学术能力转化为教学技术能力的途径，本文主要内容关键词为：能力论文,转化为论文,途径论文,学术论文,技术论文，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。
高中物理课本表述的主干内容是抽象的物理概念和物理规律的引入、论证和应用。表达这些内容的基本方式就是三种简洁、抽象的语言符号，即文字语言、数学语言和图象语言。抽象的概念和规律、抽象的语言符号高于学生的认知能力。 对于教学范畴内的物理，它有着科学的物理和教育的物理的两重性。科学的物理，是指物理学是由一系列事实、概念和规律建立起来的，就像房子是用砖砌成的一样。因此教师在教学设计和教学过程中需把这些物理概念和规律按照知识序、逻辑序和学生心理认知序，建成一座符合学生心理认知规律的物理知识大厦。教育的物理，就是物理知识中内含的教育形态，其包含物理的思想、方法和相对应的科学精神，这些东西相当于是整个物理大厦中的信息系统、动力系统和生命系统，它们连通这座物理大厦的各个房间，因此我们在物理知识的教学过程中，要有意识地渗透相应的物理思想、物理方法和科学精神。 基于上面两点原因，作为物理教师，为能与学生在教学时有效沟通，提高教学效益，有必要将其自身拥有的物理学术形态（即科学的物理和教育的物理）通过“三序合一”和“渗透”的方式转化为符合学生认知规律的物理教学形态。这不但能提高学生的学习能力和效率，同时实现老师自身物理教学技术能力的提高。结合教学实践，笔者总结了七种把教师的学术能力转化为教学技术能力的途径及具体方法，供参考。 一、压缩的知识稀释化 物理概念是一类物理现象和物理过程的共同性质和本质特征在人们头脑中的反映，是对物理现象和物理过程的抽象化和概括化的思维形式；物理规律反映的是物理概念之间的联系。从这个意义上说，物理概念是浓缩的知识点，物理规律是压缩了的知识链。为使学生更好地理解概念、形成规律，就需要对概念和规律进行“解压缩”：“还原”概念、规律的发生、发展和形成过程。让学生明白概念的内涵和外延，知晓规律与概念之间的关系及其运用条件，以“演义”的方式表达整个教学过程。下面以“机械运动”这一概念的教学为例来说明如何将压缩的知识稀释化。 一个竖直上抛的物体，当其到达最高点时，是处于静止状态还是运动状态？对这个问题，许多学生会认为是静止的，理由是物体此时的速度为零。 怎样判断一个物体是静止还是运动，这涉及对“静止”和“运动”这两个概念的理解，特别是对“运动”概念的理解。对于运动概念，课本有这样的表述：“一个物体相对于另一个物体的位置改变叫做机械运动，简称运动。”如果单记这样一句话来正确判定上述问题是不可能的。因为它并没有说明在怎样的条件下发生位置改变。物体有速度固然是物体位置改变的一个条件，但并不是有了这个条件，位置就一定改变，物体的位置改变还有一个条件——时间。假如不经过一定的时间（哪怕是极短的时间），速度再大，位置仍然不会改变。反过来说，因为是在一段时间内的位置改变，因此如果某一瞬间速度为零，并不能说明在这段时间内的平均速度为零，即瞬时速度不为零不是位置改变的必要条件。通过对“运动”概念的稀释，学生就能正确领悟“运动”是在时间和空间中进行的，要判定一个物体是静止还是运动，应该看它经过一段时间，它的空间位置是否变化。就竖直上抛到最高点的物体是否运动而言，尽管其速度为零，但因为有加速度，一段时间内的平均速度不为零，有位置改变，因此在运动。 二、静态的知识动态化 “知识”就其词性来说是一个名词。但如果从知识产生、传递、建构而言，它是思维的产物，是智慧的结晶。就是说知识虽然在形式上可能是呆板的、现成的结论，它可能躺在书上、存在电脑里；但只要知识与人发生相互作用，它就包含着深刻的思维过程。 