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1、似曾相识燕归来,巧妙同化优结构 摘 要：相像理论是思维科学领域的重要理论。人类个体的学习也是在相像的基础上不断建构新学问的过程。同化是指新学问进入原有学问结构的过程。新学问须要以旧学问作为同化固定点。充当同化固定点的那些学问与新学问之间的相像度越高，则学习的效果就越好。影响学习最重要的因素是学生已经知道了什么，要依据学生的原有学问状况教学。课堂教学的任务就是或唤醒、或输入各种不同形式的相像同化固定点，引领学生学习建构新学问，而非干脆告知学生相关的结论。在教学中，老师应当常常引领学生寻求相像点，体会相像带来的和谐与美感，形成常常寻求相像的意识和习惯，擅长利用相像点作为新学问的同化固定点，为顺当习
2、得新学问，搭建支架，优化学问结构。 关键词：相像；同化；新学问；新概念；新规律；新实力；学科教学 中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1013-61481-0024-4 相像理论是思维科学领域的重要理论。从哲学方法论的角度看，只要两个事物有共同点，就可以说它们是相像的。这种相像性广泛地存在于人类社会和自然界。人类的许多独创创建就是运用相像原理进行相像创建的结果，人类个体的学习也是在相像的基础上不断建构新学问的过程。 美国教化心理学家奥苏伯尔把新学习的学问比作刚刚驶进港口的船，把头脑中原有的旧学问比作锚桩，当船靠岸后要把船的锚固定在这个事先设置好的坚固的锚桩上，即新学问在原有学问
3、上的同化固定点。 大量事例表明，充当同化固定点的那些学问与新学问之间的相像度越高，学习的效果就越好。这给物理教学一个明显的启示：在教学中，应当充分了解和挖掘那些存在于学生头脑中与将学的新学问相像度高的原有学问与阅历，作为新学问学习的同化固定点，这样的教学最高效。关于这个问题，陶行知曾经有过朴实的表达，所谓“教书”，实际是“教学”，“教和学联络起来”，教学生学。对于学习中的问题，老师不要拿出现成的方法，而要指导学生，使他以最短的时间，经过相类似的体验，回顾相类似的阅历，发生相类似的联想，自己将这个方法找出来，并且能够利用这种体验、阅历与联想来找别的方法，解决别的问题。奥苏伯尔更是旗帜显明地指出，
4、影响学习最重要的因素是学生已经知道了什么，要依据学生的原有学问状况教学。 课堂教学的任务就是或唤醒、或输入各种不同形式的相像同化固定点，引领学生学习建构新学问，而非干脆告知学生相关的结论。这种教学方式的好处自不待言，下面分别举例说明。 1 有助于理解新学问 一个学生的学习基础较好，后续学习往往就顺当。这是原先的基础学问驾驭坚固，很好地起到了同化固定点的作用。但是，能够充当相像同化固定点的并非只有原有学问。事实上，典型试验、典型情景以及生活阅历都能起到那个“锚桩”的作用。因此，在教学中，一味追求学问教学，不重视试验、不注意典型情景的开发和运用的教学行为，会使学生丢失输入大量相像同化固定点的机会，
5、从而造成学科学习困难。 比如：在运动的合成与分解的教学中，人教社的教材有一个红蜡块的演示试验，堪称经典。红蜡块沿斜线方向的实际运动可以这样分解，假设玻璃管不动，则红蜡块只沿玻璃管上升，这就是它在竖直方向上的分运动；假设红蜡块停在玻璃管的底部，而跟着玻璃管沿水平方向做匀速运动，红蜡块只沿水平方向运动，这就是它在水平方向上的分运动。通过课堂演示，学生很简单理解合运动与它的分运动的关系。事实上，任何形式的机械运动都可以用这个方法找到它的分运动，即先假设一个方向不运动时，另一个方向的运动即是其中的一个分运动。 看出这点相像性，拉船问题的运动分解就不成问题。如图2，绳与小船连接点的运动产生的效应是绳长不
6、断减小，角度不断减小，两者都在变。如何找到它的两个分运动？依据相像原理，以红蜡块的运动分解作为相像的同化固定点，假设角度不变，只有绳长缩短，那么这个连接点应当沿绳斜向上运动，这样就轻易找到了其中的一个分运动，明显这个分运动的速度方向就是沿绳方向；假设绳长不变，只有角度减小，那么这个连接点的运动就是圆周运动，这就是另外一个分运动，这个分速度的方向就是圆弧的切线方向，即与绳垂直斜向左下方。至此，学生很简单找到两个分运动，对速度采纳如图2所示的分解顺理成章。 图2 拉船问题图示 又比如：原子核衰变看不见、摸不着，无法进行试验演示。它的半衰期规律是一个统计规律，课堂上老师一般都会干脆将结论告知学生，但
