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由认知弹性理论谈高三物理“非良构”领域知识的教学 周佳 摘要：物理教学中的“非良构”知识一直是教学的一个难点，由于知识本身的复杂性与实例的不规则性，学生很难真正地掌握。文章从认知弹性理论出发，结合高三物理教学的特点，以“平抛运动”的高三复习课为例，讨论在高三物理中“非良构”领域知识的教学。 关键词：认知弹性 非良构 物理 教学 在高三物理教学中，学生总是会有这样的困惑，“书本上的知识点并不难掌握，但为什么这些知识点放到题目中就不会做了？”很多教师把原因归结于题目做得少，进而实施“题海战术”，不仅增加了学生的负担，而且教学效果也不理想。要解决这一问题，应先从物理知识自身的特点分析。 一、物理中的“良构”与“非良构”领域知识 根据斯皮罗的认知理论，知识的结构可分为“良构”与“非良构”两种。所谓“良构”领域知识指的是关于某一主题的事实、概念、规则和原理，这些要素以一定的层次结构组织在一起，具有良好的组织，只要教师引导恰当，学生是比较容易掌握的。物理中的一些基本概念与规律，如“位移”“速度”“加速度”“平抛运动”“匀速圆周运动”等，这些概念本身具有严格的定义与逻辑关系，属于“良构”知识领域。 “非良构”领域知识则是指将“良构”领域的知识应用于具体情境中时产生的知识，也就是有关概念应用的知识，其主要的特性有： （1）概念的复杂性。知识应用的每个实例中，都包含着许多应用广泛的概念间的相互作用。例如“平抛运动”在具体实例中可能会出现“斜抛”“类平抛”等不同形式，出现诸如力、速度、加速度、能量等概念之间的联系。 （2）实例的差异性。同类的各个实例中，所涉及的概念的种类与数目不同且各种概念的地位和作用方式也不同。例如同样是平抛运动，物体分别在重力场和电场中运动，所涉及的物理量及其规律就有所不同。 高三物理教学考查的是学生对所学知识的迁移与综合运用能力，新课教学中的“良构”领域知识在此时就体现出“非良构”的特性。 二、传统教学存在的问题 传统教学并不区分“良构”与“非良构”知识，往往将“良构”领域知识的教学策略不合理地推广到“非良构”领域知识中来。 首先，传统教学将物理概念、规律的应用看成是简单地对已学知识的叠加，忽视各部分之间的相互联系，教学仅是对所学知识的重复陈述及专题式的强化训练，使学生的理解简单化和片面化，妨碍学生对所学知识在具体情境中的迁移与运用。 其次，传统教学仅仅注重问题的解决，忽视解决问题的多种方法与途径，这样从单一角度看待概念、现象和实例是一种过份简化，将会使学生对概念应用产生片面的、静止的和机械的认识，势必会阻碍学生在新情境中灵活使用所学知识。 三、基于认知弹性理论的“非良构”领域知识教学 认知弹性理论产生于20世纪90年代初,主要由美国依利诺斯大学的斯皮罗（Rand J.Sprio）等人提出，该理论是一种针对“非良构”领域知识，以获得高级知识为目的的教学思想和方法。所谓认知弹性指的是“以多种方式同时重建自己的知识，以便对发生根本变化的情境领域作出适宜的反诮。”认知弹性理论有两个基本原理： （1）多元认知表征只有在显示多元事实时才能以最佳方式对结构不良领域的现象进行思考即要求从多于一个观点的角度检查某一概念这既能增强对该概念自身的理解，同时也能增强将这一理解迁移至其它领域的能力2）概念与案例构成的多维与非线性的十字交叉形状有理由、有根据的正确理解会因背景的不同而存有差异。情境一：播放视频（MIT开放课程中Walter Lewin 教授做的一个演示实验，如图二、图三所示）。Walter Lewin 教授扮演了一位猎人，此时他在山坡上瞄准了与他处于同一高度的一只“猴子”，当他扣动扳机时，猴子也恰好从树上掉落（忽略空气的阻力）。 图二（视频截图） 图三（视频截图） 情境二：NBA是大家喜爱观看的一项篮球运动（如图四所示），在某次比赛中，投篮者从B处将篮球斜向上抛出（如图五所示），不记空气阻力，结果发现篮球恰好垂直击中篮板上的A点。 图四 图五 情境三：示波器是一种多功能的电学仪器（呈现实物，如图六所示），其中的部分结构（如图七所示），该部分由两块金属板组成，金属板长为L，板间距为d，金属板带上等量异种电荷，两板间的电压为U，电子从金属板的中间以速度V进入，已知电子的质量为m，带电量为e，不计电子的重力。 图六 图七 上述三个不同的情境分别展现了“平抛”“斜抛”“类平抛”这三种运动，三种运动的表现形式虽然不同，但后两种运动均可看成是平抛运动的“特殊形式”。学生通过对情境的分析，在“唤醒”平抛运动基本概念与规律的同