优化学生认知结构(简单2015.7)

1、长汀一中：王林焕长汀一中：王林焕 E-mail： 1.1.高三复习课就是讲题和做题吗？为什么高三复习课就是讲题和做题吗？为什么几乎相同的复习方法，有些效果却相差很大？几乎相同的复习方法，有些效果却相差很大？一、问题提出一、问题提出 2.为什么学生虽已掌握了概念和规律，但为什么学生虽已掌握了概念和规律，但还是不会解决复杂一些的问题？还是不会解决复杂一些的问题？ 3.学生解题学生解题“卡壳卡壳”时，经老师点拨一下时，经老师点拨一下就解决了，难道学生解题能力一下子就提高就解决了，难道学生解题能力一下子就提高了吗？问题解决（能力）究竟取决于什么？了吗？问题解决（能力）究竟取决于什么？4.4.物理教学能

2、否改变学生的智力？物理教学能否改变学生的智力？二、现代认知心理学简介二、现代认知心理学简介（一）关于智力、能力与知识的关系（一）关于智力、能力与知识的关系1.1.智力与能力智力与能力 物理教学能否改变学生的智力？物理教学能否改变学生的智力？一个人的智力水平（智商）通常是有遗传因素、生活水平和整个社会文化背景所决定的，一个人成年以后，其智力水平基本是稳定的，短暂的教学对其影响不大，物理教师的教学并不能对学生的智力水平有多大的改变。 物理教学能否改变学生的能力？物理教学能否改变学生的能力？能力是做事的本领，一个人某一方面的做事本领是可以通过学习习得的。通过学习物理，原来不能解释的物理现象会解释了，

3、原来不会使用的物理仪器会使用了，原来不会做的物理实验会做了，原来不会解决的物理问题会解决了。为此物理教学能否改变学生的能力？答案是肯定的。 2 2、知识与能力、知识与能力 现代认知心理学对知识与能力的关系有了比较清晰地认识，众多试图培养一般能力的实验表明，能力并不是独立于知识的一种东西，能力也很难进行跨学科的迁移。当超越学科的一般能力被否定以后，随着研究的深入，认知心理学越来越认识到能力与知识的丰富程度及知识能力与知识的丰富程度及知识被有序组织的程度密切相关，可以简单地说：能力就是被有序组织的程度密切相关，可以简单地说：能力就是好的知识结构好的知识结构。知识结构包含对解决问题非常有用的“是什么

4、”、“为什么”和“怎么办”的知识，学生面临一个问题时，就是调用这些知识来解决问题的。学生在调用这些知识时，知识本身的丰富性、清晰性，知识组织的稳固性、层次性及知识运用的熟练性又影响着调用知识的速度和准确性。知识结构的好坏决定了物理问知识结构的好坏决定了物理问题解决的好坏，体现了一个人的能力水平。题解决的好坏，体现了一个人的能力水平。 智力、知识、能力三者之间的关系可以用大家熟悉的电脑进行形象的比喻。我们买了电脑以后，电脑的硬件配置已经确定了，它相当于一个人的智力；要完成一个任务，我们需要安装不同功能的软件，它相当于不同的知识结构；对于同样功能的软件，软件本身的编程水平（相当于知识丰富程度、组织

5、水平和熟练程度）的不同，则显著影响着任务完成的时间和效果。 认知心理学关于能力的认识对教学的指导意义是积极的，它使得教师的教学真正“以学生为本”，使得教师能够真正明确教学的目的是引导学生构建良好的知识结构，从而关注学生知识结构的关注学生知识结构的建构和优化过程建构和优化过程，围绕学生良好的知识结构的建构和优化来规划教学。教教学方式变革的知识观基学教教学方式变革的知识观基学方式变革的知识观基础方式变革的知识观基础n1.陈述（事实）性知识陈述（事实）性知识(学科知识学科知识) 理解、记忆、再现、判断理解、记忆、再现、判断 -记中学记中学 n2.程序（方法）性知识程序（方法）性知识(学科方法、学习方

