基于学习心理学的物理复习教学模型与策略＊

研究表明，复习课具有新授课不可替代的功能。[1]然而，课堂观察发现，物理复习课教学存在低效甚至无效的现象，主要表现在对复习课教学功能的认识不到位，教学目标不明确，教学方法单一，知识组织化、结构化程度低，“题海战术”机械训练和被复习资料绑架等。另一方面，优秀物理教师的教学经验也未能得以系统总结与推广。改善物理复习课以学习心理学为指导，建构基于学习心理学的物理复习教学模型，提出相应的教学策略，合理解释优秀教师的教学实践智慧。力求做到复习课教学超越朴素的教学经验，走向科学的认识，并以此改进教学实践。

一、基于学习心理学的物理复习教学模型

物理复习教学并非为应付高考而展开的关于知识点的简单巩固与习题演练，其核心目标有三：学生知识(认知)结构的重组与体系化，学生物理问题解决图式的生成；学生综合应用物理知识解决问题能力的发展。要有效达成上述目标，让复习教学落到实处，实现其育人功能，有必要运用科学的理论对惯常的教学经验进行提炼与扬弃，学习心理学可资借鉴。学习心理学对人类问题解决的机制、问题解决能力的培养展开了丰富的、系统的、科学的(实证的)研究，积累了大量有价值的研究成果，为改进教学实践提供了具体的方法。

从学习心理学对程序性知识的习得[2]与问题解决的研究[3]可以发现，复习课教学的上述核心目标可通过以下学习过程实现：首先，系统化的知识是一种重要的学习结果，也是影响问题解决的一个重要因素；因此，在复习教学中，首要的是帮助学生梳理知识，厘清物理概念、规律、方法等之间的联系，形成有组织的系统化知识，实现知识(认知)结构的重组与体系化。其次，需要将体系化的知识转化为程序性知识，生成对外办事的产生式系统，这一过程需要教师精选典型例题进行解题示范，并归纳相应的解题方法，形成认知策略。再次，学生需要在新的情境中(变式练习)运用这些程序性知识，体会解题方法的特点与应用规律，形成解决问题的图式。最后，问题图式的灵活运用即自动化提取需要通过一定数量问题的解决才能得到强化。因而课后练习是必要的，为提高课后练习的效率与效益，需要教师及时、即时反馈，帮助学生总结与反思解题经验，发展批判性思维。将上述过程用于物理教学，可建构出一个符合学习理论的高考物理复习课教学模型，其一般过程如图1所示。

  

图1 高考物理复习课教学模型

二、基于学习心理学的物理复习课有效教学策略

对教学模型的研究表明，教学模型必然包含相应的教学理念、教学目标与教学策略。[4]上述物理复习教学模型四个环节分别具有一个或多个有效教学策略。现分述如下：

随着二孩政策的放开，越来越多的女性选择生育二孩，其中有很多孕妇属于高龄孕妇。和年轻孕妇相比，二胎高龄孕妇的身体机能如应激能力、代偿能力等均处于下滑趋势，不仅导致妊娠合并症发生概率升高，也会引发孕妇产生焦虑抑郁等心理问题，给孕妇和胎儿均造成不良影响[12-13]。研究表明，孕妇发生焦虑抑郁等不良心理问题的可能性达到12%～54%，且二胎高龄产妇的出现焦虑抑郁的可能性更大，而焦虑抑郁的产生又可能导致孕妇分娩出现风险[14-15]。因此对二胎高龄孕妇焦虑抑郁产生因素进行分析并采取相应措施对孕妇及胎儿的健康有重要意义。

(一)结构化复习，实现学生知识(认知)结构的重组与体系化

1.合理设计“问题串”，启发学生复习具体的知识内容。如匀变速直线运动的规律复习可设置如下的问题串：①什么样的运动是匀变速直线运动？②匀变速直线运动的主要特点是什么？③“加速度保持不变”是“加速度的大小不变”吗？④匀变速直线运动的速度随时间变化的规律是什么？你是怎么知道的？⑤匀变速直线运动的位移随时间变化的规律是什么？是怎样得出的？⑥速度时间关系和位移时间关系中都有时间t，如果消去时间t，你能得到什么？⑦怎样计算做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度？⑧做匀变速直线运动的物体，在连续相等的时间内发生的位移之差等于多少？是定值吗？⑨匀变速直线运动的特例有哪些……

