經(jīng)歷心理暗示 完成知識(shí)構(gòu)建

陳信余

物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受的重力情況稱為失重現(xiàn)象.該現(xiàn)象在日常生活中（如坐在下坡的車上、站在升降的電梯里）經(jīng)常遇到，但由于學(xué)生沒有經(jīng)歷該知識(shí)的構(gòu)建，從而對(duì)失重產(chǎn)生的原因理解不透，把握不準(zhǔn).下面在對(duì)照課程標(biāo)準(zhǔn)要求和簡(jiǎn)要對(duì)比幾套教材編寫特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，就如何讓學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)的構(gòu)建，談?wù)劰P者的看法，并愿意與廣大的中學(xué)物理同行交流.

1 課程標(biāo)準(zhǔn)要求及幾套教材編寫特點(diǎn)

普通高中《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（實(shí)驗(yàn)）對(duì)失重現(xiàn)象的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是：通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)失重現(xiàn)象.非常明確的強(qiáng)調(diào)要通過實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識(shí)該知識(shí).實(shí)驗(yàn)是人們?yōu)閷?shí)現(xiàn)預(yù)定目的，在人工控制條件下，通過干預(yù)和控制研究對(duì)象而觀察和探索研究對(duì)象有關(guān)規(guī)律和機(jī)制的一種研究方法.它是人類獲得知識(shí)、檢驗(yàn)知識(shí)的一種實(shí)踐形式.從這個(gè)角度來看，課標(biāo)對(duì)“失重”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的要求就是，要學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)的構(gòu)建過程、參與知識(shí)的獲取過程.現(xiàn)行幾套教材是否體現(xiàn)了這一點(diǎn)呢？簡(jiǎn)要梳理一下就一目了然了.

人教版在“用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二）”這一節(jié)，如圖1所示，以人站在電梯里升降為例題，分析了人對(duì)電梯底板壓力的變化，在這個(gè)基礎(chǔ)上給出失重現(xiàn)象.最后提出了可以使用家用體重計(jì)來觀察“失重”現(xiàn)象（如圖2）的一個(gè)建議.教材既沒有單獨(dú)設(shè)一節(jié)內(nèi)容以示重視，也沒有從“通過實(shí)驗(yàn)……”的角度去編寫，學(xué)生沒有經(jīng)歷知識(shí)的構(gòu)建，只記住了現(xiàn)象和結(jié)論.

粵教版與魯科版都單獨(dú)設(shè)立了一節(jié)內(nèi)容.但在編寫上，沒有體現(xiàn)通過實(shí)驗(yàn)這一要求，仍然以站在電梯里的人（如圖3）和坐在游樂場(chǎng)升降機(jī)的人（如圖4）為例，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行分析，結(jié)合分析結(jié)果，人對(duì)支持物壓力小于人本身的重力，給出失重現(xiàn)象.

以上三個(gè)版本的教材，都偏向理論分析與論證，既缺乏教師的實(shí)驗(yàn)演示，也缺乏學(xué)生的實(shí)驗(yàn)感受.雖然選擇了日常生活學(xué)生能接觸到的電梯和游樂場(chǎng)上的升降機(jī)，但這些都不能算作實(shí)驗(yàn)，所以沒有體現(xiàn)課標(biāo)所要求的：“通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)失重現(xiàn)象”.

教科版以乘電梯發(fā)生的真實(shí)現(xiàn)象為引子，提出探究的問題.然后設(shè)計(jì)如圖5所示的實(shí)驗(yàn)，并提出了具體的可操作的要求，且把結(jié)果填入相應(yīng)的表格中.結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出一系列問題來進(jìn)行討論與交流.這為認(rèn)知失重現(xiàn)象做了很好的鋪墊.

瀘科教版設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，一是體會(huì)失重（如圖6），這是一個(gè)定性實(shí)驗(yàn)；二是實(shí)驗(yàn)探究失重（如圖7），這是一個(gè)定量實(shí)驗(yàn).

