逻辑推理案例

一、物理概念和规律形成的逻辑方式之一 — 探究因果联系的归纳法

十九世纪英国逻辑学家穆勒提出探求因果联系时使用的五种推理方法，在逻辑学中称为穆勒五法，包括求同法、差异法、共变法、求同求异法和剩余法。著名认知心理学家斯腾伯格（R.J.Sternberg ）通过实验证实个体确实可以根据可能原因和可能结果同时出现（求同）、可能原因与结果同时消失（差异或共变）

[i]

现象来确认某一事件是原因事件。 （一）求同法 1．求同法及结构

求同法是通过考察被破究现象出现的若干场合确定在各个场合先行情况中是否只有另外一个情况是共同的，如果是，那么这个共同情况与被研究的现象之间有因果联系。

2．物理学科中的案例 材料：“列车出站时，由静止开始运动，并且速度不断增大，这是由于受到机车牵引力的作用。列车进站时，速度不断减小，最后停下来，这是由于受到制动阻力的作用。射出的炮弹，运动速度的方向不断发生变化，炮弹做曲线运动，这是由于炮弹受到重力的作用。总之，物体运动的速度的大小或方向发生变化时，都是由于受到了力的作用。力是使物体运动状态发生改变的原因，而物体运动状态发生改变时，物体就有了加速度。所以说，力是使物体产生加速度的原因”。[ii] 3．案例分析

第一，获得的物理结论：力是物体产生加速度的原因。

物理教材中多数定义性概念以及一些规律可以运用求同法获得的，比如教材中 “力”、“液化”、“机械运动”、“弹性形变”等概念以及“弹力的方向”、“力的合成”、“牛顿第三定律”等规律一般就可以通过求同法。

1

（3）案例分析

第一，获得的结论命题：产生形变的物体要恢复原状，对与它接触的物理产生的力。 第二，教材获得该结论命题的推理方法 — 求同法，结构如下，

所以，弹力的产生需要弹性物体发生形变、与物体接触。

（二）差异法 1．差异法及结构

差异法是通过考察被研究的现象出现和不出现的两个场合，确定在这两个场合中是否只有另外一个情况不同，如果是，那么这个不同情况与被研究现象之间有因果联系。

2．物理学科中的案例[iii ]

差异法2

2

华东地区教材编写组：《九年义务教育三年制初级中学教科书 物理第一册》上海科学技术出版社 2001年版 第69页

（3）案例分析

第一， 获得的物理结论：反射光线、入射光线与法线在同一平面内 第二，获得该结论的推理方法—差异法

3．案例分析

第一，获得的物理结论：二力平衡需要二力同线

显然此结论是运用差异策略获得的。在物理教学中有许多结论命题是运用差

1．共变法及结构

共变法是通过考察被研究现象发生变化的若干场合中，确定是否只有一个情况发生相应变化，如果是，那么这个发生了相应变化的情况与被研究现象之间存在联系。

2．物理学科中的案例[iv]

357

下图从左至右分别是波长为狭缝宽度的时水波通过狭缝产生的衍射现

101010

象。

3．案例分析 第一，获得的物理结论：衍射现象的产生取决障碍物或孔隙的尺寸和波长的关系，当障碍物或孔隙的尺寸比波长小或接近波长时产生明显的衍射现象。

孔隙的尺寸比波长小或接近波长时产生明显的衍射现象。

（四）逻辑方法运用

1．实例

（二）实例的分析

2．获得“a 导线电阻小于b 导线电阻”

根据欧姆定律U=IR，当I 恒定时，电阻大，则两端电压大 导线a,b 串联，I 相等，且b 两端电压大于a 两端电压

所以，导线b 电阻大于导线a 的电阻

也就是说，在获得上述结论时，学生要运用一次归纳推理-共变法、一次演绎推理。

定量关系：“导电物质的电阻大小跟导线长度成正比”

已知：

l a

l b

U a

U b

U a l a

= U b l b

测量得：

比较可得： 由

U a l a

= 电阻与导线长度成正比 U b l b

需要经过三个演绎推理

根据欧姆定律U=IR，当I 恒定时，则R 1/R2=U1/U2

导线a,b 串联，I 相等 所以，R a /Rb =Ua /Ub

数学上比例关系的传递性质（大前提） U b /Ua =lb /la Ub /Ua =Rb /Ra 所以，R b /Ra =lb /la

如果x 、y 正比例关系，则两者等比例变化

导线a,b 串联，I 相等，且a 、b 电阻之比等于a 、b 长度之比

R a l a

=（等比例变化） R b l b

所以，导线电阻与长度成正比

所以，

4．求同求异并用法 （1）求同求异法

求同求异法是考察两组事例，一组是由被研究现象出现的若干场合组成的，称为正事例组；一组是由被研究现象不出现的若干场合组成的，称为负事例组。如果在正事例组的各场合中只有一个共同的情况并且它在负事例组的各场合中又都不存在，那么，这个情况就是被研究现象的原因。其结构如下表示：

所以，A 与a 有关

（2）物理学科教学案例及分析

在教材中，通过求同求异法获得物理结论的实例不多，但在实际教学中，教师可能会运用该方法来获得物理结论。

例一，在初中液体内部压强一节教学中，为了获得 “在同种液体的同一深度，液体内部压强相等”这一结论，教师要求学生完成以下实验，

第一组：探头开口向上，分别在水面下5厘米、12厘米测量压强计两管液面高度差； 第二组：探头开口向下，分别在水面下5厘米、12厘米测量压强计两管液面高度差。 第三组：探头开口向左，分别在水面下5厘米、12厘米测量压强计两管液面高度差。 第四组：探头开口向右，分别在水面下5厘米、12厘米测量压强计两管液面高度差。 第五组：由一~四组中，深度为5厘米的4个实验组成。 第六组：由一~四组中，深度为12厘米的4个实验组成

