高中物理课堂有效教育的含义、特征及结构

一、高中物理课堂有效教学的含义

要达到对“高中物理课堂有效教学”的科学理解，出发点是对“高中物理课堂”和“有效教学”两个概念的完整理解，然后在此基础上概括出“高中物理课堂有效教学”的含义。“高中物理课堂”这一表述的核心概念是“课堂”，“高中物理”仅仅是从学科和年级上对“课堂”做出限定。关于“课堂”这一概念，国内王鉴教授认为应该包括三个递进的层次：一是把课堂理解为教室，是指课堂教学活动发生的主要场所。二是把课堂理解为课堂教学活动；三是把课堂理解为课程与教学活动的综合体，包括课程实施、课程资源开发、教学活动、师生关系、教学环境等多种教育要素及其相互关系。本研究对上述理解做一个综合，认为“课堂”就是发生在一定教室里的有一定组织关系的教师与学生共同参与的教学共同体。“高中物理”与“课堂”又共同作为“有效教学”的限定词，那么“高中物理课堂有效教学”的含义应该可以界定为：在高中各年级物理学科教学共同体里发生的教学过程、方式、方法均遵循物理教学规律和学生身心发展规律，教师与学生以及学生与学生之间的交往能够和谐、有机地统一的教学，教学内容满足学生和社会发展的价值需求，教学结果充分地促进了学生在物理知识、技能、科学方法、科学思维方式、情感态度以及科学价值观等方面的进步与发展，从而达到了预期的物理教学目标，逐步把学生培养成具有主体性和创新精神以及实践能力的人才。它的上位概念应该是“有效教学”，它是一种特定年级和特定学科的有效教学。它与“有效教学”的关系是个性与共性、特殊矛盾与普遍矛盾的关系，有效教学的研究成果对高中物理课堂有效教学的研究具有指导作用，但高中物理课堂有效教学理论应有自己特殊之处，它与数学、英语、语文等科目的有效教学既相互联系又相互区别。

二、高中物理课堂有效教学的特征

（一）物理教学呈现的知识结构清晰简明、逻辑性强

物理学是研究物质结构、相互作用和运动基本规律的学科。物理学的特点之一是具有严密的逻辑体系。物理的基本概念、基本规律和基本方法及其相互联系构成了物理学科的基本结构。高中物理虽然仅仅是普通高中科学学习领域的一门基础学科，但是它的内容已经自成一个基本完整的理论体系，具有严密的逻辑结构。高中物理课堂有效教学展现的物理知识结构清晰简明、逻辑性强是物理学科本身的特点所使然。物理基本概念、基本规律、基本方法等知识点的逻辑组织形式是以严密的逻辑关系相互关联所构成的网络系统。这个网络系统的功能包括两部分：一部分为单个知识点的功能；另一部分为由各知识点的交叉、组合等形成的整体功能。因此，在教学过程中，要引导学生从内在逻辑结构的联系上理解和掌握所学物理的各个知识点，从而在整体上系统地掌握物理知识结构体系。只有把握住知识点及其相互关系的整体系统结构，才能充分发挥整体知识结构的功能，逐步培养学生的知识系统化能力。除此之外，高中物理课堂有效教学展现的物理知识结构清晰简明、逻辑性强也是学生认知结构特点所要求。对于认知结构，国内外学者有多种表述，但可以说是大同小异。一般认为，认知结构指在头脑中形成的一种心理结构，是个人的全部知识的内容和组织。按照布鲁纳的认知结构理论，存在于头脑中的所有知识可以看作一个整体的认知结构，这个认知结构是个体认识事物或学习知识时在头脑中所采取的认识模式系统。知识以编码系统式的结构结合在一起，编码系统的一个重要特征是对相关的类别做出有层次的结构安排。这种结构对新学习的知识加以一般编码并做出解释，决定这种新知识能否获得意义。他对认知结构进行了较为系统的阐述，其学习理论被称为认知结构学习理论。由此可以认为，高中物理课堂有效教学展现的物理知识结构要与高中学生的物理认知结构进行双向互动，教学要充分考虑学生头脑中已有物理知识的内容和组织，使物理的基本概念、基本规律、基本方法及互相关联内化为学生头脑中具有内部规律的整体结构。这里的内化就是指物理知识结构通过学生的感知觉、想象、演绎推理等形式转化为学生头脑中的新的物理认知结构的过程。学习是认知结构的组织与重新组织，既要考虑学生已有知识经验的作用，又要考虑学习材料本身的内在逻辑结构。物理知识内在逻辑结构与学生原有的物理认知结构关联起来，使新旧物理知识发生相互作用，这才是物理学习的本质。