6、法学科方法、学习方法) 阅读、思考、尝试、交流、讨论、问对、争辩、分析、阅读、思考、尝试、交流、讨论、问对、争辩、分析、综合、归纳、总结、提炼、概括、解释、推理、运用综合、归纳、总结、提炼、概括、解释、推理、运用、拓展拓展-做中学做中学n3.价值性知识价值性知识(学科意义、学习意义学科意义、学习意义) 体验、反思、取舍、定向、创造、信仰体验、反思、取舍、定向、创造、信仰- 悟中学悟中学（二）教学方式变革的知识观基础（二）教学方式变革的知识观基础 *陈述性知识主要说明事物“是什么”、“为什么”，以用于区别、辨别、说明事物。 *程序性知识即操作性知识，是关于“怎么做”的知识，即如何解决问题的思维操

7、作过程的知识，也就是如何从已知状态向目标状态转化的知识。程序性知识程序性知识 智慧技能：智慧技能是运用符号或规则智慧技能：智慧技能是运用符号或规则对外办事的技能。对外办事的技能。认知策略：认知策略是学习者用以调控认知策略：认知策略是学习者用以调控自己注意、学习记忆和思维等内部过程的自己注意、学习记忆和思维等内部过程的技能，以及调控自己的认识活动（对内）技能，以及调控自己的认识活动（对内）以提高认知操作水平的能力。以提高认知操作水平的能力。动作技能：动作技能（如使用多用电表动作技能：动作技能（如使用多用电表的技能）又称心因运动技能，这是因为它的技能）又称心因运动技能，这是因为它受内部心理过程控制

8、。受内部心理过程控制。三、例析高考物理全国卷的启示三、例析高考物理全国卷的启示应应对高考学生需要怎么样的学习？对高考学生需要怎么样的学习？1.1.对评价（试题）的研究对评价（试题）的研究不再以考查知识点及能力要求进行分析不再以考查知识点及能力要求进行分析以学生解决问题需要调用的知识结构进行分析以学生解决问题需要调用的知识结构进行分析便于诊断学生错误原因便于诊断学生错误原因便于设计有针对性的问题进行弥补便于设计有针对性的问题进行弥补 将学生的思考过程与教师分析进行对比，将学生的思考过程与教师分析进行对比，能够精确发现缺陷。能够精确发现缺陷。 从对教学的指导意义看，传统的从“能力角度”的分析归因，

9、会说学生不能解决问题是“分析、综合能力还不够”。怎么办呢？学生提高分析、综合能力的唯一途径就是做题，但通过做题，效果又不是十分理想。这时，教师就说：“通过做题要学会总结、比较，不能为做题而做题”不知这话是否能够真正解决学生的问题和困惑。示例示例1（2015年全国课标I卷 19题）1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是A圆盘上产生了感应电动势B圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C在

10、圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动19【答案】AB【解析】圆盘运动可视为半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，A正确；若以圆盘为参考系，可认为磁场在变化（运动）产生了涡旋电场从而引起圆盘中的涡流，B正确；圆盘转动时相对小磁针的位置关系不变，磁通量不变，C错；圆盘呈电中性，不会形成环绕圆心的环形电流，D错。传统分析传统分析情境情境：阿拉果的“圆盘实验”。知识（考）点知识（考）点：电流、磁场、磁通量、电磁感应、感应电动势、涡电流能力要求：能力要求：理解能力、分析与推理能力 本题主

11、要凸显了对条形磁铁周围磁感线的分布、磁通量、电磁感应、感应电动势、涡电流的产生等知识深刻理解、本质认识的考查。认知分析认知分析情境：情境：阿拉果的“圆盘实验”。陈述性知识陈述性知识：磁针产生磁场，圆盘绕圆盘中心的竖直轴旋转程序性知识：程序性知识：若把圆盘作为整体（策略性知识）圆盘呈电中性，不会形成环绕圆心的环形电流，由于磁针产生磁场磁感线的对称分布，磁感线从圆盘上表面穿进穿出，穿过整个圆盘的磁通量为零；若把圆盘作为整个回路的一部分（如从圆心与盘沿之间接入），圆盘运动可视为半径方向的金属条(策略性知识)在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势;若在圆盘中心两侧选择许多小回路，可认为磁场在变

12、化（运动）产生了涡旋电场从而引起圆盘中的涡流，涡流的磁场与磁针磁场的作用，使磁针“跟着圆盘动”。示例示例2(2013年全国课标卷15题)如图，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q0)的固定点电荷已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)() A BC D23Rqk2910Rqk2RqQk299RqQk答案：B本题主要凸显了对间接法、对称法的考查本题主要凸显了对间接法、对称法的考查。认知分析认知分析情境：情境：带电圆盘（电荷量Q）和点电荷（电荷量q）形成的