由第一~四组构成负事例组、第五组和第六组构成正事例组，可以运用求同求异法获得上述结论。

例二，在曲线运动条件的教学中，教师安排如下一组实验（在光滑桌面上完成）：

附：实验条件及结果记录表格

所以，曲线运动的条件是合力与运动速度不在一条直线上 其中，1~3组组成负事例组，4~5组成正事例组。

（4）剩余法：如果某一复合现象是由另一复合原因所引起的，那么把其中确认有因果联系的部分减去，则剩下的部分也必然有因果联系。 剩余法可用下述公式来表示：

已知复合现象F(A、B 、C) 是被研究现象K(a、b 、c) 的原因

已知，B 是b 的原因 C 是c 的原因

所以，A 是a 的原因(或部分原因) 4．求同求异并用法 （1）求同求异法 求同求异法是考察两组事例，一组是由被研究现象出现的若干场合组成的，称为正事例组；一组是由被研究现象不出现的若干场合组成的，称为负事例组。如果在正事例组的各场合中只有一个共同的情况并且它在负事例组的各场合中又都不存在，那么，这个情况就是被研究现象的原因。

（2）物理学科教学案例及分析

在教材中，通过求同求异法获得物理结论的实例不多，但在实际教学中，教师可能会运用该方法来获得物理结论。

例一，在初中液体内部压强一节教学中，为了获得 “在同种液体的同一深度，液体内部压强相等”这一结论，教师要求学生完成以下实验，

第一组：探头开口向上，分别在水面下5厘米、12厘米测量压强计两管液面高度差； 第二组：探头开口向下，分别在水面下5厘米、12厘米测量压强计两管液面高度差。 第三组：探头开口向左，分别在水面下5厘米、12厘米测量压强计两管液面高度差。 第四组：探头开口向右，分别在水面下5厘米、12厘米测量压强计两管液面高度差。 第五组：由一~四组中，深度为5厘米的4个实验组成。 第六组：由一~四组中，深度为12厘米的4个实验组成

由第一~四组构成负事例组、第五组和第六组构成正事例组，可以运用求同求异法获得上述结论。

例二，在曲线运动条件的教学中，教师安排如下一组实验（在光滑桌面上完成）：

附：实验条件及结果记录表格

所以，曲线运动的条件是合力与运动速度不在一条直线上 其中，1~3组组成负事例组，4~5组成正事例组。

（4）剩余法：如果某一复合现象是由另一复合原因所引起的，那么把其中确认有因果联系

的部分减去，则剩下的部分也必然有因果联系。 剩余法可用下述公式来表示：

已知复合现象F(A、B 、C) 是被研究现象K(a、b 、c) 的原因 已知，B 是b 的原因 C 是c 的原因

所以，A 是a 的原因(或部分原因)

二、演绎推理

（一）演绎推理及结构

演绎推理策略是由反映一般性知识的前提得出有关特殊性知识的结论的一种推理，其最基本的形式是三段论，三段论也是我们日常生活中及教学中最常运用的。三段论由三个命题构成，这三个命题分别称为大前提、小前提、结论。由于物理教学中所涉及概念、定律（理）、规则均可用假言命题给出，因而在物理教学中所遇到的演绎推理大多数为假言推理。根据假言推理大前提中前件和后件的关系，假言推理又可分为充分条件假言推理、必要条件假言推理和充要条件假言推理。

对于大前提是一个充分条件的假言命题，正确运用充分条件的假言推理，其形式一般有两种：

肯定前件式

P → q

P 则q

实例如：

如果物体静止，则物体受力平衡

某物体静止 某物体受力平衡

否定后件式

P → q

-q -P

实例如：

如果物体静止，则物体受力平衡

某物体受力不平衡 某物体不保持静止

演绎推理还有选言、联言等推理形式，都有正确运用的条件，此处不再详细阐述了。

（二）物理学科中的案例[v] 单摆的回复力

摆球静止在O 点时，悬线竖直下垂，摆球所受到的重力G 与悬线的拉力F 平衡。小球受的合力为零，可以保持静止，所以O 点是单摆的平衡位置。拉开摆球，使它偏离平衡位置，放手后摆球所受的重力与拉力F 不再平衡。在这两个力的合力的作用下，摆球沿着以平衡位置O 为中心的一段圆弧AA`做往复运动，这就是单摆的振动。

因为摆球沿圆弧运动，因此可以不考虑沿悬线方向的力，只考虑沿圆弧方向的力。当摆球运动到某点P 时（图11.4 一3 ) ，摆球在圆弧方向上受到的只是重力在这个方向的分力F =mg sin θ, 这就是它的回复力。

在偏角很小时，摆球对于O 点的位移x 的大小，与θ角所对的弧长、θ角所对的弦都近似相等，因而sin θ≈x /l ，所以单摆的回复力为F =-(mg /l ) x 其中l 为摆长，x 为摆球偏离平衡位置的位移，负号表示回复力F 与位移x 的方向相反。由于m 、g 、l 都有确定的数值，可以用一个常数表示，上式可以写成F =-kx 。可见，在偏角很小的情况下，摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成正比，方向总是指向平衡位置，因此单摆做简谐运动。