（二）课堂语言科学严谨、形象生动

首先，语言是思维的载体，高中物理课堂语言是高中物理思维的直接反映。物理学是一门客观、深刻地反映物质世界的系统科学，它的表述形式既有深刻的定性描述，又有准确、客观的定量表示。物理学中的基本概念、基本规律大都是定性与定量表述的有机统一。物理学的客观严谨典型地反映在它利用种种精确的数学表达手段为理论与实践（实验）开辟道路，使物理学的结论可随时加以严格检验。这也是物理学区别于其他学科的一大显著特点。高中物理课堂有效教学的课堂语言具有科学严谨的特征就是物理学科的个性特征的直接反映。这就要求无论是对物理现象、物理概念或物理规律的描述与表达，还是实验或习题的内容、数据的记录和演算等，都应当是准确无误的。如果物理课堂语言保证不了科学性，物理教学就失去了它的意义。其次，高中物理课堂有效教学是一种师生平等交往的教学活动，教学若要促进学生的发展，就得实现有意义的交往。课堂教学中的有效交往语言，应当是促成“教”与“学”真实并存、融会贯通的多元化、多层次的思维实践。在这种情形下的语言才真正能作为课堂教学中的有效交往语言得以运用并发挥作用。有效的交往语言产生于“教”与“学”交往的基础之上。由于“教”与“学”的主体是人，因此课堂教学中的有效交往语言，首先是作为一种人为的语言存在。同时“教”与“学”的交往是一种情感、认知、精神的交往。课堂教学中的有效交往语言不仅仅是单纯的人为的语言，更是人为语言的再生产和再创造。因此，高中物理课堂有效教学的课堂语言除了保证科学性和严谨性之外，还要考虑学生的情感、精神上的愉悦。学生都愿意听讲课形象生动、风趣幽默的教师上课，认为那是一种精神上的享受，他们希望教师能灵活运用教材，能创造性地恰当地运用比喻等手法把抽象难懂的物理概念、物理过程等形象生动地描绘出来，把物理学习尽量变成一种轻松的活动，把“死”的知识变“活”，形成愉快的学习气氛。杨振宁曾经说“哪里没有兴趣，哪里就没有记忆”，在以不失科学性的前提下，最大限度地提高教学语言的形象性、趣味性就是高中物理课堂有效教学的一大特征。当物理课堂语言的科学性与生动性达到了有机统一的境界，学生因而对物理问题理解得清晰充分，记忆深刻，进而产生对探索物理世界的向往，那么，物理课堂教学的美的境界也就达到了。

