高中物理教师的学科底蕴，本文主要内容关键词为：底蕴论文,学科论文,高中物理论文,教师论文，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。
有人说：一个教师如果具有深厚的学科底蕴，学生的学习负担就不会太重。教师的学科底蕴究竟是什么？我们认为，决定教师学科底蕴的核心因素主要有两个，一个是对教学目标（教什么）的意识，另一个是对教学方法（怎么教）的掌握，也包括对习题教学针对性的掌握。
一、对教学目标（教什么）的意识
1.教学目标的表述形式
教学目标是教师在教学中应该始终关注的基本问题，它关系到教学的针对性，教师对教学目标的清晰认知是使学生建构良好知识结构的前提条件之一。物理教学中绝大多数的教学目标是知识（含方法）目标，但我们也发现，不同的教学目标表述方式对教师清晰认知教学内容的效果不同。
很多书籍及教学案例中所表达的“教学目标”能够被教师清晰认知吗？
要回答上述问题，我们先来看一下关于“教学目标”的描述，下面是《生活中的圆周运动》一节的“教学目标”。
①能定性分析火车外轨比内轨高的原因。
②能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。
③知道航天器中的失重现象的本质。
④知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的应用和防止。
⑤知道牛顿第二定律是分析生活中圆周运动的基本规律。
⑥进一步领会力与惯性对物体运动状态变化所起的作用。
⑦逐步养成用物理知识分析生活和生产实际问题的习惯。
上述教学目标绝大部分是对学生的一种要求，没有呈现构成知识结构的具体内容。在这种教学目标的引导下，教师只能意识到知识的范围，平时教师常常反映：“虽然有了上述教学目标，但其对教学的指导意义还不是很强”。正因为缺少对知识结构内容的明确意识，导致了教师教学行为“无的放矢”，从而增加了学生的学习负担。用一个形象的比喻，如果我们只知道敌人在某一座山上，要消灭敌人，唯一的做法是轰炸每一寸土地，这不是“题海战术”吗？
认知心理学研究结果表明：知识结构包含对解决问题非常有用的“是什么”“怎么办”知识。这一研究成果已经将教学目标直接指向构成知识结构的具体内容，由此产生的教学被称为“目标导向教学”，用一个形象的比喻，相当于用制导导弹轰击敌人。效率的提高是显然的。
物理的知识结构相当于浮在水里的一座冰山。显露在水面以上的部分就是教材中明确说出的概念、规律和基本模型等，而隐藏在水面以下的部分则是运用概念、规律时的方法、策略和技巧等。一个学生的知识结构中如果只有概念、规律、基本模型，而缺少运用概念、规律时的方法、策略、技巧等，显然就不能解决稍复杂一些的问题。例如，带电粒子在磁场中运动的较复杂问题，如果学生只知道其作圆周运动，只知道洛仑兹力提供向心力，只记住半径、周期公式是肯定解决不了问题的。优秀教师与普通教师可能在基础知识教学的时候差异不大，因为此时学生学习的内容还主要是“冰山显露在水面上的部分”；但单元复习、模块复习和综合复习时的差异就会加大，原因是此时学生学习的内容大多是“冰山隐藏在水面下的部分”，优秀教师在物理学科知识结构上的优势主要体现在对“冰山隐藏在水面下的部分”的意识和把握。这对于大部分教师是一个相对困难和漫长的修炼过程，但其对于提高教学效率、适度减轻学生学习物理负担来说又是一个极其重要的事情。
2.教学目标中知识结构内容和认知过程
