中學(xué)物理之“難”：溯源、探微、建模與主張

陳祖標(biāo)

摘 要 本文針對中學(xué)物理之“難”的時代叩問，從物理學(xué)本原入手，以多學(xué)科交叉融合的視角，直擊問題形成的過程、緣由及機制。

先是提出在“物”與“理”之間搭建一座“木棧橋”的構(gòu)設(shè)喻意，繼而結(jié)合教改實踐推進“新式課堂+教師發(fā)展”的探索實驗，在 此基礎(chǔ)上創(chuàng)建了“物理實驗統(tǒng)合作用模型圖”和“物理思維‘三重融合'模型圖”，并藉由模型建構(gòu)，提出破解物理之“難”的 方法和路徑，再由此提出物理新思維的教學(xué)主張。

關(guān) 鍵 詞 物理之“難”;物理新思維;模型建構(gòu);物理核心素養(yǎng);教學(xué)主張

在中學(xué)教育界，對“物理之‘難'”的認(rèn)知，主要源 于對常識和經(jīng)驗的判斷，鮮見有人對此展開系統(tǒng)性的 學(xué)理研究。此問題在文理分科“二元選擇”的年代尚 不突顯，主要原因在于廣大普羅大眾對于高考分科制 度下的既有安排已不持異議（物理劃歸理科）;同時， 由文理分科制度帶來的問題和弊端，也沒有給當(dāng)時的 社會帶來實質(zhì)性的沖擊和影響。當(dāng)歷史的車輪駛?cè)?2014 年 ，以國務(wù)院發(fā)布“高考綜合改革意見”為標(biāo)志， 我國高考制度改革開始走向“多元選擇”的新時代。^[1] 然而，人們始料未及的是，在先行試水高考改革的個 別省市，卻接連出現(xiàn)了大面積考生“棄選物理”的罕見 現(xiàn)象，這在驚動教育界的同時也引爆了全社會的關(guān) 注，連帶將所謂的“物理之‘難'”問題，第一次“全景 式”地呈現(xiàn)在公眾的面前。人們不禁要問，物理果真 如此之“難”嗎？為什么偏偏是物理而不是別的科目， 先是充當(dāng)文理分科“攔路虎”的角色，繼而又成為“新 高考”選考科目最大的“棄選項”？物理究竟怎么啦？

一、本源追溯

尋根溯源，人們首要之問是，何謂“物理”？筆者 認(rèn)為，如果拋開學(xué)理定義不談，而以認(rèn)知心理學(xué)的觀 點來看，所謂“物理”，其實可以簡單的理解為“物+ 理”。所謂“物”，即世間萬物，大到宇宙，小到粒子，看 得見摸得著的謂之“物”（實物化），透過“物”，能夠發(fā) 現(xiàn)和通達“物”之運動的本質(zhì)和規(guī)律，就是“理”（抽象 化）;既看不見也摸不著的，則通過科學(xué)實驗或理論計 算（模象化），也能夠找到和發(fā)現(xiàn)其中“物”之運動的本 質(zhì)和規(guī)律，同樣也是“理”（符號化）。在現(xiàn)實物理世界 中，既可以透過具物化或具象化的呈現(xiàn)方式，并輔之 以概念、判斷、推理等形式，從而分析、歸納、總結(jié)得出 高度抽象化的“理”;同樣，也可以通過理論計算或科 學(xué)實驗，將“理”反向“還原”為或具物或具象的一個過 程。從科學(xué)意義講，只要“物”與“理”二者是可逆的， 便構(gòu)成“真理性”的關(guān)系，換句話說，這個“物”與那個 “理”，就一定存在著某種規(guī)律性的聯(lián)系（詳見圖1）。

圖示中不難看出，不管是從“物”到“理”，還是從 “理”到“物”，二者之間似乎橫亙著一道深深的“鴻 溝”。而模型的樣態(tài)和“鴻溝”的喻意，恰好與所謂的 “物理之‘難'”問題，極其生動形象地“貼合”在了一 起。假如以這一模型為基準(zhǔn)，藉此來考察和分析“教” 與“學(xué)”之間的互動關(guān)系及特點，又會有怎樣的發(fā) 現(xiàn)呢？