（三）直观性和抽象性有机统一

首先，高中物理的许多概念、规律是在具体、直观的物理现象基础上，通过分析、综合、抽象和概括等思维活动建立起来的。学生学习物理概念、规律的过程既离不开对所学物理过程的清晰表象和丰富的感性认识，又需要发挥抽象的思维能力达到对物理概念、规律的理性认识。物理知识是物理现象与物理概括在学生头脑中的统一体，物理知识的获得是在物理现象基础上逐步导向概括的智力活动过程。一方面，感性认识是学生进行思维加工以形成概念和规律的原料，没有这些必要的原料，学生即使靠记忆得来了“物理概念”和“物理规律”，也是不深刻、不牢固的“无本之木”，因此，在物理教学中，教师必须创造条件，使物理现象形象化，便于学生观察、想象，只有这样，才有利于学生了解物理现象，发掘问题，取得数据。另一方面，感性认识必须上升到理性认识，这是获得物理概念、掌握物理规律的必由之路。为了使学生的感性认识正确地上升到理性认识上来，学生必须参与科学抽象的过程，在这个过程中区别本质和非本质的东西。在此基础上，让学生自己对取得的数据试做分析、概括，并由学生自己得出结论，从而达到从感性到理性的飞跃。这就是高中物理课堂有效教学的特征——直观性和抽象性的有机统一。直观性保证了对物理现象的认识，抽象性则保证了对概括的掌握。直观性和抽象性、感性因素和理性因素统一在认识活动中，实践的感性认识是思维的源泉，抽象性的概括是认识的手段。学生经历这样的学习过程，思维能力才能得到培养和提高。其次，高中学生属于青年初期，在这一时期的学生的主要特点是，生理发展逐渐成熟，精力旺盛，求知欲强烈，思维已从具体形象思维进入抽象逻辑思维，高中物理课堂有效教学的要求、深度、广度必须适合这一时期学生的特点，既不能超出学生可接受的限度，又要能够促进学生抽象思维能力的发展。虽然高中物理学习的抽象性给学生学好物理增加了困难，但它对于训练、培养学生抽象思维能力方面的作用也是不容忽视的。学习高中物理一方面可以有效地促进学生抽象思维能力的形成和发展，让学生学会运用符合逻辑思考物理问题，进行精确的物理计算，理智地看待物理现象。另一方面，这种高度抽象，对于高中学生认识事物也具有重要的方法论意义。要实现从感性认识到理性认识的飞跃，抽象是最基本的方法，没有抽象，就不可能产生思维形式，当然也就不可能有思维活动的进行。

（四）以物理实验和日常物理现象为基础

一方面，物理学是一门以实验为基础的科学。物理实验既是物理学的一种研究方法，又是物理学的一个基本特点。物理学理论的建立、发展和检验，都离不开物理实验这个基础，科学实验是物理学发生和有目的地去尝试，是对自然的积极探索。科学家提出某些假设和预见，为对其进行证明，筹划适当的手段和方法，根据由此产生的现象来判断假设和预见的真伪。物理学史上许多关键问题的解决都依赖于实验。因此科学实验的重要性是不言而喻的，其中物理实验自然也雄居要位。高中物理课堂有效教学以物理实验为基础，是因为物理学中每个概念的确立、原理和定律的发现，无不有坚实的实验基础。教学实验是以教学为目的，其目标不在于探索，而在于培养人才，是以传授知识，培养人才为目的。教学实验都是理想化了的，排除了次要干扰因素而简化过了的，是经过精心设计准备的，是一定能成功的，教学实验的地位是非常重要的。人们要攀登科学高峰，首先要培养锻炼自身攀登高峰的能力。当代最为人们注目的诺贝尔物理学奖标志着物理学中划时代的里程碑级的重大发现和发明。从第一次授奖至今有近一百多年的历史，已有得主近150名，其中主要以实验物理学方面的发现或发明而获奖者占73%强。另一方面，从现代认知心理学角度看，只有物理现象在学生头脑中形成一定的表象，学生才能通过概括、抽象等思维过程，摆脱具体的物理现象，进入到物理思维，从而实现从感性到理性的飞跃。假如没有必要的物理现象作为学生的感知基础，就不能使学生在头脑中形成必要的物理表象，而没有内化了的物理表象素材，学生的物理思维也就无从谈起，只靠做大量物理难题而忽视了对物理现象的本质的认识，忽视了对物理概念的形成、物理规律的得出过程的分析与讨论，这样的学习只能是机械的记忆。因此，高中物理课堂有效教学要借助生动、形象的物理实验现象和大量的日常物理现象，为学生的物理学习创设必要的物理情境，要将物理实验的演示和操作以及日常物理现象的概括提高到物理知识教学、掌握方法的高度上来。此外，物理实验教学在学生学习物理的过程中，还对学生非智力活动方面起着十分重要的作用。学生的实事求是的科学态度、一丝不苟的工作作风、娴熟的动作技能等方面的培养都离不开物理实验的教学。

