物理教學(xué)論文：“信息交合法”在物理教學(xué)中的實(shí)踐與反思

物理教學(xué)論文：“信息交合法”在物理教學(xué)中的實(shí)踐與反思

　　黃晶 胡亦民
　　
　�。ㄡ又菔械谝恢袑W(xué)，浙江嵊州312400；杭州市第二中學(xué)，浙江杭州310053）
　　
　　目前在我國(guó)基礎(chǔ)教育中以教師為中心的探究式學(xué)習(xí)方式使用比例偏多，致使學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)匱乏、創(chuàng)新能力萎縮，創(chuàng)新對(duì)大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，不僅是“不為也”，而且也是“不能也”，所以在初級(jí)創(chuàng)新教育活動(dòng)過(guò)程中，首先要進(jìn)行創(chuàng)新方法的教育，讓創(chuàng)新有序可循．筆者認(rèn)為，創(chuàng)造技法中的“信息交合法”是達(dá)此目的的較好方法。
　　
　　所謂“信息交合法”是一種將信息、概念用靈活的手法進(jìn)行多渠道、多層次的推測(cè)、想象和創(chuàng)新的創(chuàng)造技法，它建造一個(gè)由多元坐標(biāo)組成的全方位信息反應(yīng)場(chǎng)，把某些看來(lái)似乎是孤立、零散的信息，通過(guò)相似、接近、因果、對(duì)比等聯(lián)想手段搭起微妙的橋，使之曲徑通幽，將信息交合產(chǎn)生新信息。
　　
　　筆者嘗試在物理實(shí)踐中引入“信息交合法”，較好地啟發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造靈感．
　　
　　一、在物理教學(xué)中的實(shí)踐
　　
　　1．新舊并列異同比較豐富學(xué)生原有圖式——啟思
　　
　　教師需要設(shè)計(jì)“由低級(jí)向高級(jí)”、“從簡(jiǎn)單到復(fù)雜”逐層遞進(jìn)發(fā)展變化的教學(xué)過(guò)程來(lái)揭示各知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)生在比較鑒別中認(rèn)識(shí)新舊知識(shí)的聯(lián)系和區(qū)別，從而不斷完善、豐富學(xué)生原有圖式．概括而言，積極的心理狀態(tài)是實(shí)現(xiàn)正遷移的前題，重視培養(yǎng)學(xué)生的概括能力是基礎(chǔ)，加強(qiáng)認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)的聯(lián)系對(duì)比是基本途徑。
　　
　　案例1選修3-4第十一章第5節(jié)“外力作用下的振動(dòng)”新課教學(xué)片段
　　
　　依次演示三個(gè)實(shí)驗(yàn)：掛在豎直彈簧下砝碼的自由振動(dòng)，掛在豎直彈簧下砝碼在水中的振動(dòng)，掛在豎直彈簧下砝碼的受迫振動(dòng)（如圖1所示），再出示信息交合圖（如圖2所示）。
　　
　　在前四節(jié)通過(guò)彈簧振子和單擺分別從運(yùn)動(dòng)描述、受力特征、能量轉(zhuǎn)換等角度重點(diǎn)研究了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)以后，新教材為加強(qiáng)學(xué)生對(duì)振動(dòng)分類的理解，集中介紹了同屬于外力作用下的“阻尼振動(dòng)”、“受迫振動(dòng)”等概念．教師通過(guò)“從理想到非理想、先復(fù)習(xí)舊知識(shí)后探究新內(nèi)容”地設(shè)置實(shí)驗(yàn)觀察容易啟發(fā)學(xué)生思考，配合信息交合圖則可以加強(qiáng)新舊對(duì)比，鍛煉學(xué)生概括能力，信息交合圖在本次教學(xué)實(shí)踐中起到了啟思的作用。
　　
　　2．按圖索驥循序探究幫助學(xué)生深入思考——助思
　　
　　案例2選修3-1第三章第3節(jié)“幾種常見的磁場(chǎng)”新課教學(xué)
　　