13、合电场。陈述性知识陈述性知识：点电荷场强公式 ， 场强叠加原理。程序性知识：程序性知识： d处场强Ed大小等于q在d处产生的电场场强Ead和带电圆盘在d处产生的电场场强E2的矢量和， Ead ，而场强E2 无法直接求解怎么办？已知 b处场强为零有何用？b、d位置关于圆盘中心轴对称，设带电圆盘在b处产生电场场强为E1 ，则 E2E1且方向与E1相反（策略性知识）又带电圆盘在b处产生的电场场强E1与q在b处产生的电场场强Eab等大反向，即E1Eab ，则d处场强EdE2Ead 23 ）（ Rqk2Rqk2Rqk23 ）（ Rqk2910Rqk示例3（2015年全国课标卷 21题） 如图，滑块a、b

14、的质量均为m，a套在固定直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面上，a、b通过铰链用刚性轻杆连接。不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g。则Aa落地前，轻杆对b一直做正功Ba落地时速度大小为 Ca下落过程中，其加速度大小始终不大于gDa落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mggh2bah解析：当a物体刚释放时，两者的速度都是0，当a物体落地时，没杆的分速度为0，由机械能守恒定律可知，a落地时速度大小 故B是正确；b物体的速度也是为0，所以轻杆对b先做正功，后做负功，故A错误；a 落地前，当a的机械能最小时，b的速度最大，此时杆对b 作用力为0，这时，b 对地面的压力大小为m

15、g，a的加速度为g，故C错误，D正确。ba bybxbaaaxayghva2考查所涉及的考查所涉及的模型：刚体、轻杆方法：整体（系统）法，应用于机械能守恒定律；隔离法，应用于牛顿第二定律、动能定理。联系：两滑块通过轻杆发生相互作用；两滑块沿轻杆（刚体）分速度相等,应用速度的分解可得 .tanbavv 示例示例4(2014年全国课标卷23题 9分)利用如图(a)所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R(最大阻值999.9)，电阻R0(阻值3.0)，电阻R1(阻值3.0)，电流表A(量程为200mA，内阻为RA=6.0)，开关S实验步骤如下：将电阻箱阻值调到最大，

16、闭合开关S；多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；以 为纵坐标，R为横坐标，作 - R图线(用直线拟合)求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b回答下列问题：I1I1回答下列问题：(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则1/I与R的关系式为 。(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R=3.0时电流表的示数如图(b)所示，读出数据，完成下表。答： ， 。R/1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.1250.1000.0910.0840.077I-1/A-16.998.0010.011.011.913.0(3)在图(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作

17、图，根据图线求得斜率k= A-1-1，截距b= A-1(4)根据图线求得电源电动势E= V，内阻r = 【答案】(1)(2)0.110 9.09(3)见图(c)答(4)3.0(或在2.73.3之间)1.0(或在0.6 1.4之间)13153rRIEE*“源于课本，高于课本”（增加R0、R1）命题做法，注重对实验原理、基本操作（步骤、电表读数）、实验数据的处理（描点画线、从图线中求出实验结果）。示例示例5(2013年全国课标卷25题19分)如图，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为，间距为L.导轨上端接有一平行板电容器，电容为C.导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面在导轨

18、上放置一质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触已知金属棒与导轨之间的动摩擦因素为，重力加速度大小为g.忽略所有电阻让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求：(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系认知分析：认知分析：许多学生第（2）题思维“卡壳”于回路电流强度的求解-一是电容器有“阻交流，隔直流”作用，回路中有无电流？二是回路中的电流可否用闭合电路欧姆定律求解？可否用容抗代替电阻（迁移）用闭合电路欧姆定律求解回路中的电流？缺少相应的程序（策略）性知识。其实金属棒从导轨上端由静止开始下滑做加速运动，金属棒作为电源加

