優(yōu)化學生認知結構(簡單2015.7)

1、長汀一中：王林煥長汀一中：王林煥 E-mail： 1.1.高三復習課就是講題和做題嗎？為什么高三復習課就是講題和做題嗎？為什么幾乎相同的復習方法，有些效果卻相差很大？幾乎相同的復習方法，有些效果卻相差很大？一、問題提出一、問題提出 2.為什么學生雖已掌握了概念和規(guī)律，但為什么學生雖已掌握了概念和規(guī)律，但還是不會解決復雜一些的問題？還是不會解決復雜一些的問題？ 3.學生解題學生解題“卡殼卡殼”時，經(jīng)老師點撥一下時，經(jīng)老師點撥一下就解決了，難道學生解題能力一下子就提高就解決了，難道學生解題能力一下子就提高了嗎？問題解決（能力）究竟取決于什么？了嗎？問題解決（能力）究竟取決于什么？4.4.物理教學能

2、否改變學生的智力？物理教學能否改變學生的智力？二、現(xiàn)代認知心理學簡介二、現(xiàn)代認知心理學簡介（一）關于智力、能力與知識的關系（一）關于智力、能力與知識的關系1.1.智力與能力智力與能力 物理教學能否改變學生的智力？物理教學能否改變學生的智力？一個人的智力水平（智商）通常是有遺傳因素、生活水平和整個社會文化背景所決定的，一個人成年以后，其智力水平基本是穩(wěn)定的，短暫的教學對其影響不大，物理教師的教學并不能對學生的智力水平有多大的改變。 物理教學能否改變學生的能力？物理教學能否改變學生的能力？能力是做事的本領，一個人某一方面的做事本領是可以通過學習習得的。通過學習物理，原來不能解釋的物理現(xiàn)象會解釋了，

3、原來不會使用的物理儀器會使用了，原來不會做的物理實驗會做了，原來不會解決的物理問題會解決了。為此物理教學能否改變學生的能力？答案是肯定的。 2 2、知識與能力、知識與能力 現(xiàn)代認知心理學對知識與能力的關系有了比較清晰地認識，眾多試圖培養(yǎng)一般能力的實驗表明，能力并不是獨立于知識的一種東西，能力也很難進行跨學科的遷移。當超越學科的一般能力被否定以后，隨著研究的深入，認知心理學越來越認識到能力與知識的豐富程度及知識能力與知識的豐富程度及知識被有序組織的程度密切相關，可以簡單地說：能力就是被有序組織的程度密切相關，可以簡單地說：能力就是好的知識結構好的知識結構。知識結構包含對解決問題非常有用的“是什么

4、”、“為什么”和“怎么辦”的知識，學生面臨一個問題時，就是調(diào)用這些知識來解決問題的。學生在調(diào)用這些知識時，知識本身的豐富性、清晰性，知識組織的穩(wěn)固性、層次性及知識運用的熟練性又影響著調(diào)用知識的速度和準確性。知識結構的好壞決定了物理問知識結構的好壞決定了物理問題解決的好壞，體現(xiàn)了一個人的能力水平。題解決的好壞，體現(xiàn)了一個人的能力水平。 智力、知識、能力三者之間的關系可以用大家熟悉的電腦進行形象的比喻。我們買了電腦以后，電腦的硬件配置已經(jīng)確定了，它相當于一個人的智力；要完成一個任務，我們需要安裝不同功能的軟件，它相當于不同的知識結構；對于同樣功能的軟件，軟件本身的編程水平（相當于知識豐富程度、組織

5、水平和熟練程度）的不同，則顯著影響著任務完成的時間和效果。 認知心理學關于能力的認識對教學的指導意義是積極的，它使得教師的教學真正“以學生為本”，使得教師能夠真正明確教學的目的是引導學生構建良好的知識結構，從而關注學生知識結構的關注學生知識結構的建構和優(yōu)化過程建構和優(yōu)化過程，圍繞學生良好的知識結構的建構和優(yōu)化來規(guī)劃教學。教教學方式變革的知識觀基學教教學方式變革的知識觀基學方式變革的知識觀基礎方式變革的知識觀基礎n1.陳述（事實）性知識陳述（事實）性知識(學科知識學科知識) 理解、記憶、再現(xiàn)、判斷理解、記憶、再現(xiàn)、判斷 -記中學記中學 n2.程序（方法）性知識程序（方法）性知識(學科方法、學習方

6、法學科方法、學習方法) 閱讀、思考、嘗試、交流、討論、問對、爭辯、分析、閱讀、思考、嘗試、交流、討論、問對、爭辯、分析、綜合、歸納、總結、提煉、概括、解釋、推理、運用綜合、歸納、總結、提煉、概括、解釋、推理、運用、拓展拓展-做中學做中學n3.價值性知識價值性知識(學科意義、學習意義學科意義、學習意義) 體驗、反思、取舍、定向、創(chuàng)造、信仰體驗、反思、取舍、定向、創(chuàng)造、信仰- 悟中學悟中學（二）教學方式變革的知識觀基礎（二）教學方式變革的知識觀基礎 *陳述性知識主要說明事物“是什么”、“為什么”，以用于區(qū)別、辨別、說明事物。 *程序性知識即操作性知識，是關于“怎么做”的知識，即如何解決問題的思維操