（三）案例分析

`

`

1．获得的物理结论：单摆的振动(角度很小) 是简谐振动。 2．获得该结论所使用的推理方法 — 演绎推理：

如果振子受到的回复力满足F = - k x，则振子做简谐振动 单摆振动回复力F = - (mg/l) x，对特定单摆m 、g 、l 都是定值，

故(mg/l)可用常数k 表示

所以，单摆的振动(角度很小) 是简谐振动

由上可以看出该结论是运用演绎策略中的肯定前件式而获得的。

此处再做进一步分析，在获得F = - (mg/l) x前，需要依次完成以下基本步骤

第一，确定小球是做振动。 所用推理为演绎推理

如果物体在某一中心位置两侧做往复运动，则物体做振动

单摆小球在中心位置做往复运动

所以，单摆小球是做振动

第二，确定小球平衡位置。

依据平衡位置的特征（大前提）确定，需要运用演绎推理。 第三，确定单摆小球回复力方向。

所用推理为演绎推理（依据回复力的界定）

如果是振动物体受到的回复力，则该力与物体位移同线、方向

相反，使物体返回平衡位置 单摆小球做沿圆弧运动

所以，单摆小球的回复力应沿圆弧，并指向平衡位置O-即沿圆弧切线方向 第四，确定小球所受力。

依据重力、弹力以及摩擦力的概念（大前提），确定小球所受力。（演绎推理） 第五，确定小球的回复力，并计算。 依据力的合成与分解的规则（大前提

确定单摆小球偏离竖直方向的）分解小球所受切向力。（演绎推理） 第六，角度与小球偏离平衡位置的距离x 、单摆长l 间的关系。

依据小角度θ≈sin θ，以及直角三角形锐角正弦、和对边与斜边的关系（演绎推理）

第七，确定小球做简谐振动

依据简谐振动的特征（演绎推理）

也就是说，学生在获得“单摆小球做简谐振动”这一结论时，需要完成一系列的演绎推理。

三、小结

1．由以上讨论可知，物理概念和规律都是通过运用特定逻辑推理建立的，主要有探究因果联系的穆勒五法、演绎推理中的假言推理。理解教学结论获得的逻辑过程，其中一个显而易见的益处是可以帮助教师明确把握物理概念和规律建立所需的前提条件，从而在教学中清晰、有序地呈现教学结论获得的前因后果，减少教学的盲目性。

2．实际上在物理概念和规律的学习中，常常需要多种逻辑推理结合运用，教师应仔细分析。

比如在演绎推理的教学案例中指出：在获得“单摆小角度摆动时做简谐振动”这一结论时，需要完成一系列的演绎推理。

又比如在进行牛顿第二定理教学时，一种教学方式是：

首先，通过保持其他条件不变，改变小车受力大小，研究发现小车的加速度发生变化，从而得出“物体的加速度与受力有关“这一结论。

然后，通过列表记录实验中加速度和受力大小的值，然后描点作图，连接后发现为一通过原点的直线，从而得出“加速度a 与物体受力F 成正比”的结论。

要得出加速度a 与物体受力F

成正比，显然是要经过如下演绎推理逻辑过程获得，

如果是正比例函数，则其图象为通过原点的一条直线

加速度a 与物体受力

F 的图象为一条通过原点的直线。

所以，加速度

a 与物体受力F 成正比。

为了提高物理概念和规律教学的效果，教师应对教学结论获得所运用的逻辑过程进行细致分析，并依据逻辑过程和结构来安排相应的教学活动。

一、教学实例一及分析 （一）教学内容及教学方式

1．教学内容：物理教学中，教授“二力平衡需要二力同线”这一结论。 2．教学方式

方式1：一位教师的教学过程如下所示

①师：我们来做演示实验一，小车左右两端分别用绳子系住，绳子上挂上同样大小的砝码，说明小车左右两端受力？ 生：相等

②师：现在小车保持静止，说明小车此时受力平衡，是不是？ 生：是

③师：请同学们画出实验的示意图，如图1

④师：接下来，我将小车沿水平方向转一个角度，请同学们观察，当我放开手时，小车的情况如何？

做实验

⑤师：同学们看到什么现象？ 生：小车转动

⑥师：小车转动了，说明在第二种情况下，小车

受力平衡吗？ 生：不平衡

⑦师：请同学们画出第二种情况小车受力的示意图，如图2

⑧师：同学们比较一下两次实验中，小车的受力情况有何不同？ 生：实验一，小车受的两个力方向在一条线上 实验二，小车受的两个力方向不在一条线

⑨师：实验一中，小车静止，说明两个力是平衡的，实验二中，小车运动，说明两个力是不平衡的，那么从这两个实验中，我们可以得出，二力平衡需要有什么条件？ 生：需要两个力在同一直线上。

方式2：另一位教师的教学过程如下所示

①师：我们来做演示实验一，小车左右两端分别用绳子系住，绳子上挂上同样大小的砝码，因此小车左右两端受力是相等的。

现在小车保持静止，说明小车此时受力平衡。 教师画出上述实验的示意图，如图1所示。

②师：接下来，我将小车沿水平方向转一个角度，请同学们仔细观察。 做实验

③师：刚才的实验，当我放开手时，小车转动，发生了运动。 小车运动了，说明在第二种情况下，小车受力不平衡。 教师画出第二种情况小车受力的示意图，如图2所示。

④师：下面我们对实验进行以下总结，在实验一和实验二中，小车受力大小都是相等、方向相反，且都是作用在小车上，但在实验一中，两力作用在同一直线上，此时小车静止，说明两个力是平衡的，实验二中，两力并不是作用在同一直线上，而此时小车运动，说明两个力是不平衡的，所以根据上面的实验二力平衡需要这两个力在同一直线上。