19、在电容器两极板电压不断增大，电容器不断被充电，回路有电流，电流强度由定义式出发求解。解法如下：第(1)小题求得电容器极板上的电荷量QCBLv v设在时间间隔(t，tt)内流经金属棒的电荷量为Q，据定义有 Q也是平行板电容器极板在时间间隔(t，tt)内增加的电荷量由式得 QCBLv 式中，v为金属棒的速度变化量据定义有a 联立 得: i=CBLatQitv解析：从电磁感应中的动生电动势和电容器的充放电及牛顿第二定律入手(1)设金属棒下滑的速度大小为v，则感应电动势为EBLv平行板电容器两极板之间的电势差为UE 设此时电容器极板上积累的电荷量为Q，则Q C U联立式得QCBLv. (2)设金属棒的

20、速度大小为v时经历的时间为t，通过金属棒的电流为i.金属棒受到的磁场的作用力方向沿导轨向上，大小为f1BLi设在时间间隔(t，tt)内流经金属棒的电荷量为Q，据定义有 Q也是平行板电容器极板在时间间隔(t，tt)内增加的电荷量由式得QCBLv式中，v为金属棒的速度变化量据定义有a 金属棒所受到的摩擦力方向斜向上，大小为f2N 式中，N是金属棒对导轨的正压力的大小，有Nmgcos tQitv金属棒在时刻t的加速度方向沿斜面向下，设其大小为a，根据牛顿第二定律有mgsin f1f2ma联立至式得 由式及题设可知，金属棒做初速度为零的匀加速直线运动t时刻金属棒的速度大小为 答案：(1)QCBLv(2

21、)GxGyfFNGBCLBmgma22)cos(singtCLBmmv22)cos(singtCLBmmv22)cos(sin示例示例6：(2015年全国课标卷34题第（2）小题,10分.【物理选修3-4】) 甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播，波速均为v = 25 cm/s，两列波在t = 0时的波形曲线如图所示。求:（i）t = 0时，介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标；（ii）从t = 0 开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16 cm的质点的时间。 情境上创设上有新突破：两列波长（频率）不同简谐横波的叠加。【解析】（1）根据两列波的振幅都为8

22、cm，偏离平衡位置位移为16 cm的的质点即为 两列波的波峰相遇。根据波形图可知，甲乙的波长分别为 ， 则甲乙两列波的波峰坐标分别为综上，所有波峰和波峰相遇的质点坐标为整理可得 50cm甲60cm乙11150k50k1,2, 3x 22250k60k1,2, 3x (50300n)cmn1,2, 3x 波在空间分布的周期性（如t=0波峰坐标）用数学式表达，通过求最小公倍数寻找波峰和波峰相遇的质点坐标，考查了应用数学处理物理问题的能力。（ii）偏离平衡位置位移为-16 cm是两列波的波谷相遇的点， t = 0时，波谷之差 整理可得 波谷之间最小的距离为 两列波相向传播，相对速度为 所以出现偏离平

23、衡位置位移为-16 cm的最短时间 122121(5060)(5050)22nnx 1, 2, 3n 1210(6n5n )5x 5cmx250cm/sv 0.1s2xtv 课程改革后（全国卷）高考物理能力体现许多新的特点:增强探究性，淡化烦琐的数学运算，突出物理思维能力等，着力体现课程标准的理念。在此基础上，高考物理不断创新能力考查的方式方法:注重理论联系实际，创新试题情境和呈现方式，加强科学探究能力的考查。若学生在高考中物理科要取得优秀成绩，则学生必须对物理科规定的考查内容进行“深度学习”。* *深度学习理论深度学习理论知识的探索：在已有知识和经验与新知识之间建立联系；学生的参与知识的整合

24、：注重知识的结构、模型、大观念、原则知识的应用：知识迁移，解决真实问题反思的学习：有意识地了解、反思和调整自己的学习策略* *用深度学习理论解决教学实践问题用深度学习理论解决教学实践问题：学会的是什么：具体的知识？结构化的知识？学科的大观念？具体的方法？更为一般的思维的方法？怎么学的？听来的听+深入思考的听+深入思考+练习的自主学习的通过讨论、对话学习的某种组合学习之后用了吗？怎么用的？直接-间接？单一-综合？相同相似情境-不同情境？四、关于认知结构四、关于认知结构1.1.何谓认知结构何谓认知结构? ? 奥苏贝尔认为：“认知结构就是一个人观念的全部内容和组织，或是一个人在某一知识领域的全部观念