從二者外顯性行為特征來看，教師在教學(xué)中往往 扮演“先行者”的角色，而學(xué)生則充任“跟學(xué)者”的角 色。教師想要把物理“教好”，就必須自己先行跨越 “物”與“理”之間這道“鴻溝”，并且練就跨越“鴻溝”的 高強本領(lǐng)，在教起課來時，才能夠做到“從容不迫”和 “游刃有余”;而學(xué)生，在初次面對這道“鴻溝”時，則是 亦步亦趨地跟著教師“學(xué)樣做樣”，稍有不慎，就會跌 進“鴻溝”里爬不起來。如果從“教”與“學(xué)”的內(nèi)在機 理來進一步加以分析，人們還會發(fā)現(xiàn)，不管是從“物” 到“理”，還是從“理”到“物”，跨越“鴻溝”之所以顯得 有些難度，本質(zhì)上是二者之間的“跳躍性”實在是太大 了，以至于“教”與“學(xué)”之間很難做到“完全同步”“無 縫對接”和“同頻共振”。譬如說，從“物”到“理”，就是 從原來很“具物化”的元初認(rèn)知階段，一下子躍升至完 全“抽象化”的邏輯演繹之中，學(xué)生即便不暈了，肯定 也會被搞懵了;而從“理”還原到“物”時，則是從高度 “抽象化”的狀態(tài)中，一下子又跳回到非常“具物化”的 初始形態(tài)之中，跨度實在是太大了！這充分說明了， 在“物”與“理”之間，似乎缺少了某種必要的“過渡”， 抑或說缺失了某種必要的“鋪墊”。

如此看來，假如教師能夠想方設(shè)法在“物”與“理” 之間為學(xué)生鋪設(shè)幾個“木柱墩”，或者在“木柱墩”上面 再架設(shè)起一座“木棧橋”，或許大部分學(xué)生就可以比較 從容地跨越這道“鴻溝”了！現(xiàn)在的問題是，在物理課 的實際教學(xué)中，這個“木柱墩”喻義的對象物究竟是什 么？“木棧橋”又應(yīng)該怎么來架設(shè)呢？

二、教改探微

2012年夏，福建師范大學(xué)一行志同道合的“物理 人”相約成立了“物理新思維工作室”。七年來，團隊 秉承“還原物理本來之面目、弘揚物理實踐之精神、問 計物理革新之路徑”的新思維理念，邊研究、邊實踐、 邊探索，在與基層一線中學(xué)物理教師廣泛開展合作教 研和協(xié)同實踐中，期許能夠從中尋得破解物理之“難” 的路徑或啟示。具體而言，團隊在實踐層面上先后做 了三項基礎(chǔ)性的教改實驗。