（二）教学实例一分析

1．获得物理结论所用的推理策略相同 不难看出，上面两个教学实例中所要完成的任务是相同的，即都是要获得二力平衡需要两力

所以，二力平衡需要二力同线这个条件。

如前所述，差异法的教学基本环节包括：

(1)帮助学生分析确定两个场合，一个场合中被研究现象(结果) 出现、另一个场合结果不出现。

(2) 帮助学生分析两个场合先行情况中变化因素和不变因素，识别出有一个因素在结果出现时存在，而在结果不出现时不存在。 (3) 帮助学生获得结论命题。 2．教学过程分析

实例一的教学方式1、教学方式2，它们教学任务是相同的，都是要获得二力平衡需要二力同线这个命题，而得到这一结论所用的策略也都是差异策略。但在教学过程中既有相同之处，也存在较大的不同。

(1) 方式1中，教师引导学生分析并获得结果的变化情况 实验1中小车静止，二力平衡，步骤②

实验2中小车转动-不静止，二力不平衡，步骤⑥ 教师引导学生分析并获得条件中的变化情况 步骤⑧ 实验一，小车受的两个力方向在一条线上 实验二，小车受的两个力方向不在一条线

在这些正确运用差异法的条件学生分析获得以后，教师引导学生得出结论 步骤⑨

(2) 方式2中，教师在教学中清楚地向学生呈现两种实验过程，并自己分析出其中一次实验中结果（受力平衡）出现，另一次实验中结果（受力平衡）不出现――即受力不平衡，并且还分析清楚，两次实验的条件中有一些相同，但两次实验的条件中有一个因素不同（受力同线与否），在上述分析基础上合理地得出结论。

三、教学案例的选择 （一）

1．教学内容

物体作曲线运动，需要合力与物体运动方向不同线。 2．可选的教学实例

为完成这个教学任务，有如下一些教学实例可以选择， 第一，教材1[vi]提供教学实例，如图1所示

第二，一位特级教师在教学中采用如下实例[vii]，如图2所示 第三，教材2[viii]提供教学实例，如图3所示。

3．实例分析及选择 (1) 教学实例选择的依据 1．1结论获得的推理方法

所以，曲线运动需要合力与运动不同线

1．2教学实例选择的依据

既然该结论是运用差异法获得的，因此教学实例应能凸显差异的结果、差异的条件为宜，即教学实例应能凸显以下特征：

第一，存在两个场合，一个场合结果(曲线运动) 出现，一个场合结果(曲线运动) 不出现。

第二，相应有一个条件(不与运动同线的合力) 在结果出现时存在，在结果不出现时不存在。

(2) 三个教学实例的分析

2．1实例一中，两个场合分别呈现，一次小球做直线运动、一次小球做曲线运动，差异结果清晰凸显。

第一次实验中，做直线运动阶段物体受力的分析是学生在学习过程中经常运用的，所以学生可以较为方便地分析出此时物体在竖直方向上重力和支持力是一对平衡力，水平方向受到在小球运行方向上的磁铁吸引力及摩擦力，从而识别出合力方向与运动方向同线。

第二次实验中，小球受力与前一次实验中变化清晰—即受磁铁的吸引力方向改变，此时小球在水平面上受磁铁的吸引力和摩擦力的合力与运动方向不同线也可以容易地识别出。

也就是说，该实例中差异的结果和条件都比较易于识别，因而是比较合适的教学实例。

2．2实例二中，小球完整的运动过程中可以清楚地划分出两个运动阶段，一段做直线运动、一段做曲线运动。差异结果能够清晰凸显。

直线运动阶段物体受力的分析是学生在学习过程中经常运用的，因而学生可以较为方便地分析出此时物体所受合力方向与运动方向同线。

曲线运动阶段物体所受合力就是重力，该力的方向竖直向下，这是学生非常熟悉的，所以可以较为方便地识别出此时合力方向与运动方向不同线，即差异条件也比较容易分析出，因此这一教学实例也比较适合。

2．3实例三中，图中的直线运动部分和曲线运动阶段也可以识别，但较实例一、二，差异结果不突出。

在曲线运动阶段，物体受到挡板的弹力、挡板的摩擦力、水平面摩擦力，此时合力方向不易分析，即较实例一、二，差异的条件也不易凸显。

由上分析，物理概念和规律建立的逻辑方法凸显出学生习得时必须识别出的特征，因此结论获得的逻辑结构就可以提供选择教学实例的一个依据，即可以凸显必要特征的教学实例为宜。由此可以根据必要特征的显现程度作为选择教学案例的依据。

因此以上三个教学实例相比较，为了顺利完成教学任务，采用例一、二较好。这几个例子有些是教材中提供的，也有是有经验的教师自己设计的，对完成同一教学知识点的任务来说，还是存在难易程度上的差异。

（二）案例二

被压弯的撑竹恢复原状时，使船离岸。

1．选择依据

实际教学中，通常是通过多个实例概括出“弹力”概念，实际上是运用归纳 所以，弹力需要弹性物体发生形变、要恢复原状、与接触物体存在的作用。

由以上逻辑结构可知，适当的教学实例应突出一个发生形变的弹性物体、一个与弹性物体相接触的物体，同时该物体受弹力作用而产生的效果清晰明确，以利学习者识别出弹力的存在。