25、和组织。人们能够认知和正确认识客观事物，取决于他头脑中已有的认知结构。”内容框架（维度）内容框架（维度）本质认识本质认识构建方法与过程构建方法与过程认知结构认知结构2 2、通过物理教学一些、通过物理教学一些“状况状况”来认识来认识“认知结构认知结构”。 在物理教学中，经常听到学生反映“一听就懂、一看就会、一做就错”，其实“一听就懂、一看就会”在单个及局部知识学习时就可做到，并不需要以完整的认知结构作为前提条件，相反，学生求解题目就需要比较完整的认知结构作为“后盾”，“一做就错”恰恰是对学生认知结构不够完善的评价。 学生认知结构存在缺陷首先表现在对问题的理解上，由于不能抓住问题的本质导致“一做就

26、错”。如果学生的认知结构有序，系统性好，层次分明，那么在利用已有知识解决新问题时，就能够迅速、准确地提取与之有关的知识，获得对问题本质的正确认识；反之，则会发生提取困难或产生对问题本质的错误认识。 学生认知结构存在缺陷还表现在面对问题时不知“怎么办”，“听听容易，做做难”就是这种情况。由于不知“怎么办”，学生就会不自觉地将问题“降级”，通过“降级”，找到“怎么办”的知识进行求解，常见的“复杂问题简单化”就是这种情况，这说明学生的认知结构中缺少与复杂问题相对应的“怎么办”程序性知识。著名法国科学家著名法国科学家庞加莱庞加莱曾说曾说: : “物理学是由一系列事物理学是由一系列事实、公式和法则建立起

27、来实、公式和法则建立起来的，就像房子是用砖砌成的，就像房子是用砖砌成的一样。但是，如果把一的一样。但是，如果把一系列事实、公式和法则看系列事实、公式和法则看成物理学，那就犹如把一成物理学，那就犹如把一堆砖看成房子一样。堆砖看成房子一样。” 指出：物理学这指出：物理学这“房子房子”是有其认知结构的，是有其认知结构的，建构的结构不同，建构的结构不同， “ “房子房子”的抗震能力就不同。的抗震能力就不同。 “教育的最高目标是为了使人们能够过一个实现教育的最高目标是为了使人们能够过一个实现自我和负责任的生活作准备。自我和负责任的生活作准备。” “物理学不只是图表和数据，它能带给你很多更珍物理学不只是图

28、表和数据，它能带给你很多更珍贵的东西：一种理性的思维方式、人生的哲学和人生贵的东西：一种理性的思维方式、人生的哲学和人生的道路。的道路。” 可以这样说，一个人在中学阶段有否受到过良好的可以这样说，一个人在中学阶段有否受到过良好的物理教育，将会影响他今后可能达到的事业乃至人生物理教育，将会影响他今后可能达到的事业乃至人生的高度。的高度。为学而教中学物理教学目标的内容（认识论角度）中学物理教学目标的内容（认识论角度）目目标标分分类类教学用语教学用语示例示例基基本本知知识识物理术语物理术语引力恒量、介电常数、自感系数引力恒量、介电常数、自感系数物理概念物理概念曲线运动、加速度、电动势曲线运动、加速度

29、、电动势物理规律（规则）物理规律（规则）牛顿运动定律；力的合成与分解；牛顿运动定律；力的合成与分解；左、右手定则左、右手定则物理理论物理理论麦克斯韦电磁理论，分子动理论麦克斯韦电磁理论，分子动理论物理模型物理模型质点、单摆、玻尔模型质点、单摆、玻尔模型物理器件物理器件传感器、多用电表、回旋加速器、传感器、多用电表、回旋加速器、变压器变压器3.3.中学物理认知结构的内容框架中学物理认知结构的内容框架基基本本技技能能思维技能（程思维技能（程序与规范）序与规范）矢量运算要先规定正方向；动力学矢量运算要先规定正方向；动力学问题求解时，首先要确定研究对象，问题求解时，首先要确定研究对象，然后进行受力分析