物理知识结构的知识维，包括——现象、实验、概念、规律、情景、模型、方法、策略等。学习通常有三种结果。第一种既不能记住什么，也不能理解或应用什么，这就是“无效学习”；第二种虽然能记住什么，但没有理解也不会应用，这就是“机械学习”；第三种不仅能记住，更善于应用和迁移，这就是“意义学习”。在我们提出的物理知识结构的知识维中包含了现象、实验、情景等要素，就是强调了与意义相关的“重在学生自身经验的领悟”“体验认知过程”在教学中的真正落实。下面是《生活中的圆周运动：拱形桥》一节的教学目标。
在与教师们探讨上述知识结构要素时，大部分教师认为很好，因为教学目标的知识内容和认知要求非常明确而具体，便于把握。也有个别教师提出质疑：学生真的需要如此细的知识结构吗？好像教师自己头脑中并没有这样细的知识结构，不也照常解决问题吗？
古人在总结读书方法时曾说过：书先要越读越厚，才能越读越薄。如果从知识结构角度进行解读的话，我们可以理解为：知识结构在构建初期应该是具体与丰富的，当知识积累到一定程度时，知识结构会发生“嬗变”，知识结构会出现层次上的变化，即用更加有概括性的知识统领具体知识，此时，部分具体知识可能会被淡化，“书越读越薄”。我们认为，知识结构在构建初期的丰富程度，既是知识结构“嬗变”的条件，也决定着最后知识结构的质量。如果用一个形象的比喻，房子建造完成以后都没有安全网、脚手架、塔吊等物件，但这些东西是房子建造过程所不可缺少的。
3.教师对教学目标内容的意识
教师教学智慧的最高层次就是对教学的监控能力，教师在教学过程中对教学目标内容的意识程度决定着教学的目标能否真正达到。教师对教学目标内容的清晰认知既是教师教学监控能力的体现，也是学科底蕴的表现。在一次培训活动中，上午笔者与教师们共同提取了某一节教学目标的具体内容，下午让教师们展示该节的教学设计时，绝大部分的教师都没有将教学目标的具体内容完整地体现在教学设计中。如果在教学设计时没有将教学目标的具体内容与情景、问题、练习与实验设计结合起来，学生怎么可能意识到这些知识结构的具体内容并完整地加以掌握呢？
教师对教学目标内容的意识不仅体现在围绕核心内容进行情景、实验、问题与练习设计上，也体现在这些内容在教学中出现时教师陈述这些内容时的语气、板书这些内容时的位置、字体大小和色彩，还体现在课堂小结时这些内容的再次呈现。
教师对教学目标内容的意识表现的另一个方面是：教学目标内容不仅有掌握、理解程度上的难易之分，也有地位上的主、次之分，有些内容也许只要点到、理解即可；有些内容则可能需要通过充分展开、经历训练后，才能加以掌握。
教师对教学目标内容的意识是教师积累完整知识结构的前提。现象、情景、概念、规律、模型相对来说比较容易积累；方法、策略、技巧的积累则全凭教师是否有这方面的意识。例如，有的教师面对一道习题，常常只关心答案是否正确，而有的教师则能够从习题求解中发现学生知识结构中还缺少的方法、策略和技巧，并有意识地提醒学生加以掌握。有的教师碰到什么题讲什么题，而有的教师能够从完备构建知识结构的角度选择不同类型的典型习题，这些方面的差异其实就是教师教学监控能力上的差异。
二、对怎么教的合适定位
当我们明确了“教什么”之后，决定教师教学效果的就是“怎么教”这个问题了。对教学方法进行的选择也体现出教师的学科底蕴。
1.知识结构的有序建构
传统的教学阶段通常被划分为新课教学、单元复习（模块复习）和综合复习。大家基本上都这样做，说明这种做法有合理的成分，合理的成分是什么？虽然大家都这样做，但不同教师做的效果相差很大。例如，有的教师在单元复习（模块复习）阶段只会“炒冷饭”，回顾之前所学的概念和规律；有的教师在综合复习时只会让学生做练习，对答案，说明这些教师对这三个阶段的教学目标认识非常不到位。