由图6试验结果可以看出，随着磨矿浓度的增加，不论是铁介质磨矿还是瓷介质磨矿，方铅矿矿浆电位都呈下降趋势，但方铅矿矿浆电位在铁介质磨矿时要远低于瓷介质磨矿，且当磨矿浓度继续增加时，矿浆电位下降趋势逐渐平缓。这是因为，在磨矿过程中矿物表面会发生局部电池作用，随着磨矿浓度的增加，消耗溶解氧含量增加，因此两种介质下矿浆电位都会下降。同时，在铁介质磨矿下会产生较多的铁质进入矿浆，使得矿浆电位的下降更为剧烈。

教学中，知识结构的建立不是教师生硬地“灌输”给学生，而是按知识内容的逻辑结构以问题的方式启发学生回忆原有的知识，自主建构形成的。对于一些较为复杂的知识，要通过实例分析，尽可能展示知识形成的过程，促进知识的巩固和理解。比如“弹力方向”的复习，可以在黑板上画若干个物体，让学生自行画出物体受弹力的示意图，通过评判学生所画示意图的正误以总结弹力的方向。

v=v0-gt=10 m/s-10×7 m/s=-60 m/s

  

图2 匀变速直线运动的规律知识结构

(2)若塔高H=60 m，求物体从抛出到落到地面所用的时间和落到地面时的速度大小(g取10 m/s2)．

3.对于核心物理概念和规律，可引导学生用“图式”来归纳总结。所谓图式，是指围绕某个主题组织起来的认知框架或认知结构。物理教学中常用的图式有物理概念图式、物理规律图式、物理问题解决图式等。如物理概念图式：

解得t=7 s或t=-5 s(舍去)，所以重物落地速度为：

②定义：电容器所带电量与两极板间电势差的比值称之为电容器的电容；

③定义式：C=Q/U ；

④单位：法拉，简称法，用F表示；

⑤标矢性：标量；

⑥说明：电容由电容器自身的性质决定，与其所带电量、两极板间的电势差和是否带电无关。

如学生在复习“电容器的电容”这一物理概念时，可应用上述图式进行复习，也可以用上述图式检验对概念理解的程度。

(1)探索出的新工艺为黄观音鲜叶→轻晒青(地表温度28 ℃，空气湿度64%，30 min)→轻摇青(2次，每次1 min)→室内萎凋(空调控温)→揉捻(40～60 min)→发酵(4～5 h，控温控湿)→理条(针型)→烘干→提香→成品茶，制成的黄观音红茶花香明显，滋味醇和甘甜，酚氨比较低，综合评价比传统工艺更为理想。

(二)教师解题示范，帮助学生习得程序性知识

通过复习，学生掌握了学科的知识结构，习得了系统的陈述性知识。要使学生应用知识解决具体的问题，还需要将陈述性知识转化为程序性知识。这一阶段的学习离不开教师与学生的相互作用，其中一种常用的策略是教师在学生学习过程中给学生提供“支架”，如提供例子、提问、解题示范等。

1.高考物理复习中，教师要将相应考点的典型例题进行分类，精心选编复习资料。所选择的例题应该具有基础性——满足全体学生的学习需要；针对性——便于理解相应单元的核心内容；典型性——属于高考常考的题目类型；开放性——能够进行一题多解、一题多变、多题归一训练；与生产科技进展、生活实际相联系。研究指出，给被试问题解决的示例可以帮助他们更有效地选择“算法”。[5]因此，选编的复习资料不应当是纯粹的习题，还应对包含有详细解题过程的示例。

2.教师对例题的分析和求解过程进行“有声”示范，即通过解题示范，将思考问题的方法和思维过程展示给学生，是复习课教学的核心环节之一。需要注意的是，示范的目的不是向学生展示教师的技能水平有多高，而是向学生展示要学习的程序性知识是什么[6]。教师在示范时，①要把审题的过程用语言表述出来，让学生明确研究对象及其研究对象运动的过程，已知量与待求量，题目的隐含条件，必要的时候可画示意图进行分析。②在解题的过程中，选择合适的物理方法与物理规律是关键，要将为什么用这个方程、这种方法给学生解释清楚，以此来进行物理思想方法教学。在实践中经常会出现这样的现象，很多学生在听教师讲完例题后，觉得不难，自己做题时却不知道该用哪个公式，这说明教师在教学中并没有将选择物理规律的原因解释清楚。③教师的表述和解答要科学、严谨、规范，要有必要的书面文字说明和公式推理过程。④在题目解答完成后，要进行简明扼要的总结和评价，这个环节有助于发展学生的元认知水平。

《商君书·农战》指出，“国之所以兴者，农战也”[5]，耕战强国是法家思想的落实，也是商鞅治国策略的根本。商鞅变法重农抑商、奖励耕战的政策促使秦国经济、军事实力大增，远超六国。