7、作過程的知識，也就是如何從已知狀態(tài)向目標狀態(tài)轉(zhuǎn)化的知識。程序性知識程序性知識 智慧技能：智慧技能是運用符號或規(guī)則智慧技能：智慧技能是運用符號或規(guī)則對外辦事的技能。對外辦事的技能。認知策略：認知策略是學習者用以調(diào)控認知策略：認知策略是學習者用以調(diào)控自己注意、學習記憶和思維等內(nèi)部過程的自己注意、學習記憶和思維等內(nèi)部過程的技能，以及調(diào)控自己的認識活動（對內(nèi)）技能，以及調(diào)控自己的認識活動（對內(nèi)）以提高認知操作水平的能力。以提高認知操作水平的能力。動作技能：動作技能（如使用多用電表動作技能：動作技能（如使用多用電表的技能）又稱心因運動技能，這是因為它的技能）又稱心因運動技能，這是因為它受內(nèi)部心理過程控制

8、。受內(nèi)部心理過程控制。三、例析高考物理全國卷的啟示三、例析高考物理全國卷的啟示應應對高考學生需要怎么樣的學習？對高考學生需要怎么樣的學習？1.1.對評價（試題）的研究對評價（試題）的研究不再以考查知識點及能力要求進行分析不再以考查知識點及能力要求進行分析以學生解決問題需要調(diào)用的知識結構進行分析以學生解決問題需要調(diào)用的知識結構進行分析便于診斷學生錯誤原因便于診斷學生錯誤原因便于設計有針對性的問題進行彌補便于設計有針對性的問題進行彌補 將學生的思考過程與教師分析進行對比，將學生的思考過程與教師分析進行對比，能夠精確發(fā)現(xiàn)缺陷。能夠精確發(fā)現(xiàn)缺陷。 從對教學的指導意義看，傳統(tǒng)的從“能力角度”的分析歸因，

9、會說學生不能解決問題是“分析、綜合能力還不夠”。怎么辦呢？學生提高分析、綜合能力的唯一途徑就是做題，但通過做題，效果又不是十分理想。這時，教師就說：“通過做題要學會總結、比較，不能為做題而做題”不知這話是否能夠真正解決學生的問題和困惑。示例示例1（2015年全國課標I卷 19題）1824年，法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”。實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示。實驗中發(fā)現(xiàn)，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后。下列說法正確的是A圓盤上產(chǎn)生了感應電動勢B圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉(zhuǎn)動C在

10、圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉(zhuǎn)動19【答案】AB【解析】圓盤運動可視為半徑方向的金屬條在切割磁感線，在圓心和邊緣之間產(chǎn)生了感應電動勢，A正確；若以圓盤為參考系，可認為磁場在變化（運動）產(chǎn)生了渦旋電場從而引起圓盤中的渦流，B正確；圓盤轉(zhuǎn)動時相對小磁針的位置關系不變，磁通量不變，C錯；圓盤呈電中性，不會形成環(huán)繞圓心的環(huán)形電流，D錯。傳統(tǒng)分析傳統(tǒng)分析情境情境：阿拉果的“圓盤實驗”。知識（考）點知識（考）點：電流、磁場、磁通量、電磁感應、感應電動勢、渦電流能力要求：能力要求：理解能力、分析與推理能力 本題主

11、要凸顯了對條形磁鐵周圍磁感線的分布、磁通量、電磁感應、感應電動勢、渦電流的產(chǎn)生等知識深刻理解、本質(zhì)認識的考查。認知分析認知分析情境：情境：阿拉果的“圓盤實驗”。陳述性知識陳述性知識：磁針產(chǎn)生磁場，圓盤繞圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)程序性知識：程序性知識：若把圓盤作為整體（策略性知識）圓盤呈電中性，不會形成環(huán)繞圓心的環(huán)形電流，由于磁針產(chǎn)生磁場磁感線的對稱分布，磁感線從圓盤上表面穿進穿出，穿過整個圓盤的磁通量為零；若把圓盤作為整個回路的一部分（如從圓心與盤沿之間接入），圓盤運動可視為半徑方向的金屬條(策略性知識)在切割磁感線，在圓心和邊緣之間產(chǎn)生了感應電動勢;若在圓盤中心兩側(cè)選擇許多小回路，可認為磁場在變

12、化（運動）產(chǎn)生了渦旋電場從而引起圓盤中的渦流，渦流的磁場與磁針磁場的作用，使磁針“跟著圓盤動”。示例示例2(2013年全國課標卷15題)如圖，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個點，a和b、b和c、c和d間的距離均為R，在a點處有一電荷量為q(q0)的固定點電荷已知b點處的場強為零，則d點處場強的大小為(k為靜電力常量)() A BC D23Rqk2910Rqk2RqQk299RqQk答案：B本題主要凸顯了對間接法、對稱法的考查本題主要凸顯了對間接法、對稱法的考查。認知分析認知分析情境：情境：帶電圓盤（電荷量Q）和點電荷（電荷量q）形成的