2．案例选择

如图4、5、6情景中需要分析的弹力单一、具体，条件清晰，易于学生识别。 在图7所示情景中，形变物体为竹竿，与竹竿接触有两个物体，其一，人与

船构成的整体；其二，河岸；在竹竿恢复原状过程中，存在两个弹力，即对人与船构成整体的弹力作用F 杆→人（船），该弹力作用效果使人与船运动状态变化，由静止到运动；

还有作用在河岸上的弹力F 杆→岸，该力作用效果使河岸受力处形变。由于河岸形变不易呈现，所以在此实例中，可以作为弹力进行分析的是F 杆→人（船）。

划过船的学习者多数有用桨推岸的经验，此时一般是将人、船和桨作为一个整体，受到岸对该整体的作用力，即F 杆→岸的反作用力而离开岸边；

呈现情景“被压弯的撑竹恢复原状时，使船离岸。”时，

（1）解释撑竹恢复原状时，作用于人手上的力，为何使船离岸？学生应具备一种处理物理问题的方法-整体法；而整体法是在‚弹力‛知识学习后的牛顿定律解决问题中系统运用的。

（2）分析F 杆→人（船）时需将人和船视为整体，而在实际撑船过程中，桨或杆总随人一起运动，因此面对此情景，学生最直接的经验是将杆、人和船视为整体，学生这种直接深刻体验，可能会一定程度上干扰学生对F 杆→人（船）的分析。 （3）要清楚解释桨推岸而整体离岸这一现象，除了需要学生具备整体法，还需要习得‚牛顿第三定律‛才能完成；而牛顿第三定律也是在‚弹力‛概念后学习的。

学生前提知识的缺失及直接经验的干扰，会一定程度上影响学生对该情景中必要信息的识别和概括，因此在“弹力”概念的学习阶段，选用该实例是不太适合的。当然，前提知识习得后，在弹力概念的运用阶段，选择该例供学生辨析，以促进学习者“弹力”概念运用的技能化是可行的。此外，从上述分析中还应看到，尽管提倡在教学中采用学生身边的实例，但教师应关注实例中需要分析的信息，与此情景中学生直接经验提供的信息是否一致，如果不一致，在教学中的采用也应慎重。

四、有助于教师选择呈现教学实例的方式

选择好教学实例后，在教学过程中如何呈现为好呢？根据物理结论形成的逻辑过程，教学实例的呈现应以能够凸显必要特征的方式为宜。也就是说，如果一个结论是运用求同法获得的，那么教学实例的呈现应以能够凸显共同的条件、共同的结果为宜；如果一个结论是运用差异法获得的，那么教学实例的呈现就应凸显差异的条件、差异的结果为宜。

初中物理教材讲解力时在给出力的定义——物体对物体作用这节知识。教学一般时由教师或师生共同举出一些例子“提水桶、拉锯、推车、吊重物、压木板、磁铁吸引铁钉……”等，然后概括出力的本质特征：物体对物体的作用。

1．呈现方式

在教学中对教学实例的呈现有不同的方式，如下：

(1) 言语呈现：在教学中，教师只是言语描述上述事例“同学们在生活中一定需要用到力的经历，比如提水桶、拉锯、推车、吊车吊重物、压路机压路、磁铁吸引铁钉，那么从这些存在力例子中，同学们思考一下，力有什么本质特征呢？” (2) 板书呈现方式一：有的教师在陈述实例的同时，在黑板上作如下板书： 人提水桶、人拉锯、人推车、吊车吊重物、压路机压路、磁铁吸引铁钉，带电塑料棒吸引纸片……（横向排列）

(3) 板书呈现方式二：有的教师教学时，有意识地在板书这些例子时将它们进行对应排列[ix]

(4) 板书呈现方式三 (5) 板书呈现方式四

人 推 车 人推车 人 拉 锯 人拉锯 推土机 推 土 推土机推土 拖拉机 拉 犁 拖拉机拉犁 吊车 吊 重物 吊车吊重物

磁铁 吸引 铁钉 磁铁吸引铁钉 运动员 举 杠铃 运动员举杠铃

2．呈现方式的选择及依据

从直观上判断，仅仅通过言语方式呈现显然是不可取的。在板书呈现中，凭感觉可能多数教师会选择方式二和方式三。那么方式三和方式二那一种更好？方式三和方式四都是采取竖排，表面上看，只是排的松一些、紧密一些的差异，那么为何方式三更好呢？有没有更好的呈现方式呢？现分析如下： (1) 结论获得的逻辑过程

分析不难发现，通过上述一系列实例来获得结论“力是物体对物体的作用”，所用归纳法即求同法，其结构如下：

所以，力 是 物体 对 物体的 作用 (2) 选择依据

依据求同法的结构可知，能够清晰凸显实例中共同结果（都存在力）、共同条件（每个具体的力都涉及两个物体、且存在作用）的呈现方式为宜。

板书呈现方式二、三、四不同程度地凸显出共同的条件，但都没有将实例中的共同结果呈现出来。相比较而言，方式二、三对共同条件的呈现更突出。方式四中的排列方式并未将共同条件中的关键特征独立显现出来，因此是不适用的呈现方式。