1. 編撰《物理就這么好玩》試驗性讀物 目標(biāo)是嘗試編寫一套與物理教材相配套的供八 年級學(xué)生課外同步閱讀使用的“入門級”物理小說。 這本讀物在經(jīng)過一年多集體努力下，完成了第一稿的 編撰工作，隨即于2015年秋季起以推薦讀物（內(nèi)部使 用）的形式，在實驗校的實驗班級里投入試用。試用 結(jié)果令人驚喜，盡管讀本看起來還相當(dāng)?shù)拇植诤椭?嫩，卻廣受學(xué)生的歡迎和喜愛。之后的試驗結(jié)果也進 一步證實了，這本讀物配套教材來使用，確實有助于 初二學(xué)生“入門”物理時，即能建立起對物理的興趣和 認(rèn)知，甚或在一定程度上還起到了促進學(xué)生提高課業(yè) 質(zhì)量的功效。這一試驗結(jié)果同時也給團隊帶來了兩 點啟示：一是提出了一個疑惑，即現(xiàn)行教材的編寫體 例在生活性和趣味性方面是不是距離學(xué)生“稍稍遠了 一點”？二是促使研究團隊的工作重心發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即 由教材研究轉(zhuǎn)向課堂實驗。
2. 創(chuàng)建“新式課堂”和新思維課例體系 工作室成立伊始，團隊就一直琢磨著，相對于傳 統(tǒng)課堂而言，有沒有存在著一種有助于破解物理之 “難”的所謂“創(chuàng)新課堂”，抑或“新式課堂”？此時恰逢 晉江市大力推進“教育強市”建設(shè)之際，雙方一經(jīng)商 洽，共同決定以物理作為先行試點學(xué)科，通過開展校 地協(xié)同，一起來合作推進“中學(xué)物理教育協(xié)同創(chuàng)新工 程”項目建設(shè)。該工程一共包括5個子專項，涵蓋初中 物理新思維教改實驗、新型數(shù)字化實驗系統(tǒng)培訓(xùn)（簡 稱“DIS培訓(xùn)”）、實驗示范平臺建設(shè)、物理尖子生培養(yǎng) 和教具研制開發(fā)五個方面，其中第一個項目是核心， 也是重點。從 2015年秋季起，團隊以“初中物理新思 維教改專項”的研究與實踐為龍頭，并且融入其他項 目的相關(guān)要素，在晉江市一南一北各選取一所學(xué)校作 為項目實驗校（南片是一所完中校、北片是一所初中 校），并在每所實驗校里特別選取一個初二平行教學(xué) 班作為實驗班（南片區(qū)A班、北片區(qū)B班），同時將《物 理就這么好玩》作為實驗班的配套讀物來使用，在確保兩個實驗班與本年級平行班《物理》“課內(nèi)課”（即納 入教學(xué)計劃要求開設(shè)且須開足規(guī)定課時的主干必修 課）保持同等要求、同一進度的前提下，分別對A、B兩 個實驗班實施兩種不同的校本課“嫁接”方式，其中A 班采用“并列式”做法，即在“課內(nèi)課”的基礎(chǔ)上，同進 度、同節(jié)奏另行開設(shè)一個自成體系的“物理新思維”標(biāo) 本課系列;B班則采取“嵌入式”的做法，即在保持物 理總課時不變的情況下，按照“課內(nèi)課”行進的節(jié)奏， 將“物理新思維”校本課，分專題、分模塊適時嵌入“課 內(nèi)課”之中去，同時保持“課內(nèi)課”與“校本課”始終處 于一種良性互動的“齒合”狀態(tài)之中。

團隊之所以將上述試驗稱之為創(chuàng)建“新式課堂” 的實踐，主要是基于團隊研制的這種物理新思維課 例，既不是一般意義上的常規(guī)課，也不是傳統(tǒng)意義上 的復(fù)習(xí)課，而是一種新式的“統(tǒng)合課”。團隊從幫助學(xué) 生構(gòu)建科學(xué)的“物理思維”和形成正確的“物理觀念” 出發(fā)，嘗試采用一種特殊的“統(tǒng)合”方式，將一個章節(jié) 或涉及多個章節(jié)內(nèi)容但具有相同主題意義的知識模 塊（知識團）進行整體構(gòu)設(shè)與“再造”，力求將其中要求 學(xué)生必須掌握的“核心知識點”以及必須養(yǎng)成的“關(guān)鍵 能力”等要素內(nèi)容有機地整并在一起，在此基礎(chǔ)上設(shè) 計成一個個典型的課例，最終形成一個將“知識邏輯 構(gòu)架”與“思維邏輯構(gòu)架”合二為一的新思維課例 體系。

