遵循知识形成过程，突破学生思维障碍，本文主要内容关键词为：障碍论文,思维论文,过程论文,知识论文,学生论文，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。
如果把科学家从事科学研究的过程视为科学知识的生产过程，那么学生接受科学教育的过程就是科学知识的再生产过程。学生的学习过程是对人类文化发展过程的一种认知意义上的重演，他们学习科学的心理顺序与前人探索科学的历史顺序相似。因此，理想的科学教育应该是，以浓缩的时空和必然的形式，重演人类丰富多彩的科学活动，让学生去亲历探究的过程，感受科学的启迪。这样不仅有助于突破学生思维上的障碍，还能更好地理解并掌握所学的知识，从中汲取前人的智能，领悟思想方法，陶冶科学精神。需指出的是，重演并不等于重复。如果将教学过程机械地还原成科学研究过程，不加选择地让学生重走历史老路，那将是荒谬的。我们不应该让学生重蹈过去的无数个错误，而仅仅是“重蹈”关键性步子。教学中遵循知识形成的原始过程，有利于突破难点、建立概念、总结规律和解决问题。 一、突破难点：以“滑轮的实质”为例 1.传统教学的不足 滑轮的实质是“滑轮”一节的难点，特别是在讲动滑轮是一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆时，比较抽象，学生不易理解。传统讲授方法是按图1所示，让学生分别找出支点、动力和阻力，然后画出动力臂和阻力臂，最后通过比较得出动滑轮是一个能省一半力的省力杠杆。这种做法，只是找到了力臂与直径或半径的关系，并没有回答与力臂相关的几个问题，如学生仍不理解支点为什么在滑轮的边缘，动力臂为什么是圆的直径？只是生硬的记下二者的关系而已。
2.改进方案——在逐步完善杠杆不足中构建滑轮模型 若想让学生理解动滑轮是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆，就必须抓住问题的本质——滑轮是杠杆的变形。在讲解这个规律时，要遵循杠杆演变滑轮的过程，构建一个使用杠杆的场景——为满足需求逐步让杠杆演变成滑轮，学生才能真正理解滑轮是杠杆的变形这一结论。最后再从杠杆的角度分析滑轮是怎么工作的，才能让学生明白支点“O”为什么在圆的边缘。具体做法如下： 首先用一根杠杆提升水桶，当杠杆上升到最高点时，水桶不能再升高了，如果想使水桶继续上升，可以再增加一根杠杆，一根杠杆上升到最高点，另一根顶上来，为能持续提升水桶，杠杆必须能连续转动，所以需继续增加杠杆。继续增加杠杆的数量，就构成了一个转动的轮子——滑轮，如图2所示。
学生明白了滑轮是无数个杠杆的集合后，再用该装置组成动滑轮提升重物，轻轻提起绳子自由端，让学生观看是哪个杠杆在起作用，绕哪点转动，动力和阻力分别是谁提供的？在上述演示下，学生很轻松就能理解支点在杠杆的一端，所以支点在滑轮的边缘上，动力臂是圆的直径，阻力臂是圆的半径，自然能接受动滑轮是一个动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆这一结论。 评析 以上设计抓住了滑轮是杠杆的变形这一本质，遵循了由杠杆演变到滑轮的原始过程，用增加杠杆的方式弥补杠杆提升重物高度的不足，层层递进，最后逐渐演变成滑轮。把复杂的滑轮简化为杠杆进行研究，既抓住了问题的本质，又略去了次要因素的干扰，使学生真正能理解和掌握杠杆与滑轮的关系。 二、建立概念：以“磁感线”为例 1.传统教学的不足 传统教学，在讲完磁场后直接引入磁感线。具体做法是：教师给出玻璃板、磁铁、铁屑等器材，把铁屑洒在玻璃板上，下面放上磁铁，然后轻轻敲击玻璃板，观看铁屑的排布情况，看到小铁屑排成一条条线后，给出磁感线的定义。这种讲授方法，实验效果直观形象，学生虽能接受磁感线的定义，但不能真正理解什么是磁感线，为什么要构建磁感线这个模型，引入磁感线有什么作用等问题？ 2.改进方案——在描述磁场分布中建立磁感线模型 要想让学生真正理解磁感线的概念，就必须让学生经历磁感线建立的过程，他们才能明白为什么要引入磁感线。磁感线是在研究磁场性质及分布时的重要成果，具体做法如下： 师：把一个小磁针放在条形磁铁的周围，小磁针还指向南北方向吗？ 生：受磁场的作用，小磁针不再指向南北方向。 师：在磁铁的不同位置，再放置几枚小磁针，它们的指向相同吗？ 生：小磁针的指向都不相同，如图3所示。
师：这说明磁场是有方向的，不同位置的磁场方向不同，通常我们规定小磁针静止时N极的指向为该点磁场的方向。 师：怎样才能了解更多位置的磁场方向呢？ 生：可以在磁铁周围放更多的小磁针。 师：是的，我们想了解某点的磁场方向，就可以在该点放置小磁针，利用小磁针N极的指向判断该点磁场方向。由图4和图5可知，磁场是分布在整个立体空间内的。 师：若要更精细的描述磁场，我们可利用小铁屑代替小磁针，观看磁场中小铁屑的分布情况。