30、，最后通过牛顿然后进行受力分析，最后通过牛顿第二定律联系力和运动。第二定律联系力和运动。动作技能（实动作技能（实验操作技能）验操作技能）实验操作技能、仪表读数技能、数实验操作技能、仪表读数技能、数据处理技能据处理技能基基本本思思想想物理方法物理方法观察法、实验法、类比法、分析法、观察法、实验法、类比法、分析法、图像法、比较法、综合法、变量控图像法、比较法、综合法、变量控制法制法数学方法数学方法建模法、图象法、数学归纳建模法、图象法、数学归纳思维方法思维方法假设、概括、归纳、演绎、辩证、假设、概括、归纳、演绎、辩证、分析、综合、转化分析、综合、转化思维策略思维策略定性定量、数形结合、个别整体、定

31、性定量、数形结合、个别整体、量变质变（曲直转化、变恒转化）、量变质变（曲直转化、变恒转化）、类比类比基基本本经经历历观察物理现象，记忆典观察物理现象，记忆典型现象型现象感应起电、双缝干涉条纹特征感应起电、双缝干涉条纹特征体验生活情景，获取典体验生活情景，获取典型感受与认识型感受与认识汽车起动、刹车和转弯时人的感汽车起动、刹车和转弯时人的感受；人在电梯上、下运动时的感受；人在电梯上、下运动时的感受受参与实验，获取典型认参与实验，获取典型认识识小球经过竖直圆轨道的条件与运小球经过竖直圆轨道的条件与运动特点；双缝干涉条纹与屏位置动特点；双缝干涉条纹与屏位置的关系的关系观看动画模拟，获取动观看动画模拟

32、，获取动态表象态表象波干涉时加强与减弱区域的振动波干涉时加强与减弱区域的振动情况情况经历典型问题解决过程，经历典型问题解决过程，了解问题特征与思路，了解问题特征与思路，认识方法适用条件及认识方法适用条件及时机；获取建模意识时机；获取建模意识与策略，完善知识结与策略，完善知识结构构不涉及过程（加速度、时间）的不涉及过程（加速度、时间）的问题，从能量角度求解；三个矢问题，从能量角度求解；三个矢量，其中一个保持不变，另一个量，其中一个保持不变，另一个方向确定，可用矢量动态三角形方向确定，可用矢量动态三角形分析极值；实际问题首先用物理分析极值；实际问题首先用物理术语（路）表述；电压与电流表术语（路）表

33、述；电压与电流表本质上可以看作电阻，若电阻已本质上可以看作电阻，若电阻已知，两表还可以替换使用知，两表还可以替换使用五五. .例谈如何优化学生的认知结构例谈如何优化学生的认知结构1.1.建构某一知识主体结构建构某一知识主体结构知识主体框架的建构以知识主体框架的建构以牢固为目的牢固为目的, ,以理解深刻为目标以理解深刻为目标, ,讲解、实验、练习讲解、实验、练习围绕这一目标。围绕这一目标。2.2.知识结构的联系与区分知识结构的联系与区分与前面已经学习的知识与前面已经学习的知识进行联系与区分进行联系与区分3.3.知识的整理与提升知识的整理与提升将整理与提升深层（本质）将整理与提升深层（本质）表征表

34、征4.4.知识结构的拓展与丰富知识结构的拓展与丰富讲练结合，通过练，使讲练结合，通过练，使方法、技巧、策略纳入知识结构。方法、技巧、策略纳入知识结构。特点：主体的明确：学生头脑中的知识结构（教师只特点：主体的明确：学生头脑中的知识结构（教师只是建构的指导者，情景创建者，有序问题提供者）是建构的指导者，情景创建者，有序问题提供者） 教师明确在不同阶段的主要任务（有序）教师明确在不同阶段的主要任务（有序）1.1.建构某一知识主体结构建构某一知识主体结构知识主体框知识主体框架的建构架的建构( (以牢固为目的以牢固为目的, ,以理解深刻为目以理解深刻为目标标, ,讲解、实验、练习围绕这一目标讲解、实验

35、、练习围绕这一目标) )示例示例7：超重与失重超重与失重布鲁姆的目标分类教学目标布鲁姆的目标分类教学目标 （用于评价，没有指向知识结构用于评价，没有指向知识结构）节节知识条目知识条目知识知识领会领会应用应用分析分析综合综合评价评价一一. .质点、参考质点、参考系和坐标系系和坐标系参考系参考系质点质点坐标系坐标系二二. .时间和位移时间和位移时间间隔和时刻的区别与联系时间间隔和时刻的区别与联系位移及其图示位移及其图示位置、位移和路程的区别与联系位置、位移和路程的区别与联系矢量与标量矢量与标量直线运动的直线运动的x-t图象图象三三. .运动快慢的运动快慢的描述描述速速度度速度的物理意义与矢量性速度