幾年來的試驗結(jié)果同樣讓人欣喜不已。主要創(chuàng) 新點有三：一是這種“課”的形態(tài)是全新的，如前所述 它是一種有別于過去常規(guī)課堂形態(tài)的新式的“統(tǒng)合 課” ;二是“課”的內(nèi)容是“有機雜糅”的，一切根據(jù)需要 而定，有的課例可能是單元性質(zhì)的，有的則涉及多個 單元的內(nèi)容，有的甚至是跨年段跨學(xué)科整合而成的; 三是“課”的呈現(xiàn)形式也是“包羅萬象”的，有講授、有 實驗、有討論、有互動，更有一種新創(chuàng)的“新思維具象 圖”（參見圖2）運用在其中。這種圖示既是一種全新 的板書設(shè)計，也是一種融“知識邏輯構(gòu)架”與“思維邏 輯構(gòu)架”于一體的創(chuàng)新構(gòu)設(shè)，既可以作為教師開展綜 合化教學(xué)（如綜合課例、專題課例、復(fù)習(xí)課例等）的“圖 示式教案”和“整體式板書” ，同時也可以作為學(xué)生進 行課后復(fù)習(xí)和拓展提升的“圖示式學(xué)案”和“可視化提 綱”。實踐證明，“新式課堂”的探索和新思維課例體 系的創(chuàng)建，得到了一線師生的充分肯定和廣泛贊許。

1. 附著在“新式課堂”之上，探索構(gòu)建一種教師研 修培訓(xùn)新模式

這種“融課改研訓(xùn)、課題研究和教具研發(fā)于一體” 的“創(chuàng)新課堂+教師發(fā)展”的研訓(xùn)新模式，與傳統(tǒng)的教 師培訓(xùn)模式相比較，具有三個特點：一是新思維課例 的承載性和先導(dǎo)性，如前所述，新思維課例的研制，本 身就是創(chuàng)建“新式課堂”的一種大膽而有益的嘗試，其 新的教學(xué)理念、教學(xué)模式、教學(xué)方法和手段等，均可以 透過課例展示和課例分析得以全面而直觀地呈現(xiàn)出 來;二是以課堂為中心，將課例展示、教學(xué)研究與教師 研訓(xùn)三者有機統(tǒng)合起來，既體現(xiàn)了“課訓(xùn)結(jié)合”的要 求，也達致了“研訓(xùn)一體”的目標(biāo)，這是傳統(tǒng)師資培訓(xùn) 一直想做卻始終沒能做到的，堪稱是新時代條件下教 師研修培訓(xùn)的新探索和新范式。三是圍繞課例研制 自然結(jié)成的“研究共同體”，實質(zhì)上也是一個“學(xué)習(xí)共 同體”，可以向高校職前培養(yǎng)端來延伸和拓展，有助于 高校方面將在讀教師教育專業(yè)學(xué)生納入其中，讓這些 未來教師和“未來名師”得以在真實的課堂教學(xué)實踐 中學(xué)習(xí)與成長，不啻是一種職前職后一體化的新 探索。

三、模型建構(gòu)

團隊在邊實踐邊研究的同時，也嘗試從模型構(gòu)設(shè) 上尋求問題的突破口，主要工作有二：

其一，通過構(gòu)設(shè)“物理實驗統(tǒng)合作用模型圖”（見 圖3） ，揭示實驗是架設(shè)起“物”與“理”之間互聯(lián)通道的 首選工具和最佳手段。

眾所周知，物理作為一門經(jīng)典的實驗科學(xué)，是實 驗構(gòu)筑起了物理學(xué)最廣泛亦最為深厚的學(xué)科基礎(chǔ)。 從“物”+“理”模型圖中可以看出，不管是從“物”到 “理”，還是從“理”到“物”，實質(zhì)上都是探究“物”之運 動本質(zhì)和規(guī)律的復(fù)雜認(rèn)知過程。學(xué)生認(rèn)為物理很 “難”學(xué)，從模型標(biāo)示上看是因為“物”與“理”之間的 “跳躍性”太大了，但究其本質(zhì)而言，則是因為物理問 題的探究過程相對比較復(fù)雜且“不易控制”，以至于他們必須借助一個特別的“工具”來輔助，而這個“工具” 又必須同時具備“雙向互逆”的功能，才足以支撐來實 現(xiàn)。很顯然，實驗就具備有這樣一種特殊的功能。通 過實驗，學(xué)生能夠從具體的事物或現(xiàn)象中歸納出一般 規(guī)律，這是歸納推理，是概念的形成過程，即形成 理”;同樣，通過實驗，學(xué)生也可以將一般規(guī)律應(yīng)用到 具體事物和現(xiàn)象中去解決問題，這是演繹推理。從特 殊到一般，從一般到特殊，不僅雙向可逆，還符合認(rèn)知 發(fā)展規(guī)律。從這個意義上講，實驗好比是鋪設(shè)在“物” 與“理”之間的一個個“木柱墩”，是幫助和支撐起學(xué)生 順利跨越“物”與“理”之間“鴻溝”的首選工具和最佳 手段。