教科版和瀘科教版的編寫體現(xiàn)了通過實(shí)驗(yàn)來認(rèn)知的要求.但由于用彈簧秤提著物體上下加速運(yùn)動(dòng)，不利于學(xué)生觀察和記錄數(shù)據(jù).通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)來讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到失重的原因是不夠的.也就是說，僅通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，還不能完成對(duì)“失重”知識(shí)的構(gòu)建.怎樣才能更好地完成對(duì)“失重”知識(shí)的構(gòu)建呢？必須創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情境，通過有效的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷心理暗示來完成對(duì)“失重”知識(shí)的構(gòu)建.

2 經(jīng)歷心理暗示 完成知識(shí)構(gòu)建

心理暗示是人們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷男睦憩F(xiàn)象.從心理機(jī)制上講，它是一種被主觀意愿肯定的假設(shè)，不一定有根據(jù)，但由于主觀上已肯定了它的存在，心理上便竭力趨向于這項(xiàng)內(nèi)容.失重現(xiàn)象這個(gè)知識(shí)非常適合通過實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷心理暗示來完成知識(shí)構(gòu)建.

2.1 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境

用彈性較好的鋼片（鬧鐘用的發(fā)條）焊接成如圖8所示的圓形.掛上一個(gè)重物后，圓形鋼片變成了橢圓形，如圖9在橢圓短軸所在的位置緊纏一圈紙帶并將紙帶粘貼好（準(zhǔn)備多個(gè)這樣的紙帶圈）

2.2 心理暗示1——“失重”

如圖10，用手提著重物快速向下運(yùn)動(dòng)，觀察紙帶情況——斷了.

問：紙帶為什么會(huì)斷？

答：鋼片恢復(fù)圓形時(shí)向外繃，從而將紙帶繃斷.

問：為什么快速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋼片會(huì)向外繃，而靜止時(shí)不會(huì)外繃？

答：……（也許學(xué)生答不上來）.

此時(shí)，將整個(gè)裝置靜止不動(dòng)，如圖11用手將重物向上托起，觀察紙帶情況——斷了.

這里暗示了，這個(gè)托舉重物的動(dòng)作與剛才快速向下運(yùn)動(dòng)，在繃斷紙帶上來看，效果是一樣的.而托舉重物使得作用于鋼片環(huán)上向下的合力減小，即相當(dāng)于重物重力減小了，也即失去了部分重力——失重.結(jié)合這個(gè)情境實(shí)驗(yàn)和心理暗示給出“失重”的定義，水到渠成，順其自然.

托舉重物的這個(gè)動(dòng)作是非常有意義和有價(jià)值的，首先，這一動(dòng)作應(yīng)用了等效思想——快速向下運(yùn)動(dòng)與減小重物重力是等效的；其次，非常成功的將一個(gè)動(dòng)態(tài)的問題轉(zhuǎn)變成一個(gè)靜態(tài)問題來處理，利于學(xué)生觀察與思考.

2.3 心理暗示2——“失重”的原因不是速度方向

以上對(duì)失重現(xiàn)象的觀察及解釋可謂清楚了.但對(duì)失重現(xiàn)象的原因是什么？可能就了解不到位了，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是快速向下運(yùn)動(dòng)，所以學(xué)生可能認(rèn)為是速度方向，而對(duì)快速變化的觀察與理解仍然不是很清楚.這時(shí)可以設(shè)計(jì)如下的實(shí)驗(yàn)來暗示學(xué)生失重的原因不是速度方向.

如圖12，在礦泉水瓶的瓶口處開一個(gè)小孔和靠近底部開兩個(gè)小孔，裝滿水?dāng)Q緊瓶蓋，這時(shí)由于水的重力作用，會(huì)使水從靠近底部的小孔射出.現(xiàn)將瓶拋出，做如圖13所示的各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，觀察水是否會(huì)從底部小孔射出.

（1）瓶豎直下落.