因此当我们在传授知识或者学生在建构知识时，绝不意味着仅仅展现或接受课本上现成的概念和规律。作为老师应重在展现隐含在其中的精彩而又独特的思维过程，引导学生的思维深入到知识的发现或再创造或再发现的过程中去。让学生“重演”知识的产生过程，至少重演知识产生过程中“关键的几步”。让学生能从真正意义上理解和掌握知识，将静态的物理知识“内化”为自己能“随意”调用的智慧。下面以上海科技教育出版社的《物理（共同必修2）》上的平抛运动一节来说明课本是如何实现静态知识动态化。 课本首先用飞机投弹作为引入问题的情境，然后提出让小球从桌面上水平滑出，小球按怎样的轨迹落地这一生活中的问题。接着课本对这一问题给出了伽利略的假设：“在水平方向的运动，物体在这个方向上不受力的作用做匀速直线运动；在竖直方向的运动，物体受到重力作用做自由落体运动。”而且这两个方向的运动“既不彼此影响干扰，也不相互妨碍”。伽利略根据平抛运动的定量关系，画出了平抛运动的轨迹，如图1所示（这里，课本还特别提到了伽利略研究二维或者三维运动的方法）。课本对这一假设进行了定性和定量的论证：定性实验是“研究平抛运动的实验”，这个实验主要靠听——听两个小球是否同时着地；定量实验是“平抛运动的频闪试验”，如图2所示。对比图1和图2，论证了伽利略假设的正确性。接着课本循着伽利略的假设，研究平抛运动的规律，包括平抛运动的位移和速度规律，并导出了轨道方程。最后是两个应用：1.解决飞机投弹问题；2.研究斜抛运动。在研究斜抛运动时，课本给出了两种思路：1.根据伽利略的“既不彼此影响干扰，也不相互妨碍”原理给出了将斜抛运动分解为自由落体和匀速直线运动两种运动；2.根据“在水平方向的运动，物体在这个方向上不受力的作用做匀速直线运动；在竖直方向的运动，物体受到重力作用做自由落体运动”这一研究平抛运动的方法将斜抛运动分解成水平方向的匀速运动和竖直方向的竖直上抛运动。
课本这样处理平抛运动知识，实际上是循着“问题—观察—假设—论证—应用”这样一条“科学研究”的基本方法来让学生“重演”知识产生过程中“关键的几步”，以实现静态知识动态化。 三、抽象的知识形象化 人的思维有两个特点：其一，思维具有高度的概括性和间接性，而且能力越强的人的思维概括性和间接性越明显；其二，人的思维是通过语言文字（包括符号）来进行的，而且通过语言文字来进行思维交流。作为老师，相对学生来说思维能力很强，因此老师思维的概括性和间接性对学生学习来说是一个障碍；从表达方式上来说，语言、文字和符号属于抽象、非直观的思维表达。因此为使教师和学生之间在思维上有效沟通，老师最好从学生认知过程的最始端开始，即从感觉、知觉出发，直到逻辑思维。一句话，老师最好将自己的思维“幼稚化”，让自己的思维从学生已有的认知能力和知识的认知结构开始。真如夸美纽斯所说：一切知识都是从感官的感觉开始的，应该把通过感官所获得的客观事物感觉经验作为教学的基础。 高中物理中抽象的知识主要有两类：一类是抽象出的概念和规律；另一类是利用概念和规律进行推理，得出物理现象和过程的发生、发展和变化的预测。下面从为什么要引入某个概念（规律）和用怎样的方法研究得到概念（规律）两个方面为例来说明如何将抽象知识形象化。 人教版《物理（选修3-5）》在“动量和动量定理”一节中这样定义动量：“mv有特别的意义，物理学中把它定义为物体的动量。”学生看完这样的概念觉得很奇怪：一个运动的物体，它的质量是给定的，一般情况下不会变，在考虑物体运动时为何还要考虑它的质量？为理解为何引入动量这一概念，现作形象化处理：夏天，假定你走在公路上，分别正面与一只速度为5 m/s的蚊子相撞和一辆速度为5 m/s的10吨大卡相撞，你有什么感觉？