（五）设疑激趣创设认知冲突(www.zuozong.com)

按照皮亚杰的认知发展理论，“个体的认知图式是通过同化和顺化（顺应）而不断发展，以适应新的环境的。就一般而言，个体每当遇到新的刺激，总是试图用原有的图式去同化，若获得成功，便得到暂时的平衡。如果用原有图式无法同化环境刺激，个体便会做出顺化，即调节原有图式或重建新图式，直至达到认识上的新的平衡。同化与顺化之间的平衡过程，也就是认识上的适应，也就是人类智慧的实质所在”。高中物理课堂有效教学设疑激趣创设认知冲突，就是要通过具体的物理情境，让学生对同一物理事实的两种不同的认知结构之间的矛盾产生疑问和兴趣；或者使学生对某一物理现象的原有认知结构和真实的物理现象之间产生矛盾，从而引起认知上的冲突。认知冲突是激发学生认知活动的最主要的动力之一。要巧妙地利用物理知识的内在联系，在关键点或易错的地方设疑，从不同方向、不同角度提出问题，问题要生动有趣，要与新知识密切相关，引起学生前概念的冲突，激起学生疑惑、惊奇、诧异的情感，造成学生面临迫切需要解决某个物理问题的态势，又感到原有知识不能顺利解决问题，造成认知的不协调、不平衡，这样就会把学生的学习热情推向高潮，使学生不知不觉带着疑问和悬念积极进入新知识的探索状态。高中物理课堂有效教学设疑的具体方式多种多样，概括起来大致有：可利用有趣的出人意料的物理实验、利用学生容易出错的物理问题、利用数学推导出来的结果与物理意义的矛盾、稀奇的自然现象、物理学史实、日常生活实例、趣闻、貌似相同的问题的对比、似是而非的问题的回答等。高中物理课堂有效教学设疑激趣创设认知冲突这一特征与我国古代大教育家孔子主张的“不愤不启，不悱不发”是一脉相承的，都是主张教学要充分考虑学生的求知愿望，而高中物理课堂有效教学认为要想方设法激起学生的求知欲。

（六）教学方法和手段多样化

为了更好地完成教学任务，实现教学目的，必须坚持运用多种教学方法。实践证明，在教学过程中，学生知识的获得、能力的培养、智力的发展，不可能只依靠一种教学方法，必须把多种教学方法合理地结合起来。要将多种教学方法合理结合的原因在于以下几个方面。首先，由于教学内容不同，教学对象、条件各异，所采用的教学方法势必不同，复杂多变的教学活动，要求教学方法必须多样化。其次，是由学生积极参与教学活动的需要所决定的。心理学研究证明，单一的刺激容易产生疲劳，如果一堂课甚至一个教学阶段只采用一种教学方法，那么学生就会产生心理上的疲劳；如果采用多种教学方法，就能调动各种感官参与教学活动，提高学生学习的积极性。最后，是由各种教学方法的性质和作用所决定的。各种教学方法有各自的适应性，又都有各自的局限性。高中物理课堂教学内容大致包含了物理现象、物理概念、规律、实验、方法、物理与社会发展、物理与技术应用、物理与生活等方面的内容，这些内容的特点、性质各不相同，在不同的教学阶段要达到的教学目标不一样，面对的教学对象——学生也不同，采取不同的教学方法取得的效果也就各异。有关研究表明，在教学实践中将各种方法结合起来灵活运用具有必要性。原因除上面的分析之外还有：方法的多样化能保证学生充分利用左右半脑的不同功能，增强记忆并锻炼各种方式的思维活动，易于对知识的理解，有益于发展能力；方法的多样化能促进学生认识活动的积极性，有利于调动学生学习的主动性，为认识能力的全面发展创造条件；方法的多样化有利于提高学生的学习能力，提高学习质量。高中物理课堂有效教学手段多样化也是由高中物理知识性质的多样性和学生认知规律所决定的，采取多种手段，即把传统的手段和现代的手段结合起来使用，发挥各种手段的固有优势，达到有效教学之目的。