同時，藉由上述模型圖的構(gòu)設(shè)，人們或可發(fā)現(xiàn)，物 理實驗之于“科學(xué)探究”的意義其實遠不止于此，實驗 不僅是“科學(xué)探究”的基礎(chǔ)，還是“科學(xué)探究”最重要、 最基本的要素成分。在此基礎(chǔ)上，人們或許還可藉此 進一步推及開來，從促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)形成與發(fā) 展的高度，充分認(rèn)識到物理實驗的特殊性及重要意 義，即物理實驗不僅是學(xué)生“科學(xué)思維”發(fā)展的關(guān)鍵支 撐和主要路徑，同時也是學(xué)生形成正確“物理觀念”， 養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神的實踐基礎(chǔ)和必要條件（詳誠然，物理教師在實際教學(xué)中能否“不折不扣”地 開好實驗課，這又是問題的另一面了。而恰恰在這 里，最能體現(xiàn)出一個教師是不是真正重視實驗，能不 能精確設(shè)計實驗，以及實驗?zāi)芰λ礁卟桓摺恼J(rèn)知 心理學(xué)的角度講，學(xué)習(xí)的實質(zhì)就是學(xué)生對于教學(xué)材料 的認(rèn)知加工，它會占用學(xué)生的認(rèn)知資源，如果教師設(shè) 計的實驗晦澀難懂，抑或以“說實驗”來代替“做實 驗”，顯然會大大增加學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，極有可能將學(xué) 生主動探究的興趣給“澆滅”掉，并使學(xué)習(xí)過程變得無 趣和無效。久而久之，學(xué)生理所當(dāng)然會認(rèn)為物理很 “難”學(xué)了。相反，如果廣大教師都能夠直觀、準(zhǔn)確、簡 潔地設(shè)計實驗，而且能夠按要求開好實驗課，豈不大 大減輕了學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，并且在“物”與“理”之間布 設(shè)了一個個方便行走的“木柱墩”了嗎？此時的“物理 之‘難'”，或許就不再是“難事”了。

其二，通過構(gòu)設(shè)“物理思維‘三重融合'模型圖” 見圖4），從理論層面上揭開了“物理之‘難'”問題，究 竟是“因何而‘難'”和“‘難'在哪里”的關(guān)鍵性答案。

如上所述，既然實驗是物理學(xué)的基本屬性，是否 可以就此斷言它同時也是物理學(xué)的學(xué)科特性呢？答 案：非也。屬性能否等同于特性，關(guān)鍵在于它的唯一 性。在自然科學(xué)中，實驗是眾多學(xué)科的共有屬性，并 非物理學(xué)所獨有。那么，物理學(xué)特有的學(xué)科特性又是 什么呢？

團隊在常年深入中學(xué)一線的調(diào)研中，基于對大量 樣本的觀察和分析，總結(jié)出一個帶有普遍現(xiàn)象的規(guī)律 性問題。大家發(fā)現(xiàn)，對于大多數(shù)學(xué)不好物理的學(xué)生來 說，其學(xué)習(xí)物理最大的困難是理解上的困難。而理解 上的困難，則集中體現(xiàn)在學(xué)生解決物理實際問題過程 中存在著三個思維上的“堵點”：第一個“堵點”情況最 嚴(yán)重，表現(xiàn)在學(xué)生連起碼的看題和讀題都搞不懂，當(dāng) 然也就談不上畫圖建模和列式計算了;第二個“堵點” 的情況盡管稍稍好一些，但也問題不少，表現(xiàn)在學(xué)生 看題讀題和理解題義已不存在任何困難了，但要他們 畫圖建模要不是畫不出來了，即使能畫出來很大可能 性也是畫錯了;第三個“堵點”的情況稍稍讓人安慰一 些，這部分學(xué)生總體上看讀題和畫圖都會做了，在解