学生笑答：两种情况下人被“撞”之后的“效果”完全不同！在学生的笑声之中学生明白了发生两个相互作用的物体，若要看相互作用之后的效果，不但要看其速度，还要看其质量大小。 在“波长、频率和波速”一节的教学中，老师给出了如图3所示的关于横波传播过程的6张照片。6张“静止”的照片却能在学生头脑中形成横波传播的整个“运动”过程，包括介质中质点的周期性运动和“波形”（包括波峰和波谷）的传播规律。从而得到振动的周期就是波的传播周期，波长、周期和波速之间的关系为v=λ/T，进一步可以得到波的传播实际上是“波形”的匀速直线运动。据此可以画出以后“任一时刻”的波的图象和某一质点的振动图象。这一过程充分显示了学生思维中形象（由图象建立表象）到抽象（建立概念和规律）的一个完整过程。
当然形象化的方法不止上面的两种，比如还有演示实验、展示实物或模型、多媒体动画演示或视频资料、图表等。但不论是哪一种，其目的都是为了将教师思维形象化、直观化，以帮助学生建立良好的物理概念或规律的表象，以期正确地掌握和应用概念或规律。 四、高难的知识台阶化 有台阶的山就一定能登顶吗？如果其中有一级台阶的高度高于人攀爬能力范围之外，那登顶就是奢望。学生的学习也是如此。解决的方法是矮化台阶或者在高高的台阶旁边搭一架梯子，让台阶的高度在学生学习的能力范围之内。这把梯子既可以马上让学生爬上台阶，也可以根据教学情况和学生特点分不同的教学阶段让学生爬上高台阶。因为有些教学内容的学习不可能一步到位，需要分阶段实现教学目标。 高中物理教学过程中，高台阶很多。但最高的台阶莫过于初高中物理衔接之间存在的台阶，尤以高中力学与初中力学之间的台阶为甚。主要原因是研究对象的多样性和灵活性，研究方法的逻辑化、数学化，研究具体过程中需要综合大量力学知识。下面以力学中最基本的受力分析为例来谈谈如何将高难的知识台阶化。 如图4所示，在粗糙的水平地面上放一质量为M、倾角为α的斜劈，在其粗糙的斜面上放置一质量为m的物块。现用一平行于斜面向上的拉力F作用于物块上，物块和斜劈始终保持静止。求地面对斜劈的弹力和摩擦力分别是多少？
受力分析是分析物体的受力情况，包括受力的个数，计算出力的大小、方向作用点。其最终目标是实现数学意义上的矢量逻辑运算，目的是帮助学生将矢量逻辑运算迁移到系统动量定理、动量守恒等需要矢量逻辑运算的问题上。显然，实现这一最终目标不可能一步到位，需要分步实施。下面就这一具体问题提供四步解决策略，来看如何分步实现受力分析最终的目标。 （1）基本方法——隔离法 这种方法是高中学生必须掌握的方法，尽管有时候显得很繁琐，但对培养学生完整的受力分析能力和严谨的科学分析思维能力有很大的帮助。具体的受力分析如图5、6所示。
（2）常见方法——整体法 整体法的实质就是隔离法，但在选择研究对象上较一般意义上的隔离法要灵活。具体的受力分析如图7所示。注意图7与原题图的区别。 （3）逻辑方法——等效法 对物块m分析：由于物块平衡，因此F和mg的合力对物块的作用效果和N、f合力对物块的作用效果相反；同时由于N、f和N′、f对应为作用力和反作用力，因此它们的合力等大反向。由此可以判定F和mg对斜劈的作用效果与N′、f′对斜劈的作用效果相同。因此可以将图5、6合并之后改画成图8。注意在图8中F和mg均为已知力，包括它们的方向和大小。再对图8分析易知题目的答案。
（4）数学方法——矢量逻辑运算 由于物块和斜劈均处于静止状态，根据物体的平衡条件可知：
将上面两式相加可得：
分析上式，并利用正交分析可以得出：