竖直上抛运动的复习中，在了解竖直上抛运动的特点、规律和对称性之后，可展示下面的两道例题，教师示范解法。

例1：气球以10 m/s的速度沿竖直方向匀速上升，当它上升到离地175 m的高处时，一重物从气球上掉落，则重物需要经过多长时间才能落到地面？到达地面时的速度是多大？(g取10 m/s2)

分析：重物在掉下来之前和上升的气球一起运动，故重物和气球分离的瞬间有向上的初速度，大小为10 m/s。重物和气球分离后，只受重力作用，做竖直上抛运动，竖直上抛运动全程可看成匀减速直线运动，也可以用分段法来处理，上升阶段为匀减速直线运动，下落阶段为自由落体运动。所以本题有两种解法：全程法和分段法。

解析：(解法一)全程法。取全过程为一整体进行研究，从重物自气球上掉落计时，经时间t落地，规定初速度方向为正方向，画出运动草图，如图3所示。

重物在时间t内的位移h=-175 m

题2. 不计空气阻力，以一定的初速度竖直上抛的物体，从抛出至回到原点的时间为t，现在在物体上升的最大高度的一半处设置一块挡板，物体撞击挡板后以原速率弹回(撞击所需时间不计)，则此时物体上升和下降的总时间约为 ( )

  

图3

①物理意义：描述电容器容纳电荷本领大小的物理量；

同时掺入纳米氧化钙和纳米氧化硅的膨润土，由于纳米氧化钙形成的胶结结构限制了吸水膨胀，纳米氧化硅无法进入小孔隙。因此，同时掺入两者的膨润土与仅掺入纳米氧化钙的膨润土，在孔径<0.2μm时，孔隙分布相同。在孔径>0.2μm的孔隙中，纳米氧化硅的楔入作用使得部分孔隙增大，所以同时掺入两者的膨润土存在孔径>1μm的孔隙，但胶结结构的约束作用使得其大孔隙较仅掺入纳米氧化硅的少而小。

2.启发学生回忆的同时，教师板书知识结构图。教师画出的知识结构图，不仅要体现单元知识内容，还要展示知识的组织方法，比较常用的方法有层级结构图、列表等。比如匀变速直线运动的复习，教师可以建构层级结构图(图2)。

其中负号表示方向竖直向下，与初速度方向相反。

(解法二)分段法。设重物离开气球后，经过t1时间上升到最高点，则：

 

解析：根据时间的对称性，物体从a点到最高点的时间为从b点到最高点的时间为所以a点到最高点的距离点到最高点的距离故a、b之间的距离为故选A。

故重物离地面的最大高度为：

根据 《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288—99）、《低压管道输水灌溉工程技术规范》（SL/T 153—95）、《微灌工程技术规范》，考虑蓄水池水利系数，本项目综合灌溉水利用系数取0.89。

H=h1+h=5 m+175 m=180 m

重物从最高处自由下落，落地时间和落地速度分别为：

“米多，如果你爸妈看见你这么能干，一定会很自豪。”颜姨上前拥抱了一下米多，“之前你说去见一个异想天开的读者，见到了吗？”

自动化的机械设计制造意味着工作人员可以利用数字化技术把生产、设计所需要的图像、声音转换成不同的数字化，以此为基础就能实现对产品的模拟，并以更先进的方式完成产品制造，数字化应用模式与自动化并行，相辅相成发展。

 

v=gt2=10×6 m/s=60 m/s，方向竖直向下，所以重物从气球上掉落至落地共历时：

t=t1+t2=7 s

穷养或富养，是一种教育理念选择，与家境没有必然关系。家境好，却有所节制，不愿给孩子多花钱、乱花钱，那也叫穷养；家境差，却倾其所有，不计成本，舍得给孩子花钱，要啥给啥，不惜代价，那就是富养。

例2：一个从地面竖直上抛的物体，它两次经过一个较低的点a的时间间隔是Ta，两次经过一个较高点b的时间间隔是Tb，则a、b之间的距离为 ( )

 

2.1.1 色谱条件 色谱柱为Waters-C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相为乙腈-0.15%磷酸二氢钾水溶液（75∶25）；检测波长281 nm；体积流量1.0 mL/min；柱温25 ℃；进样量20 μL。色谱图见图1。