36、的物理意义与矢量性平均速度的定义、定义式、物理意义与平均速度的定义、定义式、物理意义与单位单位平均速度的计算平均速度的计算瞬时速度的物理意义瞬时速度的物理意义速度和速率的区别与联系速度和速率的区别与联系比值定义法比值定义法四四. .速度变化快速度变化快慢的描述慢的描述加速度加速度加速度的物理意义加速度的物理意义加速度的定义式、单位与方向加速度的定义式、单位与方向加速度的计算加速度的计算知识与认知过程相结合的教学目标知识与认知过程相结合的教学目标 （对影响知识结构的所有维度进行提取，可用（对影响知识结构的所有维度进行提取，可用及可考）及可考）超重与失重超重与失重（新课和第一轮复习）（新课和第一轮

37、复习）知识维知识维需要明确提取的知识命题需要明确提取的知识命题认知过程维认知过程维记记忆忆理理解解应应用用分分析析评评价价创造创造现象现象1.1.超重与失重现象中物体的重力保持不变。超重与失重现象中物体的重力保持不变。2.2.超重与失重现象只是示数（拉力与支持超重与失重现象只是示数（拉力与支持力）变化。力）变化。概念概念超重超重示数（拉力与支持力）大于重力。示数（拉力与支持力）大于重力。失重失重示数（拉力与支持力）小于重力。示数（拉力与支持力）小于重力。完全失重完全失重示数（拉力与支持力）为零。示数（拉力与支持力）为零。规律规律1.1.决定超重、失重状态不是速度的方决定超重、失重状态不是速度的

38、方向，而是加速度的方向。向，而是加速度的方向。2.2.加速度方向向上，处于超重状态。加速度方向向上，处于超重状态。加速度方向向下，处于失重状态。加速度方向向下，处于失重状态。知识与认知过程相结合的教学目标知识与认知过程相结合的教学目标 （可用及可考）（可用及可考）超重与失重超重与失重知识维知识维需要明确提取的知识命题需要明确提取的知识命题认知过程维认知过程维记记忆忆理理解解应应用用分分析析评评价价创创造造实验（情实验（情景）景）电梯，细绳连接两物体自由下落，电梯，细绳连接两物体自由下落，装水可乐瓶的多种运动（自由下落、装水可乐瓶的多种运动（自由下落、上抛、斜抛）上抛、斜抛）不同运动情景，不同运

39、动情景，只要具有相同的只要具有相同的g, ,完全失重完全失重 方法方法超重与失重现象的本质可通过牛顿超重与失重现象的本质可通过牛顿第二定律把握。第二定律把握。模型模型示例示例8.8.三个质量相等的小球,其中一个带正电荷,一个带负电荷，一个不带电荷,以相同初速度v0沿中央轴线进入水平放置的平行金属板间,最后分别打在正极板上的A、B、C处,如图所示,则(A)A.打在极板A处的小球带负电荷,打在极板B处的小球不带电,打在极板C处的小球带正电荷B.三个小球在电场中的运动时间相等C.三个小球在电场中运动时的加速度aAaBaCD.三个小球打到极板上时的动能EkAEkBt2 B、 t1t2 C、t1=t2

40、D、t1、t2的大小关系与电场、磁场的强度有关aA v0bcd 学生有无经历上述的区分与比较，学生有无经历上述的区分与比较，解决此类问题时存在较大差异。解决此类问题时存在较大差异。 3.3.知识的整理与提升知识的整理与提升将整理与将整理与提升深层（本质）表征提升深层（本质）表征n 研究表明，专家追求物理知识的深层结构，他们的认知结构具有高度系统化、抽象化的特点，他们在解题时倾向于使用抽象的规则与原理，善于将形异质同问题沟通，对问题进行归类。而初学者的知识局限于表层结构，他们的结构信息具有水平较低、具体性的特点，在解题时往往受事物的具体形式或内容的干扰。在解决物理问题时，要善于引导学生对事物进行