利用台阶法教学的实质就是我们平时所说的教学要循序渐进，即教学要考虑学生思维可达到的能力和心理可接受程度。但必须指出，我们不能以消极的、静止的观点看待学生的学习能力，以至于教学内容过浅、过少，让学生感觉枯燥而渐失学习兴趣。实际上学生具有主观能动性，接受的可能性是相对的。我们的教学要在学生的“最近发展区”实施。 五、理论知识实践（验）化 自伽利略开创实验—数学和逻辑并举的物理研究的基本方法之后，物理成为科学进步的代名词。实验成为物理的科研特色，也成为了物理教学特色和教学方法。前苏联教育家阿莫纳什维利曾说过：“儿童单靠动脑，只能理解和领会知识；如果加上动手，他就会明白知识的实际意义；如果动手时加上心灵的力量，那么认识的所有大门都将在他面前敞开，知识将成为他改造事物和进行创造的工具。” 理论知识实践（验）化不但指课本上提供的学生实验或者演示实验要认真做好，还指将课本上理论知识应用到生活实际中和将有些物理习题用实验来验证，这样不但可以降低教学难度，提高学生学习的兴趣，还可以培养学生的动手能力和科学探索精神。下面举两个例子来说明。 理论知识生活化：人教版《物理（选修3-1）》提到了马铃薯电池，为了提高学生的学习兴趣和直观地感受水果电池，可以选用柠檬（尽量生一点）和发光二极管（1.4 V/10mA）各一个。（注意：发光二极管的正极镀银，负极为铝。如果选用的发光二极管的工作电压1.6 V以上，建议将两个柠檬串联使用，且两电极之间的距离小一点）将发光二极管插入柠檬，学生会很惊讶地发现二极管发光了！（如图9所示）
物理习题实验化：质量为
和
的两个物体从h处紧挨着自由下落，如图10所示。所有的碰撞都是完全弹性碰撞，且在碰撞之后
物体处于静止状态，设碰撞都发生在竖直方向上。则在此情境下，
物体升起的高度为多少？
利用弹性碰撞时的动能守恒和动量守恒及物体下落和上升过程中的机械能守恒可以求出
/
=3；
物体升起的高度为4h。如果用实验（这个实验我们称之为超级球实验）来验证这个习题，会很震撼！老师将两个橡皮小球（可以使用实验室提供的碰撞球），按题目的要求从1.5 m高处释放，可以看见小球最后能与教室的天花板相碰。从这个实验中学生可以体会人与高速行驶中的汽车相撞，为什么人会被弹出那么高和远，受的伤害那么大。 六、经验知识逻辑化 知识并不总是“好玩”的，知识也不一定总是形象、直观的，甚至有些知识由于条件的限制只能停留在理论阶段。物理学科的两个最基本特色就是一个“物”和一个“理”，“物”就是实验和实践，“理”就是逻辑思维。充分发挥物理学科特色，用物理知识的深刻性和丰富性打动学生，对优秀的、有志于物理科学研究的学生尤其需要如此。比如老师在讲述伽利略利用从亚里士多德的结论出发，利用逻辑推翻了亚里士多德关于落体的理论这一历史事实，会极大地激发了学生学习物理的兴趣。 逻辑思维是指在感性认识的基础上，运用概念、判断、推理等形式对客观世界间接地、概括地反映。科学抽象、比较、分类和类比、分析和综合、归纳和演绎，是最常见的科学方法。而逻辑性，就是从定义、概念出发，到作出判断，推理出相应结论的过程。下面举一个教学例子来说明逻辑的力量。 学生在初中就知道“由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力”，而且知道“物体所受重力的大小与它的质量成正比”，即G=mg。我们可以开始这样思考：地球为什么吸引物体？由G=mg可知，因为物体有质量。根据作用力和反作用力知道：物体也应该吸引地球。同理，物体吸引地球的原因是因为地球有质量，吸引力的大小可以表达为G′=Mg′，而且G′=G。从上面的分析知“g”中应该含有地球质量M，因此G=mg可以写成G=kmM（可以肯定与M是一次方关系，因为与m是一次方关系）。