題的方向把握上也大致沒有問題了，但最終要不是不 懂得列式運算，就是運算的結(jié)果做錯了。

這一現(xiàn)象無疑給了團隊以極大的啟示：三個思維 上的“堵點”，恰如三個“障礙”一般，橫亙在學(xué)生的面 前。而學(xué)生解決物理問題的整個過程，就像是跨欄跑 一樣，必須越過這三道“路障”，如果跨越過去了，就說 明學(xué)生解決物理問題的能力已經(jīng)具備了，假如跨越不 過去，則說明學(xué)生在解決物理問題時確實存在著現(xiàn)實 困難。由此可見，要真正學(xué)懂弄通物理，學(xué)生必須具 備跨越這三道“路障”的心智、技能和本領(lǐng)！

團隊在更深一層的觀察和分析中還發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在 思考和解決物理問題過程中遇到的這“三個堵點”（即 “三道路障”的升級版），除了物理本身概念、定理和公 式一般說來都較為抽象難懂外，其實也跟教師“教”的 思維方式及輸出模式與學(xué)生“學(xué)”的接入模式及思維 方式，二者之間的適切狀態(tài)和緊密程度相關(guān)聯(lián)。如果 二者處于“正相關(guān)狀態(tài)”之中（即契合度高 ，耦合度 大），說明學(xué)生對教師的“教”是比較適切的;反之，如 果二者處于“負(fù)相關(guān)狀態(tài)”之中（即契合度低、耦合度 小），則表明學(xué)生對教師的“教”不僅“不適應(yīng)” ，而且很 有可能已經(jīng)感到“吃力”了。后者也從一個側(cè)面充分 說明了，此時學(xué)生表現(xiàn)出來的學(xué)習(xí)物理之“難”，不僅 存在著跨越“三道路障”的能力之“難” ，很大可能性還 疊加了“教”與“學(xué)”之間因“錯配”造成的相互適切之 “難”。

這是團隊從現(xiàn)象分析中得到的兩個重要結(jié)論。

而當(dāng)團隊從現(xiàn)象分析深入到模型建構(gòu)時，又相繼 獲得了兩個重要的發(fā)現(xiàn)。

在心理學(xué)中，根據(jù)思維任務(wù)的性質(zhì)、內(nèi)容和解決 問題的方法不同，一般將思維分為實踐思維（具物思 維）、形象思維（具象思維）和邏輯思維（抽象思維）。^[2] 實踐思維是指以實際動作為支柱的思維;形象思維是 指以事物的具體形象和表象為支柱的思維;邏輯思維 則是以概念、判斷、推理等形式進行的思維。

當(dāng)團隊將思維的三種形態(tài)，與學(xué)生遇到的上述思 維上的三個“堵點”，交互分析比對時，大家驚奇地發(fā) 現(xiàn)，三種思維與“三個堵點”恰好一一對應(yīng)起來了。第 一個“堵點”對應(yīng)實踐思維，第二個“堵點”對應(yīng)形象思 維，第三個“堵點”對應(yīng)邏輯思維。第一個“堵點”呈現(xiàn) 出來的情況，說明是學(xué)生的實踐思維出了問題，而實 踐思維出問題的原因，則可以合理性的推斷是由于 “以實際動作為支柱”的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)（主要是實 驗）要么是缺失了，要么是學(xué)生還沒有從實驗教學(xué)和 實驗操練中真正理解和掌握實驗的目的與要義;第二 個“堵點”的情況，則說明是學(xué)生的形象思維出了問 題，而形象思維出問題的原因，則是要求“以事物的具 體形象和表象為支柱”的物理建模（主要是畫圖、作圖 和圖示）出問題了，學(xué)生要不是不會畫圖建模，要么就 是在圖示中沒能準(zhǔn)確地表達出來;第三個“堵點”的情 況 ，對應(yīng)的是邏輯思維出了問題 ，而邏輯思維出問題 的原因，往往是要求“以概念、判斷、推理等形式進行” 的邏輯演算（主要是公式、定理及列式運算）出問題。

