“无理”教学的问题及解决，本文主要内容关键词为：无理论文，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。
一、问题的发现 针对我国中小学生知识扎实但科学探究能力不足的现状，我国基础教育课程改革明确把科学探究能力作为重要培养目标。按照思维材料的不同，可以把科学探究划分为实验探究和理论探究，理论探究的思维材料不来源于实验、观测，而是来源于旧知识，运用假设和推理等思维方法，从旧知识中加工出新知识。[1]高中物理有不少理论探究，如高一物理的《太阳与行星间的引力》，该课利用学生已有的运动学和动力学知识，推导出太阳与行星间的引力，这是典型的温故知新，按道理说学生应该听得懂。但是，在一次听课中，笔者尽量转换角色，把自己当成学生，看自己能否听懂课，结果发现不少地方晦涩难懂、莫名其妙。课后与上课教师和学生交流，教师颇为理直气壮：教材这样编，大家也这样教，反正也不影响考试；不少学生消极无奈：听不懂推导过程，但也没办法，会用推导结果解题就行了。原以为这仅是个案，但接着继续听的几节课也大同小异。再上网百度查询，发现全国各地该课数百篇教学设计竟然也基本相同，只是详略不同。 这些情况与新课程理念南辕北辙，让笔者感到很诧异，科学探究的本意就是引导学生参与知识产生的思维加工过程，弄清知识的来龙去脉，这样不仅学会思维方法，借此提高思维品质，而且获取的知识也更牢固，并产生积极的情感体验，达到学会、会学和乐学三维目标。但是，现在探究却变成了灌输，教师竟然不管学生能否听懂，生搬硬套教教材，而学生竟然也甘当容器被灌输，尽管对推导过程一头雾水，对推导结果囫囵吞枣，却很少质疑、异议。难怪不少学生和社会人士调侃：物理不讲理，物理就是无理。因此，本研究的问题是：教师为什么把学生当容器灌输，导致物理变成“无理”？怎样让物理更讲理，促使学生学会、会学和乐学？本研究将以《太阳与行星间的引力》为例进深入研究，期望能对修订教材和改善教学有所帮助。 二、研究过程与方法 （1）网络查询。利用百度查到《太阳与行星间引力》教学设计352篇，其中350篇思路与教材基本一致，另外2篇思路与教材局部不同，两者也互不相同。 （2）行动研究前的调查研究。在广西、云南、湖南、湖北、辽宁和江苏6省区，每省区分层抽样30所高中，每所高中随机抽样6名高中物理教师，共1080名进行问卷调查；在广西分层抽样30名高中物理教师进行访谈调查。教师的问卷和访谈调查均采用开放性问题：你发现《太阳与行星间的引力》有哪些教学疑点或难点？如果你的处理与教材不同，请给出你的处理及理由。以同样方式，抽样出已学过《太阳与行星间的引力》的10800名高中生进行问卷调查；在广西分层抽样150名高中生进行访谈调查。学生的问卷和访谈调查均采用开放性问题：在上《太阳与行星间的引力》课时，你有哪些困惑或听不懂？后来是否弄懂了？怎么弄懂的？ （3）行动研究。在广西柳州市一中举行广西高中物理新课程常态课研讨会，由A、B两名外省优秀教师对《太阳与行星间的引力》进行同课异构。活动前的一个月里，笔者通过电话、QQ等方式与两名教师交流讨论，异地指导他们在各自学校集体备课、试教磨课；在活动前两天，笔者与他们面对面交流，进一步优化教学设计；活动当天，两名教师利用完整行政班（每班均超过50名）、按正常进度上课（学生之前未上过该课）。 （4）行动研究中的调查研究。30名观摩教师在研讨环节中自由发言评课；550名观摩教师在课后参加开放性问卷评课；通过观察了解学生的课堂表现，通过课后访谈了解20名学生的感受。 三、研究结果及分析 优化后的新教学不改变原教学的总体框架或步骤（图1所示），但改变了每个步骤内的具体内容和教法。