41、抽象化处理，摒弃其外壳，抽取其内核。示例示例12.学完双缝干涉和薄膜干涉知识之后，应当引导学生得出结论：两种干涉相干光波产生的共同点就是将同一普通光源发出的光分成两列，在相遇区域发生叠加。有了这一概括性的抽象知识，学生通过迁移就能容易地解决有关自然光干涉的各种问题。示例示例13.作用力与反作用力关系整理与提升作用力与反作用力关系整理与提升作用力与反作用力关系作用力与反作用力关系牛顿第三定律牛顿第三定律作用力与反作用作用力与反作用力分别所做功的力分别所做功的关系如何？关系如何？作用力与反作用力作用力与反作用力的冲量关系如何？的冲量关系如何？应用于应用于应用于应用于系统机械能守恒系统机械能守恒定律

42、的条件分析定律的条件分析系统动量守恒定系统动量守恒定律的条件分析律的条件分析对系统应用动能对系统应用动能定理定理对系统应用动量对系统应用动量定理定理 示例示例1414如图所示，三条相同的磁铁处于同如图所示，三条相同的磁铁处于同一水平面上，二条磁铁一水平面上，二条磁铁A A、B B固定，在固定，在A A、B B中间中间的对称轴上，与两磁铁一端非常靠近的另一条的对称轴上，与两磁铁一端非常靠近的另一条磁铁磁铁C C放在可滚动的细圆柱上，释放放在可滚动的细圆柱上，释放C C后后, ,短时短时间内运动是间内运动是 （填（填“靠近靠近”或或“远离远离”），），写出你分析的理由。写出你分析的理由。CANSN

43、SSNB同名相互排斥同名相互排斥 S极所受的磁极所受的磁场力方向与磁场场力方向与磁场方向相反方向相反相矛盾？相矛盾？ 小（低层）原则小（低层）原则服从大（高层）原则服从大（高层）原则 4.4.知识结构的拓展与丰富知识结构的拓展与丰富讲练结讲练结合，通过练，使方法、技巧、策略纳入合，通过练，使方法、技巧、策略纳入知识结构。知识结构。 知识结构的拓展与丰富，这一阶段通常知识结构的拓展与丰富，这一阶段通常对应于综合复习阶段，这时不仅知识间的跨度对应于综合复习阶段，这时不仅知识间的跨度更大，知识在综合时也会产生许多新的方法与更大，知识在综合时也会产生许多新的方法与策略方面的知识，这些对解决物理综合问题

44、是策略方面的知识，这些对解决物理综合问题是十分有用的，成为知识结构重要的组成部分。十分有用的，成为知识结构重要的组成部分。此阶段的作用就是引导学生将这些方法、技巧、此阶段的作用就是引导学生将这些方法、技巧、策略纳入知识结构。策略纳入知识结构。 * 形象地说，高三复习教师要指形象地说，高三复习教师要指导学生写一本自己看的导学生写一本自己看的“书书”，自己写，自己写的的“书书”对自己最有用，理解也更深刻，对自己最有用，理解也更深刻，无论什么时候有了新的理解，都及时把无论什么时候有了新的理解，都及时把它加入到这本它加入到这本“书书”里，最终形成层状里，最终形成层状的知识结构。的知识结构。*经过自己内

45、化的知识才是有用的知识！经过自己内化的知识才是有用的知识！导体棒将会如何运动？轨下滑，问单体棒从静止开始沿导在以下几种情况下，当轨组成电路，可忽略，由导体棒与导如果导体棒与导轨电阻图所示。，横跨在两导轨上，如为无摩擦的导体棒，质量，一根面与水平面之间夹角为的金属导轨，其轨道平为向上。一轨距的均匀磁场，方向垂直一个磁感应强度为mlB模型的模型的“集成集成”与与“活化活化”示例示例1515速度。为棒做匀速运动的收尾时，当成正比的运动力与代入方程，可见为一阻感应电流连接，导体棒运动方程）与电阻（解：max222max222cos/sin0/cossin/cos/cossin1vlBmgvaRvlBmgmavRBlvRIlIBmgmaR所致。的阻碍作用器充电的应电流所引起要小一些，这是由电容由下滑时速运动，但加速度比自可见导体棒此时做匀加代入运动方程得，势对电容器的充电电流此时应电流为感生电动，