13、合電場。陳述性知識陳述性知識：點電荷場強公式 ， 場強疊加原理。程序性知識：程序性知識： d處場強Ed大小等于q在d處產(chǎn)生的電場場強Ead和帶電圓盤在d處產(chǎn)生的電場場強E2的矢量和， Ead ，而場強E2 無法直接求解怎么辦？已知 b處場強為零有何用？b、d位置關于圓盤中心軸對稱，設帶電圓盤在b處產(chǎn)生電場場強為E1 ，則 E2E1且方向與E1相反（策略性知識）又帶電圓盤在b處產(chǎn)生的電場場強E1與q在b處產(chǎn)生的電場場強Eab等大反向，即E1Eab ，則d處場強EdE2Ead 23 ）（ Rqk2Rqk2Rqk23 ）（ Rqk2910Rqk示例3（2015年全國課標卷 21題） 如圖，滑塊a、b

14、的質(zhì)量均為m，a套在固定直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上，a、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接。不計摩擦，a、b可視為質(zhì)點，重力加速度大小為g。則Aa落地前，輕桿對b一直做正功Ba落地時速度大小為 Ca下落過程中，其加速度大小始終不大于gDa落地前，當a的機械能最小時，b對地面的壓力大小為mggh2bah解析：當a物體剛釋放時，兩者的速度都是0，當a物體落地時，沒桿的分速度為0，由機械能守恒定律可知，a落地時速度大小 故B是正確；b物體的速度也是為0，所以輕桿對b先做正功，后做負功，故A錯誤；a 落地前，當a的機械能最小時，b的速度最大，此時桿對b 作用力為0，這時，b 對地面的壓力大小為m

15、g，a的加速度為g，故C錯誤，D正確。ba bybxbaaaxayghva2考查所涉及的考查所涉及的模型：剛體、輕桿方法：整體（系統(tǒng)）法，應用于機械能守恒定律；隔離法，應用于牛頓第二定律、動能定理。聯(lián)系：兩滑塊通過輕桿發(fā)生相互作用；兩滑塊沿輕桿（剛體）分速度相等,應用速度的分解可得 .tanbavv 示例示例4(2014年全國課標卷23題 9分)利用如圖(a)所示電路，可以測量電源的電動勢和內(nèi)阻，所用的實驗器材有：待測電源，電阻箱R(最大阻值999.9)，電阻R0(阻值3.0)，電阻R1(阻值3.0)，電流表A(量程為200mA，內(nèi)阻為RA=6.0)，開關S實驗步驟如下：將電阻箱阻值調(diào)到最大，

16、閉合開關S；多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù)I和電阻箱相應的阻值R；以 為縱坐標，R為橫坐標，作 - R圖線(用直線擬合)求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b回答下列問題：I1I1回答下列問題：(1)分別用E和r表示電源的電動勢和內(nèi)阻，則1/I與R的關系式為 。(2)實驗得到的部分數(shù)據(jù)如下表所示，其中電阻R=3.0時電流表的示數(shù)如圖(b)所示，讀出數(shù)據(jù)，完成下表。答： ， 。R/1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.1250.1000.0910.0840.077I-1/A-16.998.0010.011.011.913.0(3)在圖(c)的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作

17、圖，根據(jù)圖線求得斜率k= A-1-1，截距b= A-1(4)根據(jù)圖線求得電源電動勢E= V，內(nèi)阻r = 【答案】(1)(2)0.110 9.09(3)見圖(c)答(4)3.0(或在2.73.3之間)1.0(或在0.6 1.4之間)13153rRIEE*“源于課本，高于課本”（增加R0、R1）命題做法，注重對實驗原理、基本操作（步驟、電表讀數(shù)）、實驗數(shù)據(jù)的處理（描點畫線、從圖線中求出實驗結果）。示例示例5(2013年全國課標卷25題19分)如圖，兩條平行導軌所在平面與水平地面的夾角為，間距為L.導軌上端接有一平行板電容器，電容為C.導軌處于勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向垂直于導軌平面在導軌

18、上放置一質(zhì)量為m的金屬棒，棒可沿導軌下滑，且在下滑過程中保持與導軌垂直并良好接觸已知金屬棒與導軌之間的動摩擦因素為，重力加速度大小為g.忽略所有電阻讓金屬棒從導軌上端由靜止開始下滑，求：(1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關系；(2)金屬棒的速度大小隨時間變化的關系認知分析：認知分析：許多學生第（2）題思維“卡殼”于回路電流強度的求解-一是電容器有“阻交流，隔直流”作用，回路中有無電流？二是回路中的電流可否用閉合電路歐姆定律求解？可否用容抗代替電阻（遷移）用閉合電路歐姆定律求解回路中的電流？缺少相應的程序（策略）性知識。其實金屬棒從導軌上端由靜止開始下滑做加速運動，金屬棒作為電源加