團隊在模型推演中進一步發(fā)現(xiàn)了，學(xué)生解決物理 問題的整個過程，就像是穿越了三個不同的“場景”。 第一個場景是“現(xiàn)實場景”，即看題讀題，掌握問題的 要領(lǐng);第二個場景是“物理場景”，即畫圖建模，找到解 決問題的方法和路徑;第三個場景是“數(shù)理場景” ，即 列式運算，求得問題的最終結(jié)果。學(xué)生在解決物理問 題過程中自然生成的這“三個場景”，不僅與上述三種 思維活動相適配，同時還與“三個堵點”的表現(xiàn)情況相 吻合。現(xiàn)實場景對應(yīng)實踐思維，與第一個思維“堵點” 的情況相適配;物理場景對應(yīng)形象思維，與第二個思 維“堵點”的情況相適配;數(shù)理場景對應(yīng)邏輯思維，與 第三個思維“堵點”的情況相適配。一般說來，這自然 生成的這“三個場景”，從一開始就有可能給學(xué)生“設(shè) 置”三道無形的“障礙”;而三道無形的“障礙” ，如果沒 能及時得以排解，則很可能進一步發(fā)展成為三道有形 的“路障”;而一旦形成了三道“路障”，則完全有可能 進一步演變成為三個思維上的“堵點”，甚至演變成為 學(xué)生不可逾越的學(xué)習(xí)上的三個“難點”。這不就是整 個研究團隊一直在苦苦追尋的所謂的“物理之‘難'”， 究竟是因“何”而難和“難”在哪里的關(guān)鍵性答案嗎？

找到了問題的癥結(jié)，當(dāng)然要對“癥”來下“藥”了。 簡而言之，就是要求教師和學(xué)生必須結(jié)成“學(xué)習(xí)共同 體” ，將解決物理問題時需要穿越的“三個場景”以及 由此可能生成的三道無形的“障礙”，在有可能形成有 形的“路障”之前，要千方百計把它排除掉 ，讓“障礙” 不再形成“路障”;而沒有了“路障” ，當(dāng)然也就沒有了 “堵點”;沒有了“堵點” ，學(xué)習(xí)也就不存在困難和問題 了， “三個場景”不就因此“三重融合”成了單一的“大 物理場景”了嗎？（詳見圖4）

由此看來，正是物理學(xué)的這種“思維特質(zhì)”，決定 了物理課的“教”與“學(xué)”或許是一個特殊的案例，它不 僅需要實踐思維做基礎(chǔ)，也需要形象思維來支撐，更 須臾離不開邏輯思維來協(xié)同配合并發(fā)揮作用。或許 在別的學(xué)科的教與學(xué)過程中，也不同程度地存在著類

似的“三個場景”“三個堵點”甚或“三重融合”的情況 和特征，但可以肯定地說，它們都沒有物理學(xué)科來得 這么突出、這么鮮明、這么有學(xué)科特點。同時，正是物 理思維遞次呈現(xiàn)出來的“具物性”“具象性”和“抽象 性”的“三階思維”特性，不僅體現(xiàn)了一個人認(rèn)識物理 世界從低階向高階不斷躍進的發(fā)展過程，而且與其相 對應(yīng)并在其中起關(guān)鍵性支撐作用的三種思維活動以 及三種思維能力，則完美構(gòu)設(shè)了物理學(xué)科“科學(xué)思維” 所特有的“三階思維內(nèi)核構(gòu)架”（參見圖4）。這不就是 研究團隊一直夢想著要為學(xué)生搭建起一座跨越“物” 與“理”之間“木棧橋”的真正目的及意義嗎？