（一）疑点1 1.原教学片断（在第一步骤内） 在推导出太阳对行星的引力表达式
后，教师说：由于不同行星的公转周期T不同，那么F与r的表达式中不应出现周期T，所以要设法消去T。 2.原教学片断的疑点 如果不同行星的公转周期T不同，F与r的表达式
就要消去T，那么以此类推，不同行星的质量m也不同，为什么表达式就不消去m呢？ 3.对原教学疑点的调查及分析 75%教师未发现疑点；15%教师发现疑点，但没有释疑办法，只好回避疑点；10%教师发现疑点，解决了消去T的疑问，但没有解决不消去m的疑问。43%学生不发现疑点；57%学生发现疑点，经过和老师、同学交流，还是似懂非懂、心存疑问。发现疑点的学生感到困惑：如果不同行星的周期T不同，F与r的表达式
就要消去T，那么以此类推，不同行星的质量m也不同，m是不是也要消去？甚至还有一些学生提出：如果要研究F与T的关系，表达式是否也要消去m或（和）r？如果要研究F与m的关系，表达式是否也要消去T或（和）r？教师没有释疑，也没有引导思考，学生还是吃夹生饭，满腹狐疑。 多数教师不发现疑点，说明教材本位思想严重、教师质疑批判精神差，以致发现不了其中的逻辑矛盾，同时也说明教师本位思想严重，缺乏了解学生，全然不顾学生感受而照本宣科；少数教师发现疑点，发现了其中的逻辑矛盾和学生认知冲突，但还是囿于狭窄的知识视野，没有全面把握知识的逻辑关系，即不清楚F与m、r、T的关系特点，因此无法释疑。 4.改进及效果
用具体可感的磁体类比难感知的星体，学生兴趣很高，思维活跃，积极猜想。观摩教师均反映，教师以学生为主体，巧妙利用学生经验，利用类比思维轻松化解了消去T而保留m的疑点，有思维含量，学生心服口服，体现了重过程、重主体的新课程理念。 （二）疑点2（在第二步骤内） 1.原教学片断 求出太阳对行星的引力为
之后，再用受力星体互换的方法求行星对太阳的引力。 2.原教学片断的疑点 既然已经求出太阳对行星的引力
，那么直接利用牛顿第三定律就可知道行星对太阳的引力甚至太阳与行星间的引力都是
，为什么还要转弯抹角用受力星体互换的方法去求行星对太阳的引力甚至太阳与行星间引力？ 3.对原教学疑点的调查及分析 86%教师未发现疑点；9%教师发现疑点，但认为既然教材这样编，自己就可以这样教；5%教师发现疑点，但找不到释疑办法。46%学生未发现疑点；54%学生发现疑点，过后和老师、同学交流，还是半懂不懂。发现疑点的学生感到困惑：直接用牛顿第三定律，就可以轻易知道行星对太阳的引力、太阳与行星间的引力表达式都是
，为什么要舍近求远、转弯抹角去求呢？难道牛顿第三定律失效？其实，并非牛顿第三定律失效，而是牛顿第三定律无法解决此处问题。行星对太阳的引力、太阳与行星间的引力本应包含太阳质量M，但如果这时直接用牛顿第三定律，得出它们的表达式
并不包含太阳质量M，显然不达到目的。但是，几乎没有教师引导学生分析这一困境，省略了揭示矛盾的分析过程，直接跳到受力星体互换的新方法，这无异于否定牛顿第三定律，学生当然会莫名其妙，心里郁闷，抱怨物理不讲理。 多数教师没有发现显而易见的学生认知冲突，少数教师发现了疑点，但却无为或无力，都说明教材本位思想严重而质疑精神差，也说明教师本位思想严重、学生主体意识淡薄，没有换位思考学生的所思所想。 4.改进及效果
该段教学引发并利用学生的认知冲突，引导学生自主发现牛顿第三定律并没有失效，而是此时此地不能解决问题。接下来经过抽丝剥茧的推测分析，引出新问题、新思路或新方法，不仅自然合理而且说服力强，因此学生思维顺畅，心理愉悦，观摩老师普遍反映教师视野开阔、思维缜密，新问题的产生、新思路的转换紧扣学生思维，非常符合学生认知特点，体现了重过程、重主体的新课程理念。 （三）疑点3 1.原教学片断（在第二步骤内）