显然，此表中数字1、2、3分别对应物体、作用、物体等概括性词语，与数字通常对应具体实例的表示方式有一些不同，并且由上而下的排列与我国通常由左至右阅读习惯也略有出入，因此这种呈现方式较方式三来说还是略有欠缺。

相比之下，板书呈现方式三最能突出该结论的共同条件。当然要完整突出共同条件、共同结果，还是以表2方式为最佳。

本文讨论可知，物理教学中许多结论都是通过运用归纳法获得的，理解教学结论获得的逻辑过程可以帮助教师合理安排教学结构、有依据地选择教学实例、选择教学实例的呈现方式，有效地避免教师仅凭直觉或感觉进行教学的盲目性，提高教学的效

《九年制义务教育三年制初级中学教科书 物理》第一册

上海科学技术出版社 2001年5月

一、实验器材介绍

二力平衡条件

1． 被研究的对象：硬纸板

2． 研究对象受两个力：在硬纸板对角线两角打两个孔，穿过细绳后经过桌面上的定滑轮，

悬吊一个托盘，托盘中有砝码；细绳对硬纸板施加拉力；

二、结论及教学

1． 二力平衡需要二力同线

1.1逻辑过程

1.2教学要求

（1）应呈现一个情景结果出现，并帮助学生识别出；

应呈现一个情景二力平衡结果未出现，并帮助学生识别出；（教师呈现或引导学生完成）

（2）应帮助学生识别出有一个差异的条件-同线；（教师呈现或引导学生完成）

（3）帮助学生获得结论；

2．二力平衡需要二力等大

2.1逻辑过程

2.2教学要求

（1）应呈现一个情景结果出现，并帮助学生识别出；

应呈现一个情景二力平衡结果未出现，并帮助学生识别出；（教师呈现或引导学生完成）

（2）应帮助学生识别出有一个差异的条件-同线；（教师呈现或引导学生完成）

（3）帮助学生获得结论；

2．二力平衡需要二力反向

书上实际是采用的是：简单枚举法；

在初始位置，硬纸片静止—二力平衡？

关注二个力的方向满足何种关系。

2.1逻辑过程

2.2教学要求

（1）应呈现一个情景结果出现，并帮助学生识别出；

应呈现一个情景二力平衡结果未出现，并帮助学生识别出；（教师呈现或引导学生完成）

（2）应帮助学生识别出有一个差异的条件-同线；（教师呈现或引导学生完成）

（3）帮助学生获得结论；

2．二力平衡需要二力等大

2.1逻辑过程

2.2教学要求

（1）应呈现一个情景结果出现，并帮助学生识别出；

应呈现一个情景二力平衡结果未出现，并帮助学生识别出；（教师呈现或引导学生完成）

（2）应帮助学生识别出有一个差异的条件-同线；（教师呈现或引导学生完成）

（3）帮助学生获得结论；

学生“被主体” 教学难生动

——课堂教学大赛后的思考

戴金平

（闵行区教育学院 上海 201199）

摘要：在精心准备的课堂教学大赛中，有些课堂气氛沉闷，学生处于被动状态，课后老师很懊恼，但却难以寻找到真正的原因。笔者通过典型案例分析，说明参赛课不理想的根本原因是学生“被主体”，教学没有基于学生的学，导致课堂教学效果“不给力”。

关键词：精心准备 学生被动 教学反思

在与教师有关的各类各项评比中，课堂教学是重头戏，现在常常是以借班上课形式，教师面临的挑战很大，每位参赛老师都精心准备之。对借班上课，虽然看法不一，但它却在客观上考验着教师的学科功底、课堂教学设计能力、应变能力，展现教师的教学理念、人文素养内涵。在课堂教学大赛中，所有参赛教师主观上都想发挥学生的“主体作用”，让全体学生参与到教学之中，使课堂教学显得生动活泼、张驰有度。但实际上，很多参赛课学生仍处于被动状态，课堂气氛沉闷，老师常常感到无奈、懊恼。课后，常听老师说：“今天运气不好，班级学生都不愿意发言。唉！”

不同的学校、不同班级的学生学习状态虽然有所不同，如果教师所设计的学习经历是基于学生年龄的普遍性认知基础，符合学生的认知规律，一般是不会出现教学效果与预想相差很大的情况的。那么，造成课堂气氛沉闷的、教学效果“不给力”的原因何在？笔者认为主要有以下几种原因。

1 创设情景欠妥 呈现问题失当

物理学科是自然科学的基础学科，物理知识来自于生活，在日常生活、工农业生产中有着广泛的应用。在学习物理知识联系生活实际，可以激发并保持学生的学习兴趣，也体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”物理课程理念。教学大赛中，教师很注意在课堂上创设问题情景，引发研究问题，但在实际教学中常出现“启而不发”状态。

【案例1】在一堂教学评比课，《密度单元复习》中„„

师：2011年3月11日，日本本州岛附近发生里氏9.0级（展示PPT 图片），砖瓦房屋和木质房屋比较，木质房屋在地震发生的时候对人的伤害小，如何用最简单的方法来验证我们的猜想？为什么？

（沉默片刻，老师指名学生回答）

抽答生1：„„（NO ）

抽答生2：测质量。

师：一大块木块，一小块砖，行吗？要体积相同测质量。这是一位同学方法（用PPT 呈现）。 PPT

师：和这位同学方案相同的举手？（有5位同学举手）

师：由于时间的关系我们就不让大家去做实验了，假如他们这3组测出（木块、砖块）的数据如分别是（PPT 呈现两个数据表格）。

……

师：通过以上两种分析方法（m -V 图像、数据表格分析），最后我们都发现共同规律是同种物质质量与体积的比值是定值；不同物质质量与体积的比值是不同，所以质量和体积的比值可以表示物质的某种特性，我们就把它定义为密度。