7、是学生并不能很好地理解。变更教学方式，供应相像情景则能轻松解决这个问题。取一把能区分正反面的巧克力豆，一把撒下去，出现正反面的几率均等，数量相当。取走其中反面朝上的一半，留下的一半又撒下去。又取走反面朝上的一半，剩下的一半接着做试验学生很简单理解，每次一半豆子反面朝上是一个概率事务，这个结论只对大数目才有意义。原子核衰变是微观世界的事务，抛洒巧克力豆是生活中的事务，看似风马牛不相及，但它们却有相像点，都听从统计规律，都只针对足够数目的事务规律才成立。有抛洒巧克力豆的生活事务作为相像的同化固定点，明显有助于对看不见摸不着的原子核衰变规律的深刻理解。 2 有助于生成新概念 物理概念是客观事物的物理
8、共同属性和本质特征在人们头脑中的反映，是物理事物的抽象。新概念的形成有时依靠对干脆生活阅历中形成的原生态观点，去粗取精、去伪存真；有时依靠背景学问，产生建立新概念的需求，从而建构新概念。比如：自由落体概念的形成属于前者，而电流强度概念的建立就属于后者。如何引进一个物理量量度电流的大小？老师可以引导学生提取头脑中描述车流量的方法，利用两者的相像性得出描述电流大小的物理量。以下是其中的一个教学片段： 师：我们已经知道电流是如何形成的，那么如何定量地描述电流的大小呢？ 我们先回顾一幕公路场景，如何描述这段路的车流量大小？ 生：只要统计单位时间内通过的车辆数，就能比较车流量的大小。 师：很好！你会在哪
9、里数车辆数呢？ 生：在这段公路上任选一个位置就可以。 师：也就是我们只要选定一个固定的视察位置，数一数单位时间内通过的车辆数就行了。这个同学说出了解决这个问题的3个要素选一个视察位置，取一段时间，计下车辆数。取了时间，计了数量，如何用这两个量表示车流量的大小？ 生：可以用数量与时间的比值来描述车流量的大小。 师：受这个思路的启发，如何定量地描述导线中电流的大小呢？ 生：选择导线某处作为视察位置，单位时间内通过的电荷量越多，则电流越强，可以把q/t作为电流的定义。 从这个教学过程来看，老师并没有生硬地塞给学生一个新概念，学生依靠自己的力气建立了新概念。老师只是唤醒学生的生活阅历，利用车流量与“电
10、流量”的相像性，让学生通过自己的思索定义物理概念，这种成就感带来的愉悦就是对学生的最大奖赏，能极大增加学习动机。这与学问本位的传统概念教学有很大的区分，不管学生以往的学问经验背景，干脆灌输新概念的教学不仅让学生感到学问生涩难懂，更会干脆损害学习爱好，减弱学习动机。 3 有助于应用新规律 物理学本身存在许多相像的情景，这些相像情景往往对应着相像的规律。例如：重力场与电场相像，重力做功特点与电场力做功特点也相像。重力做功与重力势能的改变对应关系与电场力做功与电势能的改变关系也相像。因此，重力场的一些相关学问就是学习电场相关学问的相像同化固定点。电场一章的教学，大多数老师都能自觉运用与重力场类比的方
11、式教学，就是自觉或不自觉地运用相像原理的结果。 物理学中有些规律在形式上就具有惊人的相像性，比如万有引力定律与库仑定律，它们的形式分别为F=G ，F=k ，分别在这两个规律支持下的行星绕恒星运动的图景与电子绕原子核运动的图景也有惊人的相像性。原子跃迁时，电子的轨道改变对应的动能、势能的改变是学习的难点之一，假如能够相识到它与行星运动的相像性，则简单深刻相识新规律。 4 有助于培育新实力 学问的学习归根结底是为了培育实力，而实力并不像学问那样看得见。伴随学问的应用，才有学问的不断深化、内化，才能提高分析问题、解决问题的实力。解决基础问题、典型问题的阅历或经验是解决困难的相像问题的实力同化固定点。