　　通常學(xué)生在用小磁針、鐵屑“實(shí)驗(yàn)感知”了條形磁鐵、蹄形磁鐵的磁場(chǎng)后研究電流磁場(chǎng)時(shí)會(huì)有困難，此時(shí)出示信息交合圖（如圖3所示），學(xué)生容易繼續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)得出直線電流和環(huán)線電流磁場(chǎng)的特點(diǎn)，但是在研究通電螺線圈磁場(chǎng)情況時(shí)又會(huì)難以進(jìn)行，借助信息交合圖對(duì)比通屯螺線圈和條形磁鐵兩者外部磁場(chǎng)的相似性，重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究出螺線圈內(nèi)部磁感線分布情況，再類比反饋得到條形磁鐵磁場(chǎng)內(nèi)部情況，最終將磁鐵磁場(chǎng)和電流磁場(chǎng)聯(lián)系在一起，概括出磁感線的全部特點(diǎn)．
　　
　　這樣一波三折的教學(xué)設(shè)計(jì)，在篩選學(xué)生舊知中找出思維空白點(diǎn)，運(yùn)用信息交合圖幫助學(xué)生持續(xù)而有序地進(jìn)行“螺旋式上升”思考和探究，將教學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)變成為學(xué)生的“亞研究”、“類創(chuàng)造”過(guò)程，使學(xué)生去重演知識(shí)的產(chǎn)生與發(fā)展的過(guò)程，從而全面落實(shí)三維教學(xué)目標(biāo)．信息交合圖在本次教學(xué)實(shí)踐中起到了激活學(xué)生思維、幫助學(xué)生深入思考的作用。
　　
　　3．開墾擴(kuò)展搭建深化促進(jìn)學(xué)生知識(shí)遷移——引探
　　
　　新課改倡導(dǎo)生成性教學(xué)的新理念，要求用動(dòng)態(tài)生成的觀點(diǎn)看待教學(xué)，有時(shí)候課堂動(dòng)態(tài)生成的問(wèn)題很有價(jià)值，但卻因?yàn)檎n堂的時(shí)空有限而不適合在現(xiàn)場(chǎng)展開．此時(shí)教師首先不能加以否定，其次也不能草草了事，而應(yīng)該盡量創(chuàng)造條件配合學(xué)生在課外尋找答案。
　　
　　案例3“復(fù)雜運(yùn)動(dòng)合成分解”競(jìng)賽教學(xué)片段
　　
　　在運(yùn)動(dòng)合成分解的習(xí)題課中筆者精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，成功引導(dǎo)學(xué)生探究出圖4中1、2、3、4、5這幾個(gè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的具體運(yùn)動(dòng)情境．課堂結(jié)束之時(shí)有學(xué)生興趣盎然，繼續(xù)提問(wèn)區(qū)域“？”是什么運(yùn)動(dòng)．筆者借勢(shì)在學(xué)校興趣小組的競(jìng)賽教學(xué)中繼續(xù)開墾擴(kuò)展了交合圖，還在坐標(biāo)軸上增添了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的要素聯(lián)想出7、8、9、10四個(gè)探究區(qū)域，最后學(xué)生分組合作學(xué)習(xí)尋找出相應(yīng)的典型物理運(yùn)動(dòng)如表1所示。
　　
　　兩個(gè)勻速圓周的合成運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜，已超出高中課程要求，但這最后的空白區(qū)域無(wú)疑引起了學(xué)生的強(qiáng)烈興趣，誘發(fā)了學(xué)生的探究欲望，在實(shí)際的探究時(shí)學(xué)生提供的成果遠(yuǎn)不止上述幾種，(教學(xué)論文　m.panasonaic.com)比如在區(qū)域4中除等距螺旋線運(yùn)動(dòng)外，學(xué)生還提出滾輪線的實(shí)例，并且衍生出研究滾輪線的課題．在區(qū)域6時(shí)有位平時(shí)愛讀科普書的同學(xué)提出托勒密的“本輪均輪”地心說(shuō)就是這種運(yùn)動(dòng)，借此可以成功解釋火星的逆行，聯(lián)想?yún)^(qū)域10時(shí)有同學(xué)聯(lián)系了示波器的原理，重新去實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，并且還得到各種頻率不同的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的合成圖象——李薩如圖形。
　　