高中物理课堂有效教学的教学方法和手段多样化，也是由高中物理课堂有效教学的长远目标所决定的，采取多样化的教学方法和手段，有利于培养学生的主体精神和创新能力。无论选择哪种教学方法和手段，都要从教师、学生、物理知识的性质特点以及客观的教学条件出发，所选择的教学方法都应促进教师和学生之间以及学生和学生之间的相互交流，激发学生的学习兴趣，引起积极的思维活动，有利于学生有效地掌握物理知识、技能和科学方法，发展智力，形成能力。

（七）渗透科学世界观、方法论的教育

物理学是自然科学的重要组成部分，也是自然科学的基础学科。在物理学理论的建立与形成的过程中，蕴含着丰富的社会科学知识，在物理学发展的各个阶段都充分地体现了科学家们的人文精神。通过物理课培养学生科学的世界观和方法论，是高中物理课堂有效教学的一大特征。高中物理课堂有效教学目的之一，就是使学生学到物理基础知识和基本技能，受到科学方法和科学思维的训练，受到科学作风和态度的熏陶，并逐步形成科学的世界观和人生观，掌握科学辩证唯物主义的方法论，建立健全的人格，在未来的社会中善于并敢于承担对他人、对社会的责任，成为“健康”的社会人。现代教学论由注重知识结果转向注重知识结果和获得知识的过程二者兼顾。物理学发展的各个历程中得出的许多规律，对改变人们的思想观念、文化传统有很大的推进作用，从而导致人们在世界观、方法论和认识论上都有了重大改变。如哥白尼日心说的得出，爱因斯坦广义相对论的问世，在不同的历史时期使人们的世界观、方法论、认识论有了天翻地覆的变化。高中物理课堂有效教学渗透的科学世界观和方法论是介于一般哲学世界观方法论和物理学本身的学科研究方法的中间层次的世界观和方法论。例如对自然界运动规律的基本看法是遵循简单性、对称性、因果性等原则，这些看法也是自牛顿以来一直到爱因斯坦等一大批自然科学家深信不疑的科学信念。从物理学的发展历史和高中学生认知水平发展规律的角度看，高中物理课堂有效教学渗透的科学世界观和方法论主要还是经典物理学的物理思想和方法。物理学反映着物理学家的世界观、价值观和人生观。物理科学的形成、传播、发展并不是脱离自然和人文环境的超现实的过程，而是与自然、人的思维及社会密切相关的。由此可见，高中物理课堂有效教学具有优越的理性认知价值和优越的伦理、哲学及真善美价值。

（八）联系社会生活、生产实际

人本主义心理学家罗杰斯主张，倘若要使整个人都参与学习，就要使学生左右半脑共同发挥功用，意义学习是最好的办法。意义学习把逻辑与直觉、理智与情感、概念与经验、观念与意义等结合在一起。当我们以这种方式学习时，我们就成了一个完整的人，即成了能够充分利用我们自己所有阳刚和阴柔方面的能力来学习的人。如何在高中物理课堂有效教学中实现意义学习？首先，从物理学的发展来看，现代物理学越来越深刻地向社会生活、生产实际的各个领域渗透，这不但是由于物理学与科学技术、工程技术紧密联系在一起，还由于物理学的思想方法与社会科学的研究息息相关。其次，从学生的学习心理看，高中生正处在好奇心强、求知欲旺盛、兴趣广而多变的时期，他们的理解能力、抽象思维能力、独立操作能力等都处在逐渐提高的时期。高中物理课堂有效教学从物理学本身的发展特点和学生学习物理知识的心理特点出发，关注学生在现实的生活环境中几乎每天都会遇到或了解到的与物理学相关的现实生活问题与实际社会现象，充分地利用社会生活、生产实际中的与物理学密切相关的问题来引起学生对物理学习的热情和追求。物理知识和技能、物理思想和方法只有镶嵌于具体生动的情境中，才能更容易被学生所理解和掌握，也才能使学生更容易把学到的物理知识、物理思想方法等在广阔的领域发生迁移。如果我们的物理课堂教学过于模式化、抽象化，远离现实生活和生产实际，就可能使学生难以将课堂上学习的物理知识灵活地加以运用。长此以往，还会造成学生对物理学习感到枯燥乏味，失去学习动力。如果我们将物理问题呈现给学生时，这些问题是他们十分熟悉的实际问题或与实际问题密切相关，就容易激起他们求知的主动性和思考解答问题的兴趣与欲望。问题与生活、生产联系得越密切，学生求知的兴趣与欲望就越强烈。久而久之，就培养了学生运用所学的物理知识去分析思考乃至处理所遇到的各种现实问题的习惯和能力。因此，联系学生现实关注和需要解决的问题，是高中物理课堂有效教学实现意义学习的一大特征。孔子曰：“知之者，不如好之者，好之者，不如乐之者。”学习的浓厚兴趣不但可以促进学生深入、牢固地掌握已获得的知识，并且对知识应用于实践的活动持有异乎寻常的热情。这样的物理学习，才能有效地促进学生积极的情感态度和价值观的形成。

