例谈高中物理教学内容的逻辑化处理策略，本文主要内容关键词为：教学内容论文,逻辑论文,高中物理论文,策略论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
物理学是一门以实验为基础，崇尚理性、重视逻辑推理的科学。物理学的知识具有严谨的结构体系，知识之间存在着千丝万缕、纵横交错的内在联系。我们经常说对知识要“融会贯通”，就是指学习的知识不应彼此孤立，而应四通八达，纵横相连。物理学知识之间的严密逻辑关系，决定了高中物理教学内容的呈现结果要符合知识的内在逻辑，呈现过程要适合学生的认知规律和有利于学生逻辑思维能力的培养。基于此，笔者对高中物理教学内容的逻辑化处理策略进行了粗浅的探究，总结出三种逻辑化处理策略：逻辑层次显性化，逻辑层次认知化，逻辑层次细腻化。
一、逻辑层次显性化
逻辑层次显性化处理的内容包括：知识的呈现结果（如板书），知识的呈现过程，问题解决的思维策略、方法。知识的呈现结果的逻辑层次也就是知识结构，知识的呈现过程的逻辑层次也就是教学的节奏。逻辑层次显性化处理策略就是教师将这些内容的逻辑层次明确地显示给学生，使他们清晰感知这些逻辑层次，以利于对知识的理解和逻辑思维能力的提升。
1.知识的逻辑层次显性化
案例1 力的分类命名逻辑层次。教材对力的分类命名比较分散，缺乏显性逻辑层次，教师有必要把诸多力的名称之间的逻辑层次显性化。笔者对各种力的名称之间的逻辑层次显性化如图1所示。
2.知识的呈现过程的逻辑层次显性化
案例2 人教版新课本必修（1）《牛顿第一定律》中，关于伽利略对运动原因的教学内容中已有丰富的逻辑层次，但不少老师在教学中，却没有体现出来，使得学生对伽利略科学思想方法没有清晰的感受，觉得稀里糊涂。
笔者教学中划分为以下几个层次：（1）逻辑推理猜想本质。球沿斜面向下运动时（简称下坡），它的速度增大，而向上运动时（简称上坡），它的速度减小。那么，当沿水平面运动时，不下也不上，它的速度应该不增不减。（2）比较事实，产生矛盾。事实上，球在水平面上运动速度不断减小，与猜想矛盾。（3）坚持猜想，寻找原因。发现摩擦影响。（4）研究摩擦影响规律，理想化推断本质。发现摩擦越小，球在水平面上运动得越远，如果没有摩擦，将一直运动下去，不需力维持。（5）设计新的理想化实验，进一步充分论证。
关于伽利略的新的理想化实验的教学层次：（1）综合情境，事实呈现。设计了球经过下坡、水平、上坡的组合运动情境，实际现象是球冲到上坡的最高处比下坡时的开始位置低。规律是摩擦越小，小球上坡的高度就越高。（2）理想化假设，逻辑推断理想实验现象。假设没有摩擦，球上坡就一定冲到开始释放的高度。（3）理想实验现象的逻辑推演。上坡倾角变小，球要到达开始高度，将运动得更远。（4）逻辑外推，推断本质。如果倾角变为零，球为了到达开始高度，将沿水平面一直运动下去，而不需力的维持。
3.问题解决的思维策略、方法的逻辑层次显性化
案例3 解决三力平衡问题的思维策略、方法的逻辑层次。在受力分析的基础上，如何处置“平衡条件
=0”呢？
首先，分为两大策略：直接合成策略（简称合成策略）；先分解再合成策略（简称分解策略）。其次，两大策略衍生四个大法：合成策略依据平行四边形定则和三角形定则衍生平行四边形法和三角形法；分解策略衍生按力的实际效果分解法和正交分解法。再次，四个大法派生多种方法：平行四边形法和实际效果分解法本质上都是作出一个力的平行四边形，三角形法直接作出一个力的封闭三角形，而平行四边形的一半是三角形，所以这三个大法的共性是归结为解三角形。解三角形又有很多方法和技巧：相似三角形法、辅助线转化法、余弦定理法、正弦定理法（推论：拉密定理法）、动态作图法等，正交分解法不再派生。不少教师在教这些方法时，胡乱地并列呈现，没有体现出各种方法的逻辑层次，学生难以将这些方法融会贯通。甚至，把整体法和隔离法也和以上方法并列呈现。整体法和隔离法是选择研究对象的方法，逻辑上与处置平衡条件的方法根本“风马牛不相及”。
二、逻辑层次认知化
逻辑层次认知化就是在呈现逻辑层次时要符合学生的认知心理规律，换言之，就是教学的节奏要适合学生认知规律。这一策略核心是关注学生的学习，因此，也可称逻辑层次学生化。
案例4 符合学生认知的概念教学节奏的设计。
