加强数理过渡性衔接问题的研究

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1、加强数理过渡性衔接问题的研究增强学生体验数理关系的和谐美唐黎明在当前大力推进以创新精神和实践能力为核心的素质教育前提下，越来越强调学生获得知识的过程和体验，各类升学考试的物理试题也越来越体现出获取知识过程中的方法，包括逻辑方法、建模方法、实验方法和数学方法等等。所以，认真研究物理教材，钻研物理知识的形成过程及其具体细节很有必要。本人经过多年的教学，在向学生传授物理知识的过程中发现中学物理教学中数理过渡性衔接问题值得研究，所谓数理过渡性衔接是指将物理内容用数学形式表示的中间环节或步骤，该问题可以作为物理学中

2、数学方法的一个子问题，尽管“数学方法”已有较广泛的研究，但较多涉及的是认知领域内思辩性的、描述性的和宏观上的研究，象对物理实际课堂教学既有认知方面、又有情感方面可操作性指导意义的研究也少有。根据笔者之所见，对于数理过渡性衔接问题新老几代各种版本的中学物理教材、教学参考书等资料都不曾予以显现的提及或介绍，可见该问题未被引起足够地注意。对该问题的研究不仅具有认知方面的意义，更深远的意义在于增强学生体验数理关系的和谐美。一、问题的认知意义学生普遍地认为物理较其它学科难学，甚至一些数学学得较好的学生，物理学得也并

3、不怎么样。因为物理学基本上是一门定量化的科学，有些物理现象或物理过程，其本质特征或属性往往是由公式、方程、图像等数学形式表示出来的。所以对于上述现象不妨可以从数理过渡性衔接问题上来解释：由于在形成物理概念、建立物理规律和解决物理问题等方面缺少必要的数理过渡性衔接，产生了学生在数、理之间的思维空白、思维断裂，学生未经历有意义的发现学习，所以造成了他们数、理知识结构之间的不协调，以至数、理之间出现负迁移，学生就难以接受和辨别物理概念的定义式、决定式，对于物理规律所揭示的各物理量之间的关系认识不清，仅从数学式子

4、角度来理解；把物理问题简单地当成数学问题来处理而出错。情感教学心理学认为伴随认知信息传递的顺逆状况，即教学效果决定着学生学习的情感体验，“顺”则“喜”；“逆”则“悲”。由于数、理衔接不协调，学生未能顺利地接受、加工、贮存和转化，整个认知信息传递处于低效率状态，学生便会产生消极的情感体验，会感到不满、懊丧、焦虑、紧张等，长此以往对学习物理将不感兴趣，甚至厌恶。可见学生感到物理难学、学不好，决不是偶然的。不难理解，弄清物理教学中涉及的数理过渡性衔接问题，将扫清学生学习物理时在数、理关系上的认知障碍，有利于他们

5、掌握物理知识、培养他们解决物理问题的能力，有利于提高他们学习物理的兴趣、增强学习动力。我们对数理过渡性衔接问题的研究并不仅满足于此，更深层的意义在于挖掘数、理关系的和谐美。二、和谐美的体验和谐是美学的一个重要法则，和谐美表现为诸事物的有序性、对应性和统一性等。那么我们究竟怎样去挖掘、从而使学生体验到数理关系的和谐美呢？由心理学原理可知，我们应该选择一些超出学生心理预期的数理事例，因为“超出预期”会使学生产生“惊奇”，从而引起“注意”，引发“兴趣”，体验解决问题的“成功”，进而来激活学生在这方面的美感体验。

6、通过对下列事例中数理过渡性衔接问题的研究，我们不难发现数理关系中的这种和谐美。1．研究物理量的代数化过程——体验数理形质的合一性在学习物理以前，学生已有数学意义上的正数、负数的概念。学生已有的关于数的这些观念将对物理量的正值、负值的学习产生负迁移。在物理学中一直线上的矢量用正、负号来表示它们的方向，这种正、负号没有“正”比“负”大的含义，对于“功”同样不存在正功比负功大的问题，正、负仅表示两种不同类型的功，而学生原有的数的观念是正数大于负数，可见，这种负迁移不可避免。不管是数还是物理量，尽管正负号的含义不

7、同，但正负号作为运算符号的功能还是相同的，物理量的正负号并不丧失运算功能，正是物理量引进了正、负值，才使物理量的计算由算术方法进化为代数方法，即使得物理量的计算更加数学化。物理量的正、负和数的正、负有“异”有“同”，真是这种“同”使得学生总是潜意识地认为物理量就是一个数，那么如何来抑制或削弱这种负迁移呢？除了应向学生阐明物理量的正、负号意义以外，更为重要的应阐明物理量的算术运算如何进化为代数运算这一数理衔接过程，而关键在于使学生认识到物理量的正、负号可以参与运算并不是因为物理量是个数而使然，而是物理量的算

8、术运算向代数运算进化的需要。不妨举例说明，初中物理计算一直线上的两个力的合力时采取算术运算，运算规则是：若两力同向，则合力的大小F=F1+F2，合力方向和F1、F2同向；若两力反向，则合力的大小F=

9、F1-F2

10、，合力方向和较大的力同向。可见合力的大小和方向分别处理，运算规则表达较冗长，但物理意义现见，学生容易接受。到了高中阶段，向学生明确指出力是矢量，一直线上的力可以用正、负号来表示其方向，并且力的正、负号可以参与运算，那么