上升的最大高度

(三)提供变式练习，促进学生知识迁移能力的提高

通过解题示范，学生对相应题型的解法有一个初步的认识，形成了解题的一般图式，如果教学只停留在这个阶段，并不能提高学生的问题解决能力。也就是说，没有学生自己练习解决问题的过程，是无法实现知识的有效迁移的。为此，教师应该为学生精心设计变式练习，这是让学生“在不同背景下练习使用图式”[7]。所选择的练习要把握三个原则：一要有梯度，即最先练习的题目和教师示范的例题最接近，学生通过模仿学习就能够解决，使学过的程序性知识有个复习的过程，再练习较难的题目；二要符合学生的实际水平，切不可盲目拔高；三要题目不能太多，要量少质优。如竖直上抛运动，可设置以下变式训练题：

反观广东男篮，自职业联赛开始后，其俱乐部东家就未曾易主，宏远华南虎的名号如雷贯耳。陈林、陈海涛父子缔造了南粤篮球的奇迹。

题1. 在塔顶上将一物体竖直向上抛出，抛出点为A，物体上升的最大高度为20 m，不计空气阻力，求：(1)物体抛出的初速度大小；

复习教学中帮助学生建构、重组、优化认知结构是必须首先要解决的问题。一些复习课对这一点重视不够，只是让学生自行复习或通过填写教辅资料上的知识梳理完成知识复习，是有严重缺陷的，学生通过这种方式习得的知识是“碎片化的”、缺乏组织的。

将h=-175 m，v0=10 m/s代入位移公式

A．0.5t B．0.4t C．0.3t D．0.2t

  

图4

题3．如图4所示，将小球a从地面以初速度v0竖直上抛的同时，将另一相同质量的小球b从距地面h处由静止释放，两球恰在处相遇(不计空气阻力)．则( )

A．两球同时落地

B．相遇时两球速度大小相等

目前Ce3+掺杂钇铝石榴石(Ce3+：YAG)在白光LED领域已经有着广泛的应用[5]。常用的制备WLED的方法就是利用黄光和蓝光混合产生白光，其中蓝光由LED蓝光芯片产生，黄色的产生则是将Ce3+：YAG荧光粉与胶体的混合物涂在芯片上[6]。目前对于Ce3+离子掺杂材料的应用，主要是基于可见光尤其是蓝光波段的激发照射，使其发出黄绿色的可见光，利用短波长激发出长波长光的现象称为下转换荧光。而如果能够利用波长更长的光源去激发Ce3+的离子的5d-4f跃迁，则可以更加扩展这种材料的应用范围。

C．从开始运动到相遇，球a动能的减少量等于球b动能的增加量

D．相遇后的任意时刻，重力对球a做功功率和对球b做功功率相等

题4. 给滑块一初速度v0使它沿光滑斜面向上做匀减速运动，加速度大小为当滑块速度大小减为时，所用时间可能是 ( )

 

上述四道变式训练题都是为竖直上抛运动的分析方法设置，题1仅是例1的重演，目标是熟悉竖直上抛运动的分析方法；题2主要考查对竖直上抛运动对称性的理解，是例2的变式，也是竖直上抛运动规律的具体应用；题3将竖直上抛运动和自由落体运动相结合，考查知识点之间的联系和区别以及学生综合运用知识解决的能力；题4的目标是让学生将竖直上抛运动的知识迁移到光滑斜面上运动的物体上。四道习题逐渐递进，帮助学生实现知识的迁移，提高问题解决能力。非常重要的一点是，变式练习后，教师适当的讲解与点评往往具有画龙点睛之效，尤其是要告知学生为何用这种方法以及这种方法的优越之处是什么。[8]

2.企业与职业经理人的信息不对称。职业经理人的能力是私人信息，外部很难获得，所以企业在面试职业经理人或者通过猎头公司获得他们信息时，就存在信息不对称的现象，有时甚至出现猎头公司帮助职业经理人掩饰不符合企业要求的信息内容。这就使得企业在对人员筛选时，面临着较大的困难，所以只好通过考察职业经理人的学历、个人财富、职业背景等来减少风险。但是，这些方式不能从根本上解决企业对职业经理人真实信息的需求。

(四)强化训练，及时反馈，帮助学生实现程序性知识应用自动化

通过解题示范和变式练习，学生对相应题型及其解题方法有了深刻的理解，然而，学习并未终止，在复习课教学中，还要帮助学生实现程序性知识应用的自动化，即学生在考试或做题时，能够做到“见题知法”。认知心理学在对“新手→专家”问题解决能力差异的比较研究中发现[9]，学科领域的专家不仅有丰富的知识组块，对自己熟悉的领域中的问题，一般用“强方法”解决，而且技能的应用高度自动化。因此，在复习课教学中，教师应该给学生编制一定数量的练习题，课下学生可以根据自己的情况，进行独立练习。为了不使学生的练习陷入应试教育和“题海战术”的圈套，教师要精心选择练习题，把握数量和质量；其次，学生练习完成后要及时反馈，对练习中的错误进行及时纠正；再次，要指导学生对题型和方法进行总结、反思。