生：看到小铁屑有规律地排成了一条条曲线。 师：请观看图3和图5，N极的指向有什么规律？ 生：小磁针和铁屑有规律地排成一条条曲线，且从磁铁的N极出发，又回到磁铁的S极。 师：不错，磁场分布是有规律的，小磁针排成一条条曲线。在描述磁场时，我们可以假设磁体周围有一条条曲线，小磁针N极的指向与曲线切线方向一致，是该点磁场方向。这样描述磁场时就不用再放小磁针了，我们把这些假设的曲线称作磁感线。 评析 本设计的思路遵循了磁感线建立的历史过程，磁感线是研究和描述磁场分布的产物，所以在讲述磁感线概念时，一定要从磁场入手。在经历了用一个、几个和无数个小磁针描述磁场分布的过程中，才会明白为什么要引入磁感线，学会用磁感线简洁地表示磁场。所以，在教学中注重知识建立的过程，才能符合学生的认知规律。 三、总结规律：以“电磁感应”为例 1.传统教学的不足 在讲授电磁感应时，一般做法是按图6所示组装器材，闭合开关，让金属棒在磁场中水平往复运动，观看灵敏电流表指针是否偏转。若指针偏转，说明电路中有感应电流，然后直接给出产生感应电流的条件：“闭合电路的部分导体，在磁场中做切割磁感线运动，就会产生感应电流”。这种做法只能让学生记住结论，缺少科学探究的过程，学生不会理解什么是切割运动，体会不到法拉第探索电磁感应的艰辛历程，以及追求真理不怕苦难的科学态度。 2.改进方案——遵循历史足迹探索电磁感应规律 学习电磁感应一节，不仅要让学生知道产生感应电流的条件，更重要的是要让学生经历探究过程，像科学家那样追求真理，不怕困难勇于攀登，体会探究过程的快乐。只有这样才能培养学生的科学精神，才能符合学生的认知规律。具有做法如下：
首先从奥斯特实验谈起：奥斯特实验证明了电可以产生磁（如图7所示）。那么按照逆向思维，很容易提出研究问题：“磁可以产生电吗？”以金属棒为研究对象，请利用磁铁、导线、灵敏电流表、开关等器材组成电路进行研究。 师：电流中有无电流怎么知道？ 生：用电流表显示。 师：是的，利用转换法显示电流的有无，把金属棒直接放在磁场中，有无电流？ 生：没有。 师：是电路没有闭合的原因吗？请闭合开关再试。 生：闭合电路，还是没有电流。 师：是磁铁的磁性不够强？请更换请强磁铁再试。 生：仍然没有电流。 师：金属棒静止时没有感应电流，动起来试试。 生甲：上下运动没有感应电流。 生乙：水平左右运动有感应电流。 生丙：斜着运动也有电流。 生丁：…… 观察在什么情况下电路中能产生电流（灵敏电流计指针发生偏转），并把现象填在附表中。
评析 电磁感应知识在教科书中是以准确的定义，白纸黑字形式化地写在了上面，它所呈现的只是知识的学术形态。而它的教育形态，诸如猜想假设、实验归纳等科学思想方法，电磁互变、世界多样统一的科学观念，以及法拉第锲而不舍、十年磨一剑的科学态度与精神等，则大多隐含于其间，不会自动凸显[1]，若没有经历知识探究的过程是不能体会到其中的道理的。 四、解决问题：以“刻度尺估读”为例 1.传统教学中的不足 在刻度尺的教学中，常规做法是先让学生观察刻度尺的“量程”“分度值”“0刻线”，然后再讲解其使用规则：刻度尺水平放置，视线与刻度垂直，读数时要估读到分度值的下一位等。其中估读是刻度尺使用的难点，学生经常读错，仅按上述设计讲解，学生仅能记下刻度尺的使用规则，不理解为什么要估读，怎样才能正确估读等问题。 2.改进方案——构建对比测量情境，解决估读问题 要解决估读问题，首先要让学生明白为什么要估读，然后才能研究怎样估读。可根据生活实际，创设测量长度的情境，在测量中引发认知冲突。具体做法如下： 首先给出量程一样（10 cm），分度值为分别为1 mm、1 cm、1 dm的三把刻度尺，用它们分别测量同一物体的长度，并记录数据。甲同学使用第一把刻度尺，测量结果在6.2 cm～6.3 cm之间；乙同学使用第二把刻度尺，测量结果在6 cm～7 cm之间，两把刻度尺都有准确测量数据，但也有一部分估读数据；丙同学使用第三把刻度尺，却没有准确测量值，只能估计物体的长度。同一物体，为什么测量值不同呢？通过对比观察，学生很容易想到是因为分度值不同的原因，长度测量的准确程度由分度值决定，比分度值小的长度测不出来，需估读。在上述问题的引导下，学生自然就理解了估读。 评析 创设不同刻度尺进行测量的情境，遵循了刻度尺使用规则的构建过程，刻度尺的使用规则是前人在实际测量中总结概括的成果，估读是在测量中发现并解决的问题。教学中只有遵循这一过程，才能抓住问题的本质，引发学生的思考，符合学生的认知规律。
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