2.原教学片断的疑点
3.对原教学疑点的调查及分析 78%教师未发现疑点；22%教师发现疑点，发现学生开始思维一下难转弯，但没有改变教法，过后学生也慢慢理解。35%学生未发现疑点；65%学生发现疑点，但过后慢慢琢磨，和同学、教师交流，部分学生逐渐理解，部分学生还是似懂非懂。本来，运用受力星体对称互换的方法，然后用类比方法推出两个受力星体所受引力应具有对称相似的表达式，这是一种合理的推理方法。问题症结的一方面是学生不熟悉对称互换方法，而类比思维不像逻辑思维那样环环紧扣，类比过程具有跳跃性，致使有些学生思维一下跳不过去，而且类比思维也不像逻辑思维那样有确定的结果，以致有些学生不能马上接受、消化，这需要学生过后慢慢琢磨，如同牛吃草一样，需要过后反刍。另一方面是以上推导过程属于想象推理，需要抽象思维和形象思维共同参与，但教师只用语言描述推导过程，缺乏形象材料的辅助支撑，因此学生想象推理有一定困难。 多数老师未发现疑点，是因为教师习惯了这部分内容的教法，而且推理水平高于学生，把学生当成自己，想当然认为学生跟自己一样理解，这说明还是教师本位思想作祟，忽视了学生认知。 4.改进及效果 A、B两老师的教法有所不同。
观摩教师普遍认为，A教师通过图像在一定程度帮助学生降低了推理想象的难度，比原来教法有所进步，而B教师完全突破传统教法，独具匠心地变换参照系，并通过图像分解和合成、动画演示，激活了学生的想象思维，学生情不自禁浮想联翩，不仅轻松逾越原来的推理障碍，还充分领略了物理的神奇魅力和学习乐趣。 （四）疑点4（在第三步骤内） 1.原教学片断
3.对原教学疑点的调查及分析
多数教师未发现疑点，并非教师不能发现，而是不愿发现，不愿了解学生所致，显然是教师本位思想在作怪；少数教师发现疑点但不作为，是怕麻烦图省事，是传统应试思想在作怪，片面认为重过程会浪费时间、影响考试，其实违背学生认知的低水平过程才会浪费时间。 4.改进及效果 A、B两教师教法类似，引导学生把比例式改成等式：
教师启发：试一试，通过①②两式，能得出什么新结果？学生根据牛顿第三定律进行推导，由①②得到：
整个推导过程，利用学生的已有知识，一步步地逻辑推导，水到渠成得出结果。不仅学生积极参与推导过程，思维得到锻炼，而且对推导结果心服口服、理解更透彻。观摩老师反映，学生一般对枯燥的推导过程不感兴趣，但现在学生却兴趣盎然，思维活跃，体现了过程结果并重的新课程理念。 综上所述，在《太阳与行星间的引力》课中，物理教学变成“无理”教学至少有三大原因，一是教材本位思想严重，质疑精神差，问题意识淡薄，生搬硬套教教材；二是教师本位思想严重，既不反省自身也不换位思考学生，无视学生认知，把学生当容器灌输；三是传统应试思想作祟，怕麻烦图省事，重结果轻过程，学生缺乏自主内化过程。以上三大原因的共同核心是教师违背学生认知规律，忽视学生已有的知识经验和思维方式，其实教育心理学家奥苏贝尔早就警示过：影响学习的唯一最重要因素，就是学生已经知道了什么。[2]因此，要使物理讲理，教师就要“打铁还需自身硬”，破除教材本位和教师本位思想，以学生为本位，放下身段换位思考，按照学生认知规律重构教学内容和教学方式，利用学生认知冲突创设问题情境，引导学生积极参与知识的思维探究过程，促使学生学会、会学、乐学。
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