……

执教老师在课后反思中这样写道“我们常说，学生是教学活动主体，教师只是在教学中起主导作用。本节课，首先在‘学生处于主体地位’这一点上还需改善，一节课学生都是被动的被老师带着走，老师讲到哪里学生跟到哪里，学生主动参与度较低，师生之间的互动形式也是以教师提问为主；另外，实验是物理教学的基础之一……。”

从这位老师的反思中可以看出，执教教师并没有找到为什么学生参与度低的原因。笔者认为本堂课学生参与度低主要原因有：

⑴创设的情景不合适。教师由当前最热门的社会新闻，本想使引入课题更具有冲击力。但是“2011年3月11日，日本本州岛附近发生里氏9.0级。”是一个灾难性的事件，并不利于激起学生用积极的心态投入到学习中。

⑵教师提出的所谓“猜想”并不是猜想，而是事实，事实是用不着去猜想的！所以学生表现为“无言可答”或“答非所问”。

⑶老师要得出的结论与开始提出的问题关联不大，全班学生始终不明白老师的意图，所．．．．．．．．

以出现“老师讲到哪里学生跟到哪里”现象。整堂课，学生始终处于“被问题”状态，问题不是学生提出的，学生也不知问题的指向，能够做到“老师讲到哪里学生跟到哪里”，学生已经是很配合教师了！

2 教学环节脱节 学生认知受阻

一位青年教师在赛前，在自己学校借班上了一堂《机械功》，课堂气氛活跃，师生合作愉快，教学目标达成度高。之后，他再做了些调整，仔细斟酌教学语言，上课前信心满满。但正式比赛课中，学生的反应，课堂目标达成度远没有他预计得好，心情十分沮丧。他在反思写道：“我认识到这可能是一个不太活跃的班级，„„但是牌是上帝发的，我所做的就是如何尽最大的努力把这副牌玩好，不以成败论英雄，我思考了，我有收获，这就是我要的。”

据了解，这位老师仅仅在引入“机械功”概念的环节中做了些调整。我们对调整前后两节课的引入进行比较：

（调整前）【案例2】

引入情景：教材中的学生活动卡“和尚修庙”故事。

一座寺庙正在整修。一天，老方丈对正在修庙的两位和尚说：‚今天打

破大锅饭，实行‘多劳多得’，谁的贡献大，谁就可以多吃水果和糕点。‛他

们的任务是向上提东西。一个和尚用绳子把一块400牛的石头提到2米高的

庙墙上，另一个把重110牛的瓦片提到8米高的房檐上。收工后，老方丈发

愁了，谁的贡献大呢？

（思考片刻，有学生举手）

生甲：提石块的和尚贡献大，因为用的力要多。

师：有不同看法吗？

生乙：提瓦片的和尚贡献大，因为提得很高。

师：你们觉得哪个对？

（众生思考，小声讨论）

„„

师：要考虑两个因素，一是力，二是高度。为了便于比较，物理学引入了“机械功”。 教师接着再分析几个例子并配合演示： ⑴人推车前进时，人对车有一个向前的拉力，车在力的

作用下前进了一段距离，力对物体的移动有成效，物理学里

说，人对车做了功。

⑵水平起重机吊起重物，对重物有一个向上的力，重物在拉力作用下升高了一段距离，物理学说起重机对物体做了功。

⑶沿着斜面拉动小车，小车在拉力作用下前进了一段距离，物理学里说，人对小车做了功。

F

师问：上面列举的 “做功”实例中，都具备两个必要的因素，想一想，这两个必要因素是什么？

师生归纳：两个必要因素是作用在物体上的力；沿着力的方向通过一段距离。

F （调整后）【案例3】

引入情景：“建筑工地工人工资分配”问题。

小李的力气大，一次将20块砖匀速提升到9米高处；小王动作快，一次

将15块砖匀速提升到14米高处。他们每天提升的次数相同，如果你是建筑

工地老板，到底谁应该多得？ （每块砖重5牛）

（思考片刻，没有学生举手。师有些急，说道“都不举手，我就抽答了！”）

抽答生1：我比较倾向小王，因为搬砖不多，也没有少多少，但高度大。

师：有不同意见么？

抽答生2：我倾向小李，因为搬砖多，力气大。

师：哦。有不同意见了！

抽答生3：小王，动作快，搬砖也不亚于小李。

师：三名同学的观点，你们倾向于哪个？

„„

这位老师解释，之所以调整引入环节的情景，是因为听说参赛时他所上的班级学生基础较好，为了增加些难度，也想体现情景与生活结合，所以将教材中的“和尚修庙”改为“建筑工地工人工资分配”问题。

我们知道，物理概念是用来反映一类物理事实、物理过程的本质属性，所以任何物理概念都具有抽象性。初二学生抽象思维能力还比较薄弱，对物理概念的理解本身就存在困难。通常某个具体事物（或过程）所具有的属性是多种的，为了突出其本质属性，物理概念教学时尽可能减少其他因素的干扰，适当地对物理情景进行纯化。学生初次接触“机械功”的概念，头脑中还存在很多前科学概念，一些学生会将物理学中的“功”与生活中的“工作”相混；还有一些学生认为“贡献大小”可以用“比运动1米时所花的力”来体现；一些学生难以区分“做功的多少”与“做功的快慢”。