19、在電容器兩極板電壓不斷增大，電容器不斷被充電，回路有電流，電流強度由定義式出發(fā)求解。解法如下：第(1)小題求得電容器極板上的電荷量QCBLv v設在時間間隔(t，tt)內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為Q，據(jù)定義有 Q也是平行板電容器極板在時間間隔(t，tt)內(nèi)增加的電荷量由式得 QCBLv 式中，v為金屬棒的速度變化量據(jù)定義有a 聯(lián)立 得: i=CBLatQitv解析：從電磁感應中的動生電動勢和電容器的充放電及牛頓第二定律入手(1)設金屬棒下滑的速度大小為v，則感應電動勢為EBLv平行板電容器兩極板之間的電勢差為UE 設此時電容器極板上積累的電荷量為Q，則Q C U聯(lián)立式得QCBLv. (2)設金屬棒的

20、速度大小為v時經(jīng)歷的時間為t，通過金屬棒的電流為i.金屬棒受到的磁場的作用力方向沿導軌向上，大小為f1BLi設在時間間隔(t，tt)內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為Q，據(jù)定義有 Q也是平行板電容器極板在時間間隔(t，tt)內(nèi)增加的電荷量由式得QCBLv式中，v為金屬棒的速度變化量據(jù)定義有a 金屬棒所受到的摩擦力方向斜向上，大小為f2N 式中，N是金屬棒對導軌的正壓力的大小，有Nmgcos tQitv金屬棒在時刻t的加速度方向沿斜面向下，設其大小為a，根據(jù)牛頓第二定律有mgsin f1f2ma聯(lián)立至式得 由式及題設可知，金屬棒做初速度為零的勻加速直線運動t時刻金屬棒的速度大小為 答案：(1)QCBLv(2

21、)GxGyfFNGBCLBmgma22)cos(singtCLBmmv22)cos(singtCLBmmv22)cos(sin示例示例6：(2015年全國課標卷34題第（2）小題,10分.【物理選修3-4】) 甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負向傳播，波速均為v = 25 cm/s，兩列波在t = 0時的波形曲線如圖所示。求:（i）t = 0時，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質(zhì)點的x坐標；（ii）從t = 0 開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為-16 cm的質(zhì)點的時間。 情境上創(chuàng)設上有新突破：兩列波長（頻率）不同簡諧橫波的疊加?！窘馕觥浚?）根據(jù)兩列波的振幅都為8

22、cm，偏離平衡位置位移為16 cm的的質(zhì)點即為 兩列波的波峰相遇。根據(jù)波形圖可知，甲乙的波長分別為 ， 則甲乙兩列波的波峰坐標分別為綜上，所有波峰和波峰相遇的質(zhì)點坐標為整理可得 50cm甲60cm乙11150k50k1,2, 3x 22250k60k1,2, 3x (50300n)cmn1,2, 3x 波在空間分布的周期性（如t=0波峰坐標）用數(shù)學式表達，通過求最小公倍數(shù)尋找波峰和波峰相遇的質(zhì)點坐標，考查了應用數(shù)學處理物理問題的能力。（ii）偏離平衡位置位移為-16 cm是兩列波的波谷相遇的點， t = 0時，波谷之差 整理可得 波谷之間最小的距離為 兩列波相向傳播，相對速度為 所以出現(xiàn)偏離平

23、衡位置位移為-16 cm的最短時間 122121(5060)(5050)22nnx 1, 2, 3n 1210(6n5n )5x 5cmx250cm/sv 0.1s2xtv 課程改革后（全國卷）高考物理能力體現(xiàn)許多新的特點:增強探究性，淡化煩瑣的數(shù)學運算，突出物理思維能力等，著力體現(xiàn)課程標準的理念。在此基礎上，高考物理不斷創(chuàng)新能力考查的方式方法:注重理論聯(lián)系實際，創(chuàng)新試題情境和呈現(xiàn)方式，加強科學探究能力的考查。若學生在高考中物理科要取得優(yōu)秀成績，則學生必須對物理科規(guī)定的考查內(nèi)容進行“深度學習”。* *深度學習理論深度學習理論知識的探索：在已有知識和經(jīng)驗與新知識之間建立聯(lián)系；學生的參與知識的整合

24、：注重知識的結構、模型、大觀念、原則知識的應用：知識遷移，解決真實問題反思的學習：有意識地了解、反思和調(diào)整自己的學習策略* *用深度學習理論解決教學實踐問題用深度學習理論解決教學實踐問題：學會的是什么：具體的知識？結構化的知識？學科的大觀念？具體的方法？更為一般的思維的方法？怎么學的？聽來的聽+深入思考的聽+深入思考+練習的自主學習的通過討論、對話學習的某種組合學習之后用了嗎？怎么用的？直接-間接？單一-綜合？相同相似情境-不同情境？四、關于認知結構四、關于認知結構1.1.何謂認知結構何謂認知結構? ? 奧蘇貝爾認為：“認知結構就是一個人觀念的全部內(nèi)容和組織，或是一個人在某一知識領域的全部觀念