我们将知识结构建构与优化的过程分为三个阶段，第一阶段是某一知识点（单元）知识结构的建构阶段，这一阶段其实是新授课阶段，其主要目的是建构知识结构的主要框架。这一阶段，教学要关注学生原有的知识结构，了解学生在建构这一知识结构时的困难之处，只有意识到学生在建构新的知识结构时的困难，我们才会认识到在新课教学中花时间“充分展示思维过程”的必要性，采用探究的方式，让学生经历知识结构建构的过程，采用实验、讨论的教学方式，加深印象。这一阶段的教学重点是“夯实基础”，因为只有知识结构的主要框架牢固和稳定，知识结构在丰富和完整的过程中才不会“变形”及“倒塌”。
第二阶段是知识结构的联系与区分阶段，这一阶段通常对应单元或模块复习，这阶段要以加强知识的联系，区分相近知识为目的，重点是让不同知识点（单元）的知识结构既相互联系，又相互区分。
第三阶段是知识结构的丰富与拓展，这一阶段通常对应综合复习，这阶段中，不仅知识间的联系跨度、密度更大，知识在综合时，也会产生许多新的方法与策略方面的知识，这些知识对解决物理综合问题是十分有用的，成为知识结构重要的有机组成部分。教师在此阶段的作用就是引导学生将这些方法、策略、技巧纳入知识结构中。
良好的知识结构不是“一蹴而就”的，平常教学中，不成熟的教师常用的“一步到位”做法常常使绝大多数学生成为学习的失败者，原因是这种做法违背了教学“循序渐进”的原则，使学生在知识结构还比较简单及缺乏解决复杂物理问题的知识时“仓促上阵”，效果不理想也就是必然的了。“一步到位”做法将学生应该用于丰富、稳固、拓展、完善知识结构的时间消耗掉了，既影响了学生学习的兴趣，又影响了知识结构的建构，这就是为什么这些学生即使经历了复习以后，知识的缺陷还相当多的原因。
2.根据不同的知识内容选择教法
认知心理学对物理教学的贡献还表现在“根据知识分类”进行教学方法选择的思想。即根据知识是概念、规律、模型、器件等，选择不同的教学方法进行教学。需要说明的是，有些课可能只有一类知识，如“加速度”是典型的概念课；有的课可能包含多种知识，如“曲线运动”。“曲线运动”如果仅从名称看，可能会被看作是概念课，但曲线运动的概念——“运动轨迹是曲线的运动”是易学的内容，可直接告知学生，如果分析“曲线运动”这堂课的具体内容，我们发现主要是要讲清三个问题：(1)曲线运动速度的方向如何确定；(2)曲线运动的性质；(3)物体做曲线运动的条件。这三个问题初看并不易确定属于什么知识内容，但从通过分析知识结构的内容——(1)物体做曲线运动时，某点的速度方向就是该点的切线方向；(2)曲线运动是变速运动；(3)当物体所受合外力的方向与速度方向不在一直线上时，物体作曲线运动。我们可以看出，这三个问题的性质均属于规律教学，教学方法应该采用“猜想——实验（或理论分析）——归纳结论——应用结论”的规律教学方法。通过上例，我们发现：清晰提炼并明确表述知识结构的相关内容，对于确定该内容属于什么知识类型，也很有益处。
三、习题教学的针对性
从目前情况来说，高中物理教学时间中有三分之一以上是习题（试卷讲评）课，提高习题（试卷讲评）课的效率是确保新课教学有充足时间，从而确保三维目标实现的一个重要问题。
1.不同类型习题的价值与功能
习题既有巩固知识结构的功能，又有丰富和完善知识结构的功能。由于教学时间的限制，课堂教学的时间常只能用于建构知识结构的核心框架，知识结构的细节部分需要通过习题来完成。从建构与优化知识结构的角度，习题可分为三类。
第一类是巩固与丰富型习题，目的是让学生通过练习，巩固某一知识点（单元）知识结构的主要内容，丰富知识结构的细节，这类习题以知识的理解和简单应用为主要目的。例如下题：两物体在同一高度处被水平抛出后，落在同一水平面上。若不计空气阻力，那么
(A)速度大的物体运动时间较长
(B)速度小的物体运动时间较长