三、高中物理课堂有效教学的结构

高中物理课堂有效教学的结构就是指高中物理课堂有效教学包含的要素以及诸要素之间的关联关系。教学论对教学要素的分析存在不同看法，有“三要素”“五要素”“七要素”等，这些分法的立足点在一般的课堂教学上，本研究聚焦于高中物理课堂有效教学，研究的视角在于高中物理课堂的有效教学存在哪些特质性的要素。因此，本研究提出的高中物理课堂有效教学的要素是具有学科教学个性的特质性要素。根据本研究对高中物理课堂有效教学含义的理解，高中物理课堂有效教学的目标是，充分地促进学生在物理知识、技能、科学方法、科学思维方式、情感态度以及科学价值观等方面的进步与发展。这一目标就是新课程改革所提出的教学目标在物理学科中的具体体现。结合高中物理课堂有效教学的含义，高中物理课堂有效教学的特质性要素包含以下六个：物理概念的获得，物理规律的掌握，物理实验操作技能的培养，数学工具的使用，科学思维方法的彰显，科学精神的渗透。这六个要素与新课程教学提出的三维目标是有机统一的。也可以说这六个要素是三维目标在高中物理课堂有效教学中的具体落实。三维目标与六要素的对应关系如下。

首先，从内容上看，新课程提出的三维目标中的知识与技能目标与高中物理课堂有效教学六要素中的物理概念的获得、物理规律的掌握、物理实验操作技能的培养相对应；新课程提出的三维目标中的过程与方法目标与高中物理课堂有效教学六要素中的数学工具的使用、科学思维方法的彰显相对应；新课程提出的三维目标中的情感、态度与价值观目标与高中物理课堂有效教学六要素中的科学精神的渗透相对应。其次，从关系上看，三维目标之间的关系是一个全面统一的关系。具体可以说知识里面蕴含着能力、态度和价值观，教学过程和方法首先是知识教学的过程和方法，因此，实现三维教学目标首先是实现知识教学的目标，然后是分别实现发展能力、形成态度和价值观、了解认识过程和应用学习方法等目标，实现三维教学目标各自几个具体目标的统一，最终实现三维教学目标多个具体目标的全面统一。高中物理课堂有效教学六要素也是一个整体统一的关系。物理规律的掌握和物理实验操作技能的培养以物理概念的获得为基础；数学工具的使用和科学思维方法的彰显在物理概念的获得、物理规律的掌握以及物理实验操作技能的培养中得以体现，同时物理概念的获得、物理规律的掌握以及物理实验操作技能的培养也必须借助于数学工具和科学思维方法；科学精神的渗透是贯穿于前面五个要素之中的。因此，高中物理课堂有效教学的结构包含的六个要素是相互依存、相辅相成的，它们不能割裂开来孤立存在，在分析时作六要素的划分是为了研究的方便。