三、基于学习心理学的物理复习教学模型的优越性

相比一般的复习教学模型和教学策略，基于学习心理学的物理复习教学模型及策略具有如下几个优越性：

(一)从心理学的角度揭示复习教学的规律

经年的学术研究使学术界对中学物理概念、规律、实验和科学方法教学研究有了长足的进展，形成了丰富的理论和各类可供实践选用的教学模型。但是对物理复习教学研究，有“不得要领”之嫌，物理教师对高考物理的研究兴趣主要集中在“试题评析”和“物理疑难问题讨论”等学科层面的探讨，缺乏对复习课学习机制的研究。在上述模型建立过程中，试图将学习心理学对学习结果与问题解决的研究成果迁移运用到物理教学领域，结合物理学科教学的特点提出相应的教学策略，从学习心理学的角度揭示物理复习教学的规律，力求做到物理复习课“教学有法”，避免复习教学低效乃至无效现象。教学实践表明，教师依据学习心理学提出的物理复习教学模型与策略的实施效果良好，在实践中具有可操作性，模型具有可推广价值。

(二)科学解释并超越优秀教师的教学经验

仔细考查我国优秀物理教师的教学经验可知，优秀物理教师通常会使用知识归纳、典例剖析和习题训练等策略开展复习教学，至于为什么采用这些策略则往往过于经验化，自说自话、缺乏理论支撑，套用诸如建构主义等名词术语包装经验的现象突出。长此以往不利于物理教学学术的发展，也不利于优秀教师教学经验的总结与推广。从学习心理学的角度，知识归纳有助于形成系统化、结构化的知识，典例剖析有助于学生形成解题图示，习题训练在一定程度上能促进程序性知识自动化提取；同时也应该看到，这些教学经验由于缺乏理论支撑，在实践中也会导致很多弊病，如对结构化知识的形成重视不够，知识复习碎片化，未能重视程序性知识形成过程和机械训练题海战术等。基于心理学等理论的研究超越了单一总结优秀教师教学经验的研究取向，使得观点的提出、结论的得出具有坚实的理论基础。

(三)物理复习教学模型研究具有方法论意义

物理教学研究在一定程度上属于“规范”研究，为教学实践提供方法论是其基本的价值取向。教学模型研究具有明显的规范性，它用理论解释经验，使经验合理化；它用模型方法提炼教学智慧，进一步为理论提供佐证，真正实现理论与实践的双向互动。其次，科学哲学研究表明，科学知识并非累积的线性发展的结果，科学的变革往往以方法论的变革为先导，教学研究亦不例外。近年来，学术界对教学研究范式转变呼声不断，缘何需要范式转化，一个非常重要的原因是要促进教学研究科学化水平的提高。就物理教学研究而言，从基于某种学说的思辨推理、教师朴素教学经验的总结、跨学科实证理论的应用到基于学科教学的实证研究是一个突变递进的过程。再次，学科教学研究需要尽力克服在教育学、心理学方面理论与学科内容两张皮的现象，不能用理论术语套实践案例，而需要从学科教学角度运用理论解释学科教学现象、解决学科教学问题。在物理教学模型研究中，深入应用学习心理学的研究成果，力求物理教学遵循学生学习过程的客观规律性，属于将跨学科实证理论应用与物理教学的研究范型。这种应用，不是生硬地糅合，而是生动地融合，在融合过程中生发出物理教学自身的科学解释框架；不仅显示了科学强大的解释功能，还充分彰显了物理教学学术研究的严谨性、专业性、合理性和科学性。

[＊本研究系宁夏回族自治区青年拔尖人才培养工程资助项目的研究成果]

参考文献：

[1]梁旭.复习课的功能与目标[J].物理教学，2013(12)：35-38.

[2] 吴庆麟.教育心理学[M].北京：人民教育出版社，1999：294.

[3]马亚鹏，杨威虎.物理教学中学生知识迁移能力的培养[J].物理通报，2014(5)：120-122.

[4] 杨小微，张天宝.教学论[M].北京：人民教育出版社，2007：373.

[5][美]安德森.认知心理学及其启示(第7版)[M].北京：人民邮电出版社，2012：233.

[6] 皮连生.教学设计(第2版)[M].北京：高等教育出版社，2009：246.

[7][8][美]奥姆罗德.学习心理学(第6版)[M].北京：中国人民大学出版社，2015：316.

[9] 陈刚.物理教学设计[M].上海：华东师范大学出版社，2009：139.