在《波的形成和传播》一节，教材编排知识逻辑层次是：首先，详细分析绳波的形成原因和特征；接着介绍弹簧波，在此基础上，形成波的概念及对波本质的理解与深化认识，并进一步对波分类。如果在波的概念建立时机和节奏的把握上完全囿于教材的呈现顺序，就会贻误概念形成的大好时机，教学节奏显得沉闷而拖沓。那么，概念的最佳呈现时机和节奏如何设计？概念的最佳呈现时机和节奏就是建立在知识内在逻辑基础上的符合学生认知心理特点的最佳教学逻辑顺序。可以按以下的逻辑顺序展开教学：学生观察绳波后，就可以概括出波的概念，这是首次呈现概念时机，使学生有一个初步的了解；接着通过对绳波的成因的分析，着力使学生体会感受波的本质是什么、不是什么但却容易误解为是什么，这是波的概念深化呈现时机；再接着演示弹簧波，让学生与“绳波”进行比较，既要看到与“绳波”相区别，又要看到与“绳波”相同的本质特征。不同的特点，使波的外延拓展，促使我们进行分类，共同的本质则是对概念内涵的巩固与强化。这是对波的概念的本质特征在变式干扰下的强化和概念的拓展时机。这样，通过具体到抽象，抽象到具体，再从具体到抽象的螺旋式循环认识过程，使学生由表及里，由浅入深地理解把握波的内涵和外延。
案例5 符合学生认知的例题讲解的逻辑层次设计。
（1）当电键S断开时灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率。
（2）当电键闭合时，灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率。
讲解的逻辑层次设计：（1）灯的电压和电流关系表现为伏安特性曲线，应有对应的函数方程；（2）灯接在闭合电路中满足闭合电路欧姆定律，可列出灯的电压与通过灯的电流的方程；（3）联立方程即可解决问题；（4）难点在于无法列出特性曲线方程，但可以做出根据电路列出的方程的图象；（5）两个图象的交点即两个方程的解。通过以上的逻辑层次，学生就能够较好的理解这种解法。
三、逻辑层次细腻化
逻辑层次细腻化就是将知识的逻辑层次以及知识的认知逻辑层次展现得细致入微、丰满充实，以使学生的认知思维过程自然流畅、水到渠成，从而实现对知识的全面把握和透彻理解。
案例6 例如，波长、频率和波速概念的教学中，笔者通过设计六个层次的观察，帮助学生建立概念。利用电脑动画模拟或传统横波演示仪器演示，（1）指导学生观察波动过程中，第1号质点和第13号、第2号和第14号……它们有什么规律？以此建立波长概念内涵：相邻的两个振动位移总是相等的质点之间的距离叫做波长。（2）观察1号质点振动一个周期，波形变化也周而复始，建立波动周期和频率的概念，并认识波动周期等于振动周期以及波动频率等于振动频率。（3）观察1号质点振动一个周期内，振动刚好传到13点，正好一个周期，所以波长也是一个周期内波传播的距离，扩展波长概念的外延。（4）观察某一时刻波形中两个相邻波峰（或波谷）之间距离也等于波长，继续扩展波长概念的外延。（5）观察波的最前沿移动快慢，体验波的传播速度，建立波速是表示“振动”在介质中传播快慢物理量，就是波的最前沿移动的快慢。（6）观察波的最前沿移动快慢和波峰移动的快慢相同，因此，波速也是波峰的移动快慢。这样设计六个细腻的观察逻辑层次，使学生顺利建构波长、频率和波速的概念。
案例7 游标卡尺的教学逻辑层次设计：人手一尺。第一，观察游标刻度和主尺刻度特点。第二，观察主尺和游标上两零刻度线对齐后，脚爪交合，探杆恰好缩回平齐于主尺。认识主尺与游标的内脚爪之间外脚爪之间以及探杆伸出的长度与两个零刻度线之间的距离相等。第三，观察主尺和游标上两零刻度线对齐后，游标上还有最后一格线与主尺上某一刻度线对齐。读出游标上刻度的总长度是多少。算一算游标上一格是多少，和主尺上最小分度的差值是多少。第四，在两零刻度线对齐的基础上，假设在脚爪之间夹一个一倍差值厚的东西，将游标移动一倍差值距离，观察游标上第几格的刻度线与主尺上某一刻度线对齐。第五，猜想。将游标移动差值两倍、三倍……距离，游标上第几格线与主尺上某一刻度线对齐。做一做，验证猜想。第六，在两零刻度线对齐的基础上，如果将游标移动1mm或1mm整数倍的距离，又会出现什么现象？做一做验证之。第七，在两零刻度线对齐的基础上，如果将游标移动1mm整数倍再加小于1mm的零头的距离，游标上刻度线与主尺刻度线对齐的规律是什么？通过设计以上七个细腻的逻辑层次的引导，使学生能够顺利理解和把握游标卡尺的读数方法。
四、结束语
回味各个案例，不难发现：其一，三种逻辑化处理策略不是孤立的，它们之间有着密切的联系，实施中往往要互相渗透综合运用；其二，逻辑化处理策略适用的教学内容是广泛的，无论是概念、规律、实验还是问题解决的思维策略方法，都是可以运用的有效措施；其三，三种逻辑化处理策略虽然各有侧重，但有共同的核心是关注学生，是教师立足学生立场，实现知识转化的有效策略。