25、和組織。人們能夠認知和正確認識客觀事物，取決于他頭腦中已有的認知結構。”內(nèi)容框架（維度）內(nèi)容框架（維度）本質(zhì)認識本質(zhì)認識構建方法與過程構建方法與過程認知結構認知結構2 2、通過物理教學一些、通過物理教學一些“狀況狀況”來認識來認識“認知結構認知結構”。 在物理教學中，經(jīng)常聽到學生反映“一聽就懂、一看就會、一做就錯”，其實“一聽就懂、一看就會”在單個及局部知識學習時就可做到，并不需要以完整的認知結構作為前提條件，相反，學生求解題目就需要比較完整的認知結構作為“后盾”，“一做就錯”恰恰是對學生認知結構不夠完善的評價。 學生認知結構存在缺陷首先表現(xiàn)在對問題的理解上，由于不能抓住問題的本質(zhì)導致“一做就

26、錯”。如果學生的認知結構有序，系統(tǒng)性好，層次分明，那么在利用已有知識解決新問題時，就能夠迅速、準確地提取與之有關的知識，獲得對問題本質(zhì)的正確認識；反之，則會發(fā)生提取困難或產(chǎn)生對問題本質(zhì)的錯誤認識。 學生認知結構存在缺陷還表現(xiàn)在面對問題時不知“怎么辦”，“聽聽容易，做做難”就是這種情況。由于不知“怎么辦”，學生就會不自覺地將問題“降級”，通過“降級”，找到“怎么辦”的知識進行求解，常見的“復雜問題簡單化”就是這種情況，這說明學生的認知結構中缺少與復雜問題相對應的“怎么辦”程序性知識。著名法國科學家著名法國科學家龐加萊龐加萊曾說曾說: : “物理學是由一系列事物理學是由一系列事實、公式和法則建立起

27、來實、公式和法則建立起來的，就像房子是用磚砌成的，就像房子是用磚砌成的一樣。但是，如果把一的一樣。但是，如果把一系列事實、公式和法則看系列事實、公式和法則看成物理學，那就猶如把一成物理學，那就猶如把一堆磚看成房子一樣。堆磚看成房子一樣?！?指出：物理學這指出：物理學這“房子房子”是有其認知結構的，是有其認知結構的，建構的結構不同，建構的結構不同， “ “房子房子”的抗震能力就不同。的抗震能力就不同。 “教育的最高目標是為了使人們能夠過一個實現(xiàn)教育的最高目標是為了使人們能夠過一個實現(xiàn)自我和負責任的生活作準備。自我和負責任的生活作準備?！?“物理學不只是圖表和數(shù)據(jù)，它能帶給你很多更珍物理學不只是圖

28、表和數(shù)據(jù)，它能帶給你很多更珍貴的東西：一種理性的思維方式、人生的哲學和人生貴的東西：一種理性的思維方式、人生的哲學和人生的道路。的道路。” 可以這樣說，一個人在中學階段有否受到過良好的可以這樣說，一個人在中學階段有否受到過良好的物理教育，將會影響他今后可能達到的事業(yè)乃至人生物理教育，將會影響他今后可能達到的事業(yè)乃至人生的高度。的高度。為學而教中學物理教學目標的內(nèi)容（認識論角度）中學物理教學目標的內(nèi)容（認識論角度）目目標標分分類類教學用語教學用語示例示例基基本本知知識識物理術語物理術語引力恒量、介電常數(shù)、自感系數(shù)引力恒量、介電常數(shù)、自感系數(shù)物理概念物理概念曲線運動、加速度、電動勢曲線運動、加速度

29、、電動勢物理規(guī)律（規(guī)則）物理規(guī)律（規(guī)則）牛頓運動定律；力的合成與分解；牛頓運動定律；力的合成與分解；左、右手定則左、右手定則物理理論物理理論麥克斯韋電磁理論，分子動理論麥克斯韋電磁理論，分子動理論物理模型物理模型質(zhì)點、單擺、玻爾模型質(zhì)點、單擺、玻爾模型物理器件物理器件傳感器、多用電表、回旋加速器、傳感器、多用電表、回旋加速器、變壓器變壓器3.3.中學物理認知結構的內(nèi)容框架中學物理認知結構的內(nèi)容框架基基本本技技能能思維技能（程思維技能（程序與規(guī)范）序與規(guī)范）矢量運算要先規(guī)定正方向；動力學矢量運算要先規(guī)定正方向；動力學問題求解時，首先要確定研究對象，問題求解時，首先要確定研究對象，然后進行受力分析