(C)质量小的物体运动时间较长
(D)两物体运动的时间一样长
其功能与作用就是以平抛知识的简单应用为目的。
第二类是拓展型习题，这些习题常常涉及两个或两个以上知识点，目的是加强知识间的联系与区别，这类习题以知识的联系与拓展为目的。例如下题：地球上赤道表面处的重力加速度为g，赤道上空同步卫星的向心加速度为a，这两个加速度的大小关系是g______a（填“＞”“＜”或“＝”）。
其功能与作用就是进行重力加速度与卫星向心加速度之间的联系与区分。
第三类是综合型习题，这些习题涉及的知识点更多，情景跨度大，过程复杂，物体个数多，数学技巧高，解决这类问题不仅要调用知识结构中知识的数量多、层次高（方法、策略），而且还要调用知识结构知识的“特异性”（只适用于特定情况）也，明显，这类习题以知识的综合运用为目的。例如下题：如图2所示，质量相同的甲、乙两人所用绳子相同，甲拉住绳子悬在空中处于静止状态；乙拉住绷紧绳子的中点把绳子拉断了。则
(A)绳子对甲的拉力小于甲的重力
(B)绳子对甲的拉力大于甲对绳子的拉力
(C)乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定小于乙的重力
(D)乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定大于乙的重力
图2
其功能与作用就是让学生习得解决多物体问题（两个人，两条绳）的方法与策略。
通常来说，上述三类习题难度上基本上是顺次递进。对知识结构建构与优化顺序这一规律的认识，有利于教师从高中教学的全过程这一高度选择例题与设计习题，避免“拔苗助长”的做法。
2.习题教学的针对性
我们认为学习过程应分为选择、组织、整合、丰富四个阶段。如果用一个形象的比喻，高三复习阶段相当于房屋建造以后的装修阶段，虽然在房屋装修以前，房屋的基本框架已经建好了，但其功能是低层次的，还不能满足生活的多种需要，房屋只有经历装修以后，厨房、卧室、卫生间等才能发挥其功能。需要特别注意的是，在装修阶段我们还是需要提供材料，如厨房设备、卫生设备、地板、家具等。同理，在高三复习之前，学生知识的基本框架也已经建构好了，包含有齐全的物理概念和规律，但比较缺少的是概念、规律应用时的方法、技巧和策略，这些是一个能够解决问题、功能比较强大的知识结构必须具备的内容。这些新内容就是高三复习教学所应该重点关注的，这些内容在哪里？它隐藏在典型问题之中，所以高三复习的关键环节在于高三习题教学，高三习题教学的有效性、针对性体现在教师通过讲解例题，能否使学生的知识结构进一步拓展和丰富，学生通过做题，习得的方法、技巧和策略能否达到熟练和稳定。
具体操作时，教师选择的例题必须有价值——有可用于解决一类问题的知识、方法和策略可供提取。在提取时教师一定要用生动、简洁的语言，便于学生记忆。例如：如图3所示，在离地面高为h的光滑水平面上，有3个质量为m的小球，通过2根几乎不可伸长的轻绳连接。每根绳长为L(L＞h)，若A球从静止开始下落，问C球落地时的速度大小（不考虑水平方向的运动）？
图3
思考：老师如何讲解？
可能1：只讲求解过程。
可能2：除讲求解过程外，告诉学生：不能选3个球作为研究对象。
可能3：除讲求解过程外，告诉学生：初、终态的选择要排除机械能损失之处。
可能4：除讲求解过程外，告诉学生：选择好机械能守恒的过程及系统。
可能5：除讲求解过程外，告诉学生：机械能守恒定律运用的策略是“守恒系统与时机的把握”。
点评：如果不加以提炼，单纯的求解过程对学生今后解决问题意义不大。提炼语言的抽象程度越高，适用性越大，但操作性就会下降，应该根据学生的水平，选择不同的表述。