在教材中“和尚修庙”故事中：“他们的任务是向上提东西。‛‚一个和尚用绳子把一块400牛的石头提到2米高的庙墙上，另一个把重110牛的瓦片提到8米高的房檐上。‛将情景进行了纯化，避免干扰因素。这位老师从“和尚修庙”引入“机械功”，到实例分析，得出功的概念、做功的两要素，教学环节衔接自然，学生分析思路顺畅。

后来，老师选用的“建筑工地工人工资分配”问题。看似简单，但干扰因素很多，如：⑴‚每块砖重5牛‛：小李、小王所用的力大小没有具体数值，学生还需要算出小李、小王所用的力大小。⑵“他们每天提升的次数相同‛：初中学生具象思维为主，对于非具体数字而用字母代替的运算普遍感到困难。平时测试中，题目中已知量是用字母表示的话，其得分率会明显下降。⑶‚小李的力气大，小王动作快‛：生活中，有时是做得多的人得到奖励；有时是做得快的得到奖励。到底是小李应该多得，还是小王应该多得？很令人学生纠结。⑷与后续教学环节脱节，情景中呈现的是“工人用定滑轮提升重物”，工人用力的方向与重物上升的方向是相反的。而后续例子与老师演示中，老师一再呈现并强调的是“作用在物体上的力”、“沿着力的方向通过一段距离”。前后出现了“矛盾”！

这些众多干扰因素存在，导致教学环节脱节，学生思维受阻，所以整节课的教学效果大受影响。这位老师将不成功的主要原因归于班级学生不活跃，认为是“上帝发错了牌”造成的。到底是上帝发错了牌？还是他自己出错了牌？会玩牌的人都知道，关键性的牌出错一张，全盘皆输。笔者认为，造成教学效果冰火两重天的根本问题不是班级学生不活跃，而在老师

“调整”后的教学环节既不合物理学科逻辑，也不符合学生的认知规律，造成教学环节脱节而造成的。

3 真情鼓励缺失 目标追求单一

教师在主观上都想让学生参与教学，积极思考，课堂气氛和谐，但有时客观上却难遂人意。在教学大赛中，气氛是否融洽，取决于师生、生生的对话。

【案例4】在一堂《电功 电功率单元复习》中„„

师演示：两个白炽灯串联后接入照明电路中，观察发光情况。

师问：哪个额定功率大？

生甲脱口而出：暗的。（师立即制止：“算一算，再说明！”）

学生计算，师巡视（约1分钟后反馈）。

生乙：串联，额定功率大电压大。（师面露失望状）

生乙：没想好„„。

生丙：也没想好。

生丁：暗的电阻大。

师：自己整理。为什么串联时额定功率大的暗„„

„„

在上述案例中，教师缺乏对学生的尊重，没有给他们解释的机会；也不关注学生的错误想法的缘由，一心想让学生记住老师的分析过程，完成预设的教学任务。如此教学怎能生动？几乎所有的教师都认为自己是鼓励学生积极思维，几番对话，学生就能感觉教师是否真的在乎他们的想法。几乎所有的教师都说自己是关爱学生的，但是老师对学生的爱和尊重是否真诚，虽然借班上课，学生也依然能很快真切感受之。在课堂上，还常见教师反复提问，不停地抽学生回答。其实学生回答基本正确，只是没有说出老师心中的标准答案而已。学生知道．．．．．

老师只要标准答案，通常应对方法是找课本中的语句照本宣科地读，或报之以沉默。 ．．

学生的“主体”成为教学设计的虚拟，课堂上并没有真正将学生作为“主体”。没有基于学生的教学，是导致参赛课“不给力”的主要原因。老师如果缺乏深层次的反思，将课堂教学不成功简单归于学生不主动学或不配合，是阻碍教师专业成长原因之一。当精心设计的教学，真的出现意外时，教师要反思整个教学过程，找找自身的原因。失败的参赛课，可能会带来质的飞跃。希望所有参加过课堂教学比赛，又没有达到预设的目标的老师们，不要停留在失败的懊恼中，找到深层次原因，就找到了专业发展的契机！

通信地址：上海市七莘路350号 闵行区教育学院 戴金平

邮编：201199

电子信箱：[email protected]

联系电话：[1**********]

[i] R.J.Sternberg著：《认知心理学 第三版》 杨炳钧等译 中国轻工业出版社 2006年版 第349页 吴孟明主编：《高级中学课本 物理 一年级》上海教育出版社 1996年版 第118页

[iii] 华东地区初中物理教材编写组：《九年义务教育三年制初级中学教科书 物理 第一册》上海科学技术出版社 2001年 第144页

[iv]人民教育出版社等编著：《普通物理课程标准实验教科书 物理 选修3-4》人民教育出版社2005年版 第39页

[v]人民教育出版社等编著：《普通物理课程标准实验教科书 物理 选修3-4》人民教育出版社2005年版 第15页 [ii]

[vi ] 《高级中学课本 物理 上册》[M] 人民教育出版社 87年版 第131页

中国物理学会中学分委会主编：《名师授课录 高中物理》[M]上海教育出版社 95年版 第63页 [viii ] 吴孟明主编：《高级中学课本 物理 一年级》[M]上海教育出版社 96年版 第163页 [ix] 张宪魁：《物理科学方法教育》[M] 青岛海洋大学出版社 2000年3月第一版第137页 表4-4 [vii]