30、，最后通過牛頓然后進行受力分析，最后通過牛頓第二定律聯(lián)系力和運動。第二定律聯(lián)系力和運動。動作技能（實動作技能（實驗操作技能）驗操作技能）實驗操作技能、儀表讀數(shù)技能、數(shù)實驗操作技能、儀表讀數(shù)技能、數(shù)據(jù)處理技能據(jù)處理技能基基本本思思想想物理方法物理方法觀察法、實驗法、類比法、分析法、觀察法、實驗法、類比法、分析法、圖像法、比較法、綜合法、變量控圖像法、比較法、綜合法、變量控制法制法數(shù)學方法數(shù)學方法建模法、圖象法、數(shù)學歸納建模法、圖象法、數(shù)學歸納思維方法思維方法假設、概括、歸納、演繹、辯證、假設、概括、歸納、演繹、辯證、分析、綜合、轉(zhuǎn)化分析、綜合、轉(zhuǎn)化思維策略思維策略定性定量、數(shù)形結合、個別整體、定

31、性定量、數(shù)形結合、個別整體、量變質(zhì)變（曲直轉(zhuǎn)化、變恒轉(zhuǎn)化）、量變質(zhì)變（曲直轉(zhuǎn)化、變恒轉(zhuǎn)化）、類比類比基基本本經(jīng)經(jīng)歷歷觀察物理現(xiàn)象，記憶典觀察物理現(xiàn)象，記憶典型現(xiàn)象型現(xiàn)象感應起電、雙縫干涉條紋特征感應起電、雙縫干涉條紋特征體驗生活情景，獲取典體驗生活情景，獲取典型感受與認識型感受與認識汽車起動、剎車和轉(zhuǎn)彎時人的感汽車起動、剎車和轉(zhuǎn)彎時人的感受；人在電梯上、下運動時的感受；人在電梯上、下運動時的感受受參與實驗，獲取典型認參與實驗，獲取典型認識識小球經(jīng)過豎直圓軌道的條件與運小球經(jīng)過豎直圓軌道的條件與運動特點；雙縫干涉條紋與屏位置動特點；雙縫干涉條紋與屏位置的關系的關系觀看動畫模擬，獲取動觀看動畫模擬

32、，獲取動態(tài)表象態(tài)表象波干涉時加強與減弱區(qū)域的振動波干涉時加強與減弱區(qū)域的振動情況情況經(jīng)歷典型問題解決過程，經(jīng)歷典型問題解決過程，了解問題特征與思路，了解問題特征與思路，認識方法適用條件及認識方法適用條件及時機；獲取建模意識時機；獲取建模意識與策略，完善知識結與策略，完善知識結構構不涉及過程（加速度、時間）的不涉及過程（加速度、時間）的問題，從能量角度求解；三個矢問題，從能量角度求解；三個矢量，其中一個保持不變，另一個量，其中一個保持不變，另一個方向確定，可用矢量動態(tài)三角形方向確定，可用矢量動態(tài)三角形分析極值；實際問題首先用物理分析極值；實際問題首先用物理術語（路）表述；電壓與電流表術語（路）表

33、述；電壓與電流表本質(zhì)上可以看作電阻，若電阻已本質(zhì)上可以看作電阻，若電阻已知，兩表還可以替換使用知，兩表還可以替換使用五五. .例談如何優(yōu)化學生的認知結構例談如何優(yōu)化學生的認知結構1.1.建構某一知識主體結構建構某一知識主體結構知識主體框架的建構以知識主體框架的建構以牢固為目的牢固為目的, ,以理解深刻為目標以理解深刻為目標, ,講解、實驗、練習講解、實驗、練習圍繞這一目標。圍繞這一目標。2.2.知識結構的聯(lián)系與區(qū)分知識結構的聯(lián)系與區(qū)分與前面已經(jīng)學習的知識與前面已經(jīng)學習的知識進行聯(lián)系與區(qū)分進行聯(lián)系與區(qū)分3.3.知識的整理與提升知識的整理與提升將整理與提升深層（本質(zhì)）將整理與提升深層（本質(zhì)）表征表

34、征4.4.知識結構的拓展與豐富知識結構的拓展與豐富講練結合，通過練，使講練結合，通過練，使方法、技巧、策略納入知識結構。方法、技巧、策略納入知識結構。特點：主體的明確：學生頭腦中的知識結構（教師只特點：主體的明確：學生頭腦中的知識結構（教師只是建構的指導者，情景創(chuàng)建者，有序問題提供者）是建構的指導者，情景創(chuàng)建者，有序問題提供者） 教師明確在不同階段的主要任務（有序）教師明確在不同階段的主要任務（有序）1.1.建構某一知識主體結構建構某一知識主體結構知識主體框知識主體框架的建構架的建構( (以牢固為目的以牢固為目的, ,以理解深刻為目以理解深刻為目標標, ,講解、實驗、練習圍繞這一目標講解、實驗