进一步推理：因为地球和物体有质量所以它们之间有相互吸引力，那么一般物体也有质量，它们之间也有相互吸引力。换句话说：两个有质量的物体之间就一定有吸引力——万有引力。又思考：为什么地球与物体之间的吸引力我们能够感觉到，而我们有质量的人与人之间为什么没有感觉到吸引力呢？说明G=kmM中的“k”这个比例系数一定很小，当像地球一样大质量的物体与小质量的人之间的作用力能让人感觉到相互吸引力的存在，但小质量的人与人之间就难以感觉到吸引力的存在。 上面的逻辑思维不但可以让初中生着迷，也可以让高中学生感觉到原来牛顿可以从苹果落地引出万有引力，我们学生可以从最基本的重力引出万有引力。这样，学生学习物理的兴趣将被极大地激发出来。 七、物理现象数学化 物理学是精确定量的科学。物理学的概念有它的质的规定性，最终又有它量的规律性。物理中的规律、原理正是这些概念所规定的物理量之间的数学联系。数学是研究物理学的重要方法和重要工具。 我们的物理教学主要是“重演”找规律和应用规律。“重演”找规律是通过观察和实验得到的相关物理量的数据，然后利用对比、分类、归纳等科学思维方法，根据得到的数据，找出物理量之间的关系，从而给出物理量之间的数学关系式。比如利用等效原理，探究分力和合力之间的数学上量的关系从而得到平行四边形法则。使用物理规律的数学表达式来研究物理问题是我们学生学习的重点——就是我们平时说的做题目。方法是将问题中给出的物理现象转化为物理语言，再将物理语言转化为数学语言和数学图象，最后是用数学符号和数学规律进行逻辑运算。下面举应用平行四边形法则的一个例子来说明。 如下页图11所示，AO是橡皮绳，BO为不能伸长的细绳，A、B点固定在木板上，木板竖直。绳OC绕过定滑轮（摩擦不计），其下端悬吊一个砝码。此时O点到达一定位置。问：如果任意改变定滑轮的位置，是否还可以找到不在OC直线上的另一处，也能使结点O到达原来的地方？
物理现象、物理语言和数学语言之间的转化见下表。具体平行四边形法则的应用和解答如图12所示。
上面讲述的七种教学技术能力应该说是教学能力的一个方面。根据对立统一的观点，当我们在教学时将压缩的知识稀释化、静态的知识动态化、抽象的知识形象化、高难的知识台阶化、理论的知识实践（验）化、经验的知识逻辑化时，我们也应当思考怎样压缩知识、静化知识、间接化知识和理论化知识。因为知识太多，而人学习的时间和人的能力有限，当学生的学习积累到一定程度时，需要老师和学生将知识“打包”。 马克思说：只有创造性的工作才会有尊重。作为一名物理教师，如果成天勤勤恳恳地埋头苦干，像蜡烛一样，以牺牲自己作为职业高尚的表达，而不是用一种创造性的智慧去激发学生心中学习的动力，不是通过各种方式、用创造性的智慧将人类传承的知识财富和精神财富“转化”为学生个人成长需要的知识财富和精神财富，那么对于他来说只是付出而不可能获得尊重，也难以培养出有创新精神和创造力的学生。一名物理教师要获得学生乃至社会的尊重，他的唯一方法就是教学的创新，教学创新的关键在于将人类历史长河中的文明“转化”为符合学生心理成长规律的、适合学生认知能力的知识、方法和思想。 教师将自身的学术能力转化为教学技术能力是成为合格教师的基本要求。教学最终追求的应该是教学技术向教学艺术升华。就是教师根据不同的学生、不同的教学内容能够因地制宜地使用他的学术能力和教学技术能力。在教学知识和技能的同时，适时地渗透物理学科的方法、思想和科学精神，让教学真正达到“春风潜入夜，润物细无声”，“大音希声，大象无形”的天成境界。
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