，判断电势的变化。 顺着电场线移动负点电荷，通过分析电势能的变化，判断电势的变化。 ……

　　在具体的情境中，以问题的形式分析电势和电势能，从而得出顺着电场线电势逐渐降低;正点电荷周围电势为正，负点电荷周围电势为负(无穷远处电势能为零)，深化了电势的概念。

　　二、重视程序性知识的积累

　　现代认知心理学根据知识的不同表征方式和作用，将知识分为陈述性知识和程序性知识。陈述性知识是个人具有有意识的提取线索，因而能直接陈述的知识，主要解决“是什么”和“为什么”一类的问题;程序性知识是个人没有有意识的提取线索，只能借助某种作业形式间接推测其存在的知识，主要用来解决“怎么做”的问题。

　　在物理教材中，陈述性知识处于显性状态，具有比较严谨的结构，而程序性知识常常处于隐性状态，不易被关注。其中，程序性知识中的一类——认知策略，教材中几乎没有痕迹。

　　如果在学习中只关注“是什么”和“为什么”一类的问题，而对“怎么做”以及“怎样去思考”、“怎样去学习”这类问题很少涉及，那么必然会出现“上课时听得懂老师的讲课，回到家也及时复习了，可是论到自己做题，总觉得无从下手，进行受力分析之后，如果物体一多，就不知道如何分析，也不知如何合理地把整体法和隔离法相结合来解题”。

　　《力和力的平衡》24份复习记录表中有14份提及“受力分析”，《牛顿运动定律》中“整体法和隔离法的使用”，《圆周运动》中“公式掌握不熟练，不知道该用哪个公式，不能很快列出方程。”……纵观学生思维障碍典型实例，绝大部分列举问题属于程序性知识的构建不足。

　　如何积累程序性知识呢?

　　方法一：明确对程序性知识的要求

　　由于程序性知识的隐含性，学习前要进行分析和确认。如：拓展课程《摩擦力》，教材中介绍了有关概念，例题中隐含了利用平衡条件求静摩擦力的方法，在确定学习目标时就明确①会求滑动摩擦力;②会求静摩擦力。

　　方法二：在问题解决过程中，促进程序性知识的生成

通过具体情境中的问题，如： 手握住杯子时杯子受到的摩擦力(演示实验)。 筷子插在米桶中提起，筷子受到的摩擦力(演示实验)。 用弹簧秤拉水平桌面上重10N的木块，拉力依次为2N、5N，木块均不动，求桌面对木块的摩擦力?当弹簧秤的拉力增加为8N时，木块刚好被拉动。木块在运动过程中，弹簧秤示数略微减小至7.5N，求桌面对木块的摩擦力?你能计算出木块与桌面之间的摩擦系数吗? 在问题解决过程中，学生生成了程序性知识：

　　Ⅰ.如果要计算摩擦力，首先应该依据两接触面是否发生相对滑动，判断是属于静摩擦力还是滑动摩擦力?

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