35、、練習圍繞這一目標) )示例示例7：超重與失重超重與失重布魯姆的目標分類教學目標布魯姆的目標分類教學目標 （用于評價，沒有指向知識結構用于評價，沒有指向知識結構）節(jié)節(jié)知識條目知識條目知識知識領會領會應用應用分析分析綜合綜合評價評價一一. .質(zhì)點、參考質(zhì)點、參考系和坐標系系和坐標系參考系參考系質(zhì)點質(zhì)點坐標系坐標系二二. .時間和位移時間和位移時間間隔和時刻的區(qū)別與聯(lián)系時間間隔和時刻的區(qū)別與聯(lián)系位移及其圖示位移及其圖示位置、位移和路程的區(qū)別與聯(lián)系位置、位移和路程的區(qū)別與聯(lián)系矢量與標量矢量與標量直線運動的直線運動的x-t圖象圖象三三. .運動快慢的運動快慢的描述描述速速度度速度的物理意義與矢量性速度

36、的物理意義與矢量性平均速度的定義、定義式、物理意義與平均速度的定義、定義式、物理意義與單位單位平均速度的計算平均速度的計算瞬時速度的物理意義瞬時速度的物理意義速度和速率的區(qū)別與聯(lián)系速度和速率的區(qū)別與聯(lián)系比值定義法比值定義法四四. .速度變化快速度變化快慢的描述慢的描述加速度加速度加速度的物理意義加速度的物理意義加速度的定義式、單位與方向加速度的定義式、單位與方向加速度的計算加速度的計算知識與認知過程相結合的教學目標知識與認知過程相結合的教學目標 （對影響知識結構的所有維度進行提取，可用（對影響知識結構的所有維度進行提取，可用及可考）及可考）超重與失重超重與失重（新課和第一輪復習）（新課和第一輪

37、復習）知識維知識維需要明確提取的知識命題需要明確提取的知識命題認知過程維認知過程維記記憶憶理理解解應應用用分分析析評評價價創(chuàng)造創(chuàng)造現(xiàn)象現(xiàn)象1.1.超重與失重現(xiàn)象中物體的重力保持不變。超重與失重現(xiàn)象中物體的重力保持不變。2.2.超重與失重現(xiàn)象只是示數(shù)（拉力與支持超重與失重現(xiàn)象只是示數(shù)（拉力與支持力）變化。力）變化。概念概念超重超重示數(shù)（拉力與支持力）大于重力。示數(shù)（拉力與支持力）大于重力。失重失重示數(shù)（拉力與支持力）小于重力。示數(shù)（拉力與支持力）小于重力。完全失重完全失重示數(shù)（拉力與支持力）為零。示數(shù)（拉力與支持力）為零。規(guī)律規(guī)律1.1.決定超重、失重狀態(tài)不是速度的方?jīng)Q定超重、失重狀態(tài)不是速度的

38、方向，而是加速度的方向。向，而是加速度的方向。2.2.加速度方向向上，處于超重狀態(tài)。加速度方向向上，處于超重狀態(tài)。加速度方向向下，處于失重狀態(tài)。加速度方向向下，處于失重狀態(tài)。知識與認知過程相結合的教學目標知識與認知過程相結合的教學目標 （可用及可考）（可用及可考）超重與失重超重與失重知識維知識維需要明確提取的知識命題需要明確提取的知識命題認知過程維認知過程維記記憶憶理理解解應應用用分分析析評評價價創(chuàng)創(chuàng)造造實驗（情實驗（情景）景）電梯，細繩連接兩物體自由下落，電梯，細繩連接兩物體自由下落，裝水可樂瓶的多種運動（自由下落、裝水可樂瓶的多種運動（自由下落、上拋、斜拋）上拋、斜拋）不同運動情景，不同運

39、動情景，只要具有相同的只要具有相同的g, ,完全失重完全失重 方法方法超重與失重現(xiàn)象的本質(zhì)可通過牛頓超重與失重現(xiàn)象的本質(zhì)可通過牛頓第二定律把握。第二定律把握。模型模型示例示例8.8.三個質(zhì)量相等的小球,其中一個帶正電荷,一個帶負電荷，一個不帶電荷,以相同初速度v0沿中央軸線進入水平放置的平行金屬板間,最后分別打在正極板上的A、B、C處,如圖所示,則(A)A.打在極板A處的小球帶負電荷,打在極板B處的小球不帶電,打在極板C處的小球帶正電荷B.三個小球在電場中的運動時間相等C.三個小球在電場中運動時的加速度aAaBaCD.三個小球打到極板上時的動能EkAEkBt2 B、 t1t2 C、t1=t2

40、D、t1、t2的大小關系與電場、磁場的強度有關aA v0bcd 學生有無經(jīng)歷上述的區(qū)分與比較，學生有無經(jīng)歷上述的區(qū)分與比較，解決此類問題時存在較大差異。解決此類問題時存在較大差異。 3.3.知識的整理與提升知識的整理與提升將整理與將整理與提升深層（本質(zhì)）表征提升深層（本質(zhì)）表征n 研究表明，專家追求物理知識的深層結構，他們的認知結構具有高度系統(tǒng)化、抽象化的特點，他們在解題時傾向于使用抽象的規(guī)則與原理，善于將形異質(zhì)同問題溝通，對問題進行歸類。而初學者的知識局限于表層結構，他們的結構信息具有水平較低、具體性的特點，在解題時往往受事物的具體形式或內(nèi)容的干擾。在解決物理問題時，要善于引導學生對事物進行