（2）瓶豎直上拋

（3）瓶水平拋出

（4）瓶斜向上拋出

（5）瓶斜向下拋出

有心理學(xué)者認(rèn)為：教學(xué)應(yīng)該從直接的有感覺能力的直覺出發(fā).此方法的特點(diǎn)就是，在盡可能的范圍內(nèi)，把一些感性認(rèn)識(shí)的材料交給學(xué)生們?nèi)ビ^察去認(rèn)識(shí).官能心理學(xué)認(rèn)為：所有的知覺都來自感官，所以有必要向?qū)W生大量提供在他們大腦中能產(chǎn)生持久印象的感性認(rèn)識(shí)材料.以上通過開有小孔并裝有水的礦泉水瓶向五個(gè)不同方向拋出，從而增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，由于“失去了水的重力”，沒有觀察到水從底部小孔射出來，從而暗示失重與運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)，進(jìn)而去尋找其它原因.

2.4 心理暗示3——“失重”的原因是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化引起的

經(jīng)歷心理暗示2，學(xué)生知道失重與運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)，但不一定知道是加速度.再用橢圓短軸所在的位置緊纏一圈紙帶的鋼片圈，繼續(xù)通過實(shí)驗(yàn)演示來讓學(xué)生經(jīng)歷心理暗示.如圖14，用手提著纏有紙帶的鋼片圈做以下三種方向的緩慢（勻速）運(yùn)動(dòng)，觀察紙帶是否會(huì)繃斷.

（1）提著纏有紙帶的鋼片圈緩慢向下運(yùn)動(dòng).

（2）提著纏有紙帶的鋼片圈緩慢向上運(yùn)動(dòng).

（3）提著纏有紙帶的鋼片圈緩慢在水平方向上移動(dòng).

心理學(xué)告訴我們：體驗(yàn)的東西能使學(xué)生感到真實(shí)、現(xiàn)實(shí)，并在大腦記憶中留下深刻印象，使學(xué)生可以隨時(shí)回想起曾經(jīng)親身感受過的生命歷程，也因此對(duì)未來有所預(yù)感.心理暗示2是從速度方向的角度來讓學(xué)生認(rèn)知，而心理暗示3則從速度變化的角度來讓學(xué)生認(rèn)知.由于是緩慢運(yùn)動(dòng)，所以可以認(rèn)為速度大小沒有變化，此時(shí)觀察到紙帶沒有繃斷，說明沒有發(fā)生失重現(xiàn)象，進(jìn)一步暗示速度沒有發(fā)生變化不會(huì)發(fā)生失重現(xiàn)象.結(jié)合心理暗示2，給出產(chǎn)生失重現(xiàn)象的原因是由于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，也即是加速度的原因.并結(jié)合心理暗示1，說明為什么要快速向下運(yùn)動(dòng)的原因，并再次演示快速向下和緩慢向下運(yùn)動(dòng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn).這樣學(xué)生對(duì)失重知識(shí)的構(gòu)建就順其自然地完成了.

在經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)與心理暗示的基礎(chǔ)上，再有應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律以人站在電梯里升降為例，分析人對(duì)電梯底板壓力的變化，從定性了解到定量計(jì)算，進(jìn)一步加深對(duì)失重現(xiàn)象的理解，并建議將家用體重計(jì)帶到課堂上，讓學(xué)生觀察、體驗(yàn)“失重”現(xiàn)象.這樣學(xué)生就經(jīng)歷了對(duì)失重知識(shí)的完整構(gòu)建，不僅通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)了失重現(xiàn)象，還經(jīng)歷了獲取知識(shí)的過程，即完成了失重知識(shí)的構(gòu)建過程.

根據(jù)認(rèn)知理論，學(xué)生學(xué)習(xí)過程，就是知識(shí)結(jié)構(gòu)不斷改變的過程.在認(rèn)識(shí)失重現(xiàn)象的學(xué)習(xí)中，無論是通過電梯的升降，還是通過體會(huì)失重或探究失重來引入與介紹，都是從速度方向的角度切入的，學(xué)生的第一感覺失重與速度方向有關(guān)，通過心理暗示2改變了學(xué)生的第一感覺.速度方向不是引起失重的原因，就往速度大小角度去思考，這顯然是很自然的事，通過心理暗示3又改變了這一結(jié)論，進(jìn)而迫使學(xué)生往更深層次的角度去尋找原因——速度的變化.本文倡導(dǎo)的就是，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)觀察與體驗(yàn)，經(jīng)歷心理暗示，不斷改變學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，層層深入，從而完成知識(shí)的構(gòu)建.