12、因此，对于综合分析实力欠缺的学生，解决的方法之一就是输入相应的解决问题的实力同化固定点。当学生用解决基础典型问题的经验或阅历作为实力同化固定点，解决了更困难的问题时，外在表现就是学生的实力得到提升，或者说完成某种实力的升级培育，形成了新实力。 例如：天体运动的双星模型，与两个溜冰者手拉手在冰面转圈的模型具有高度的相像性。它们都是一对相互作用力供应向心力，围着连线上一个共同的固定点做圆周运动，具有相同的角速度。其中的任何一个问题的分析阅历，都可以作为另一个问题解决的实力同化固定点。历年高考压轴题大多可以用这个思路解题。 例 如图3甲所示，静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、
13、后面板运用绝缘材料，上、下面板运用金属材料。图3乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连。质量为m、电荷量为-q、分布匀称的尘埃以水平速度v0进入矩形通道，当带负电的尘埃遇到下板后其所带电荷被中和，同时被收集。通过调整两板间距d可以变更收集效率。当d=d0时，为81%。 不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。 求收集效率为101%时，两板间距的最大值为dm； 求收集率与两板间距d的函数关系； 若单位体积内的尘埃数为n，求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量M/t与两板间距d的函数关系，并绘出图线。 分析 两问的分析对于基础学问驾驭得扎实的学生来说并不难。第问才是区分顶级实力与较高
14、实力的关键。站在一般角度看，从不同位置进入板间的尘埃，落点不同，轨迹不同，落点速度也不同，很难建立一个模型计算t时间收集的尘埃质量M的表达式，更无从下手写出M/t与两板间距d的函数关系。这时，学生的思维陷入僵局。实力强的学生会发觉，这与以往熟知的抽水问题具有极大的相像性。从深井中抽水，该如何计算某段时间内抽入管中的水的质量呢？从入口看，水的速度和高度都是改变的，而且也无法知道其中的改变规律，因此难以得到t时间内抽入管中的水的质量。不难发觉，稳定工作时，相同时间内的出水量和进水量完全相同，出口处水流可以看作匀速运动，利用柱体模型很简单求得t时间流出的水的质量M，从而解决问题。这个一般学生都熟识的
15、经验迁移到这道详细的高考压轴题的情景上，可以知道：稳定工作时，收集到的尘埃与相应横截面积进入的尘埃一样多，即两者的质量相等，写出进入的尘埃质量的表达式即是收集到的尘埃质量的表达式。而进入两板间时，尘埃的速度是个定值，很简单利用柱体模型得到M=nmbdv0t，解开了这个锁扣，其余的问题自然迎刃而解。假如学生能够将解决抽水机的简洁问题的实力迁移到这个困难的收集效率问题，并独立地解决它，标记着形成了分析综合的新实力。 5 结 语 相像是事物的普遍状态。任何物体都具有保持原有运动状态的性质，称之为惯性。在电磁世界，自感线圈有企图保持原有电流的“电惯性”，这反映了机械运动与电磁运动的相像性；楞次定律告知
16、我们，感应电流具有这样的方向，它的磁场总是阻碍原磁场的磁通量的改变，或者说它的磁场总是要抗衡原磁场的磁通量的改变。化学中的勒沙特列原理指出，化学平衡是动态平衡，假如变更影响平衡的一个因素，平衡就向能够减弱这种变更的方向移动，以抗衡该变更。这两者又何其相像！这种自然规律的相像性不仅会激发美感，还能激发学习的深层爱好，增加学习动机。在平常的教学中，老师应当常常引领学生寻求相像点，体会相像带来的和谐与美感，形成常常寻求相像的意识和习惯，擅长利用相像点作为新学问的同化固定点，为顺当习得新学问搭建支架，从而优化学问结构。老师假如能够有意识地运用相像论、同化论，在情境创设、问题导引、概念形成、规律应用等方面能从学生原有的学问阅历动身设计教学环节，则必将极大地提升教学的有效性。 参考文献： 1金洪源.学科学习困难的诊断与辅导 M.上海：上海教化出版社，2004. 2施良方.学习论M.北京：人民教化出版社，2001. 3徐祯.相像论、同化论指导下的教学设计“电源与电流”J.物理教学探讨，2022，33：7875. 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页