41、抽象化處理，摒棄其外殼，抽取其內(nèi)核。示例示例12.學完雙縫干涉和薄膜干涉知識之后，應當引導學生得出結論：兩種干涉相干光波產(chǎn)生的共同點就是將同一普通光源發(fā)出的光分成兩列，在相遇區(qū)域發(fā)生疊加。有了這一概括性的抽象知識，學生通過遷移就能容易地解決有關自然光干涉的各種問題。示例示例13.作用力與反作用力關系整理與提升作用力與反作用力關系整理與提升作用力與反作用力關系作用力與反作用力關系牛頓第三定律牛頓第三定律作用力與反作用作用力與反作用力分別所做功的力分別所做功的關系如何？關系如何？作用力與反作用力作用力與反作用力的沖量關系如何？的沖量關系如何？應用于應用于應用于應用于系統(tǒng)機械能守恒系統(tǒng)機械能守恒定律

42、的條件分析定律的條件分析系統(tǒng)動量守恒定系統(tǒng)動量守恒定律的條件分析律的條件分析對系統(tǒng)應用動能對系統(tǒng)應用動能定理定理對系統(tǒng)應用動量對系統(tǒng)應用動量定理定理 示例示例1414如圖所示，三條相同的磁鐵處于同如圖所示，三條相同的磁鐵處于同一水平面上，二條磁鐵一水平面上，二條磁鐵A A、B B固定，在固定，在A A、B B中間中間的對稱軸上，與兩磁鐵一端非常靠近的另一條的對稱軸上，與兩磁鐵一端非常靠近的另一條磁鐵磁鐵C C放在可滾動的細圓柱上，釋放放在可滾動的細圓柱上，釋放C C后后, ,短時短時間內(nèi)運動是間內(nèi)運動是 （填（填“靠近靠近”或或“遠離遠離”），），寫出你分析的理由。寫出你分析的理由。CANSN

43、SSNB同名相互排斥同名相互排斥 S極所受的磁極所受的磁場力方向與磁場場力方向與磁場方向相反方向相反相矛盾？相矛盾？ ?。ǖ蛯樱┰瓌t小（低層）原則服從大（高層）原則服從大（高層）原則 4.4.知識結構的拓展與豐富知識結構的拓展與豐富講練結講練結合，通過練，使方法、技巧、策略納入合，通過練，使方法、技巧、策略納入知識結構。知識結構。 知識結構的拓展與豐富，這一階段通常知識結構的拓展與豐富，這一階段通常對應于綜合復習階段，這時不僅知識間的跨度對應于綜合復習階段，這時不僅知識間的跨度更大，知識在綜合時也會產(chǎn)生許多新的方法與更大，知識在綜合時也會產(chǎn)生許多新的方法與策略方面的知識，這些對解決物理綜合問題

44、是策略方面的知識，這些對解決物理綜合問題是十分有用的，成為知識結構重要的組成部分。十分有用的，成為知識結構重要的組成部分。此階段的作用就是引導學生將這些方法、技巧、此階段的作用就是引導學生將這些方法、技巧、策略納入知識結構。策略納入知識結構。 * 形象地說，高三復習教師要指形象地說，高三復習教師要指導學生寫一本自己看的導學生寫一本自己看的“書書”，自己寫，自己寫的的“書書”對自己最有用，理解也更深刻，對自己最有用，理解也更深刻，無論什么時候有了新的理解，都及時把無論什么時候有了新的理解，都及時把它加入到這本它加入到這本“書書”里，最終形成層狀里，最終形成層狀的知識結構。的知識結構。*經(jīng)過自己內(nèi)

45、化的知識才是有用的知識！經(jīng)過自己內(nèi)化的知識才是有用的知識！導體棒將會如何運動？軌下滑，問單體棒從靜止開始沿導在以下幾種情況下，當軌組成電路，可忽略，由導體棒與導如果導體棒與導軌電阻圖所示。，橫跨在兩導軌上，如為無摩擦的導體棒，質(zhì)量，一根面與水平面之間夾角為的金屬導軌，其軌道平為向上。一軌距的均勻磁場，方向垂直一個磁感應強度為mlB模型的模型的“集成集成”與與“活化活化”示例示例1515速度。為棒做勻速運動的收尾時，當成正比的運動力與代入方程，可見為一阻感應電流連接，導體棒運動方程）與電阻（解：max222max222cos/sin0/cossin/cos/cossin1vlBmgvaRvlBmgmavRBlvRIlIBmgmaR所致。的阻礙作用器充電的應電流所引起要小一些，這是由電容由下滑時速運動，但加速度比自可見導體棒此時做勻加代入運動方程得，勢對電容器的充電電流此時應電流為感生電動，