　　無(wú)疑這次動(dòng)態(tài)生成造就了另一堂精彩別致的競(jìng)賽輔導(dǎo)課，有效促使學(xué)生知識(shí)向縱深遷移．信息交合圖在其中搭建了常規(guī)思考和競(jìng)賽問(wèn)題的橋梁，引探作用明顯。
　　
　　4．提煉轉(zhuǎn)化重組整合優(yōu)化學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)——整合
　　
　　高三第一輪復(fù)習(xí)以知識(shí)立意為主，它按照原有的章節(jié)順序從基本概念和基本規(guī)律出發(fā)進(jìn)行復(fù)習(xí)．這樣，學(xué)生形成了一定的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)，第二輪復(fù)習(xí)則應(yīng)以能力立意為主，以提高能力為主要任務(wù)，使知識(shí)相對(duì)系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化．這就需要教師更加關(guān)注過(guò)程、突出過(guò)程，堅(jiān)持以過(guò)程為主線的原則進(jìn)行復(fù)習(xí)教學(xué)，而不僅僅是習(xí)題的堆積。
　　
　　案例4“帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)”第二輪復(fù)習(xí)教學(xué)實(shí)踐
　　
　　(1)提煉：出示粒子源發(fā)射方式不同而磁場(chǎng)邊界相同的兩道原型題，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比剖析兩物理情境的異同，提煉出“粒子源發(fā)射方式”和“磁場(chǎng)邊界”兩大重組要素．
　　
　　(2)轉(zhuǎn)化：引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建兩個(gè)粒子源物理模型，從中分析出粒子源相應(yīng)的數(shù)學(xué)特征以及求解的一般思路，如圖5。
　　
　　(3)重組：教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)兩例題加以變式，介紹信息交合圖6循序發(fā)散，圖中標(biāo)明序號(hào)的就是我們聯(lián)想的區(qū)域，請(qǐng)大家列表格按次序合作學(xué)習(xí)加以探究。
　　
　　(4)整合：學(xué)生分組合作，從以往作業(yè)中循序找出各種組合對(duì)應(yīng)的具體物理情景如下表2所示，并重新加以求解。
　　
　　引導(dǎo)學(xué)生在體驗(yàn)、鑒賞、對(duì)比、總結(jié)中構(gòu)建粒子源物理模型相應(yīng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　(5)聚焦：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)各個(gè)聯(lián)想?yún)^(qū)域逐點(diǎn)評(píng)價(jià)，實(shí)踐時(shí)有學(xué)生提出還可以增設(shè)混雜兩輻射方式的一般粒子源，從而豐富了知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，另外還有學(xué)生對(duì)圓形邊界表示有濃烈的研究意愿，但在具體習(xí)題教學(xué)中．教師要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與水平，對(duì)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行加工、重組，形成一條符合學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律的“認(rèn)知序”，例如處理圓形邊界的“磁聚焦和磁擴(kuò)散”問(wèn)題時(shí)，為突出思維過(guò)程可以構(gòu)建以下習(xí)題鏈，如圖7。
　　
　　實(shí)踐表明，第二輪復(fù)習(xí)教學(xué)中也可以借助信息交合法通過(guò)課內(nèi)討論和課外探究互補(bǔ)結(jié)合的學(xué)習(xí)形式，構(gòu)建起相應(yīng)的物理模型以及求解方法，同時(shí)針對(duì)高考熱點(diǎn)進(jìn)行縱橫深化，信息交合圖在本次教學(xué)實(shí)踐中起到了整合思維的作用。