不能简单认为教师讲了例题并提炼知识结构的内容之后，学生就掌握并会应用，学生只有通过不同情景下对相应知识内容的应用，才会真正掌握。那种认为学习物理可以不做题的想法是幼稚的，而根据知识结构建构的需要来合理地做题才是科学、合理的。
例如下题：两屏幕荧光屏互相垂直放置。在两屏内分别垂直于两屏交线的直线为x和y轴，交点O为原点，如图4所示。在y＞0，0＜x＜a的区域有垂直于纸面向内的匀强磁场，在y＞0，x＞a的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度大小均为B。在O点处有一小孔，一束质量为m，带电量为q(q＞0)的粒子沿x轴经小孔射入磁场，最后打在竖直和水平荧光屏上，使荧光屏发亮。入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值。已知速度最大的粒子在0＜x＜a的区域中运动的时间与在x＞a的区域中运动的时间之比为2∶5，在磁场中运动的总时间为7T/12，其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的周期。试求两个荧光屏上亮线的范围（不计重力的影响）。
该题的价值体现在：学生通过求解，复习了已经习得的知识（模型，在磁场中运动的有关公式）；进一步训练方法层面的知识（确定圆心，求半径，寻找几何关系的程序和操作方法）；不仅习得了新的知识（粒子在磁场分界处存在怎样的关系），还习得了解决问题的策略（众多粒子如何转化为一个粒子的运动（如临界法，动态分析法））等。
3.试卷讲评的关键
习题（试卷）讲评的目的是为了发现学生知识结构的缺陷，从而加以弥补。教师不能认为学生不能解决问题或产生错误是学生能力不够，或心理素质有问题。教师要关注学生错误的原因，任何一个错误都可以从知识结构上找到原因。对学生产生的错误可从现象的把握是否正确，概念的理解是否到位，规律的掌握是否牢固，方法与策略是否知道，模型区分是否明确等角度进行分析，为了使学生弥补出现的错误，既要有从知识结构上分析错误原因的“点睛”之笔，还应该有相应的措施，例如，学生如果是缺少解决问题的相应方法和策略，除了讲授这些方法和策略之外，教师还应该布置相对应的习题让学生练习。
不同学生建构的知识结构是不同的，有的学生知识结构不够丰富，细节上经常出问题，有的学生知识结构联系不够紧密，知识不会迁移，有的学生知识结构区分度不够，碰到相类似的问题就混淆，有的学生虽然求解过程正确，但所用的方法并不合理，教师要通过比较，展示学生形成的良好知识结构的范例。只有让学生意识到确实是自己的知识结构上的问题才导致了错误，学生才会改变“能力不行”的自我评价，致力于完善知识结构。
例如，一木块沿一斜面下滑，斜面长度为l，斜面与水平面间的夹角为θ，动摩擦因数为μ，求木块到达斜面底部时的速度。（见下表）
按照传统的做法，教师常常是只关心问题的结果，不关心学生解决问题时所展示的知识结构。只要答案正确，上题求解时学生甲与学生乙的得分是相同的。通过对学生解题过程的分析，我们认为学生甲大脑中还只有运动和力的规律，学生甲采用的是试探式的解决问题的方法；而学生乙大脑中不仅有运动和力的规律，还有解决运动和力问题的方法 （例如，运动和力的问题通常是需要对物体进行受力分析，用加速度这个物理量将运动和力的关系联系起来）。认知心理学家经过研究以后发现，学生甲的解法是“新手”水平，而学生乙的解法是“专家”水平。如果学生是在高三复习阶段出现学生甲的解法，说明其知识结构严重滞后（有重大缺陷），由此可见，仅仅凭结果是否正确来评价学生的学习水平是不合理的，教师应该对解决问题中所展示出现的知识结构本身多一些关注。