如此一來，在“木柱墩”之上架設(shè)起“木棧橋'，不 就成了一座“希望之橋”了嗎？

有意思的是，團隊構(gòu)設(shè)的上述模型，恰恰與教育 部2017年印發(fā)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》 以下簡稱“新課標(biāo)”）的精神是相契合的。新課標(biāo)指 出，學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué) 生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品 格和關(guān)鍵能力。物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀 念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方 面。^[3]可以說，物理課的教與學(xué)，其實就是在教師的指 導(dǎo)下，學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究，掌握學(xué)習(xí)方法，鍛造科學(xué)思 維，形成物理觀念，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，并為日后擔(dān)當(dāng)作為 甚或科學(xué)發(fā)現(xiàn)奠基鋪路的過程。

以上的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論，其實也是團隊在實踐層面上 探求破解物理之“難”的邏輯起點和實踐遵循。

四、物理新思維的教學(xué)主張 首先，從具物化的思維特性來看，實踐思維強調(diào) 以物表征” ，交互通道是“觀察”和“實驗”。對教師來 說，就是要使物理課的教學(xué)，盡可能采取“具物化”的 方式方法來進行，以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中或可近距離地觀 察，或可真實性地感知，或可有憑借物地想象，譬如， 教師應(yīng)該將教材中那些體現(xiàn)重要物理思想的教學(xué)實 例，凡適宜搬到大自然當(dāng)中去觀察與實踐的，就要盡 可能地把課堂搬到大自然里去（自然實驗）;不能搬到 大自然去的，就要盡可能地采用演示實驗來進行;對 于那些不能用演示實驗來進行的，則要盡量采用直觀 的語言、形象的比喻、風(fēng)趣的講解，來給學(xué)生建立近似 具物化”的場景，以讓學(xué)生易理解、可感知、能想象， 增強教師“輸出模式”與學(xué)生“接入模式”的“同頻共 振”。而對學(xué)生來講，則應(yīng)將自己在“觀察”和“實驗” 中的所見所聞所悟，時時匯聚在與教師的交流互動之 中，以讓自己的思維“節(jié)律”，能夠跟上教師教學(xué)行進的“節(jié)奏” ，構(gòu)建起師生之間“同頻共振”的理想“節(jié)拍 詳見圖5中的左邊列）。

其次，從具象化的思維特性來看，形象思維強調(diào) “以圖示意”，交互通道是“模具”和“圖示”。對教師而 言，就是要使物理課的教學(xué)，盡可能的采取“具象化” 的方式方法來進行，以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中或可真實性地 模擬，或可表列式地歸納，或可圖像式地表達，或可采 取擬人化或擬物化的場景圖示來進行綜合呈現(xiàn)等，譬 如自制教具，雖制作簡易，但表現(xiàn)力超強，不僅可以巧 妙解決教學(xué)中的諸多難題，也可讓學(xué)生在真實性的模 擬中產(chǎn)生極大的震撼與啟迪，這就是心理學(xué)上常講的 “模具”的作用與意義;又譬如運用圖表式呈現(xiàn)方式 往往教師“略施巧計”，就可以將一大堆看起來雜亂無 序、枯燥乏味的數(shù)據(jù)（包括實驗數(shù)據(jù)） 、公式、定理、結(jié) 論等，一下子直觀的“勾連”出其中的意義和要領(lǐng);再 譬如，團隊創(chuàng)建的“新概念具象式思維導(dǎo)圖”（簡稱“新 思維具象圖”，參見圖2） ，就是一個成功的可視化教學(xué) 案例。這些方式方法，不僅是貫通教師“輸出模式”與 學(xué)生“接入模式”相互適切的有效手段，還是實現(xiàn)師生 交相互動達致最高“契合度”和最大“耦合度”的理想 途徑。

再次，從抽象化的思維特性來看，邏輯思維強調(diào) “以式達義” ，交互通道是“數(shù)形結(jié)合”“數(shù)理演算”“數(shù) 學(xué)建模”和“數(shù)理直覺”。對教師來說，就是要使物理 課的教學(xué)。