　　
　　二、反思總結(jié)
　　
　　信息交合法是一種較有實(shí)用價(jià)值的思維技巧，但不可能取代學(xué)生的任何思維活動(dòng)．因此教師應(yīng)該根據(jù)教學(xué)實(shí)際重點(diǎn)思考兩個(gè)問(wèn)題．
　　
　　1．是否采用信息交合法
　　
　　事實(shí)上并不是所有的課堂適合采用信息交合法．實(shí)踐表明探究性強(qiáng)、信息量大、開放性大的教學(xué)中借助信息交合法能幫助學(xué)生有效地探究學(xué)習(xí)．
　　
　　例如在新教材必修、選修每?jī)?cè)最后安排的課題研究、新課教學(xué)中的理論探究環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、復(fù)習(xí)教學(xué)中的原型變式的規(guī)律提煉環(huán)節(jié)，甚至是競(jìng)賽教學(xué)中的新舊知識(shí)對(duì)比環(huán)節(jié)，都可以依據(jù)教學(xué)的有效性考慮是否采用．
　　
　　2．何時(shí)采用信息交合法
　　
　　在物理教學(xué)中存在著各種探究活動(dòng)，不同的探究活動(dòng)目的、形式、內(nèi)容和方法存在著差異．教師教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)該側(cè)重考慮何時(shí)選擇信息交合法介入的時(shí)機(jī)，以更好地發(fā)揮其在不同探究環(huán)節(jié)中的不同功效．例如在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中探究前出示“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)單”以體現(xiàn)程序規(guī)范性（如圖8所示），并且方便并列對(duì)比中選擇最優(yōu)方案，在探究后出示“評(píng)價(jià)單”以強(qiáng)調(diào)其反饋評(píng)價(jià)性（如圖9所示），又如案例2中筆者曾經(jīng)就信息交合圖出現(xiàn)順序進(jìn)行過(guò)對(duì)比授課，分別在研究“常見的磁場(chǎng)”前、中、后出示交合圖加以探究，發(fā)現(xiàn)在中間介入效果最好，一開始就呈現(xiàn)交合圖的課堂顯得有些機(jī)械，有些按部就班，最后呈現(xiàn)則只突出了信息交合法的整合性，成為形式上的課堂小結(jié)．而在研究電流磁場(chǎng)有困難時(shí)出示信息交合圖（如圖3所示），既及時(shí)小結(jié)了磁鐵磁感線的特點(diǎn)，又引導(dǎo)了學(xué)生繼續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究電流磁場(chǎng)，在對(duì)比通電螺線圈、條形磁鐵磁場(chǎng)時(shí)再借助信息交合圖幫助學(xué)生深入思考，這樣恰當(dāng)使用才能發(fā)揮其真正功效。
　　
　　如果用三角形表示信息交合法，用圓圈表示教學(xué)活動(dòng)，一般而言，交合圖在教學(xué)活動(dòng)前出示起啟思作用，以激活學(xué)生思維，交合圖在教學(xué)活動(dòng)中出示起助思作用，幫助學(xué)生形成概念和規(guī)律．交合圖在活動(dòng)與活動(dòng)間出示可起引探作用，引發(fā)學(xué)生縱深思考或者進(jìn)行新的活動(dòng)，交合圖在活動(dòng)最后出示則起整合小結(jié)作用，優(yōu)化學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)（如圖10所示）。
　　
　　三、結(jié)束語(yǔ)
　　
　　顯然，在物理教學(xué)中適時(shí)適地使用信息交合法有助于培養(yǎng)學(xué)生的主體意識(shí)和主動(dòng)精神，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力，我們需要教育心理學(xué)原理和現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，繼續(xù)深入地探索信息交合法在物理教學(xué)實(shí)踐中使用的必要性和貼切性。

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