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孙恒芳“四维”物理------------人文视角构建物理知识框图
【摘要】
物理教学中，依据中学生认知规律，采用鸟瞰、解剖、会通三步教学策略，把物理知识教学和物理学史教育两根藤蔓相互缠绕，从人文视角展示物理学思想和方法，把各个相对独立的知识点连结成完整的知识体系，进而在学生心中构建中学物理知识框图。
【关键词】 鸟瞰，解剖，会通，人文视角
古人云，“形而下者谓之器，形而上者谓之道。”作为一名中学物理老师，不应把自己演变成一个匆匆赶路的人，对着教材急急忙忙赶进度，拿着试卷反反复复搞演练。而应依据中学生认知规律，采用鸟瞰、解剖、会通三步教学策略，有效地把物理知识教学和物理学史教育两根藤蔓相互缠绕在一起，从人文视角展示物理学的思想和方法，把各个相对独立的知识点连结成完整的知识体系，在学生心中构建中学物理知识框图。
鸟瞰
会当凌绝顶，一览众山小
鸟瞰即概略的观察，明确主体内容。教学实践中，教师引领学生将看似独立的知识点，构建成一个个有框架的整体，从宏观的角度去把握中学物理的结构，必然会产生会当凌绝顶，一览众山小的感觉。
进入一轮复习，学生已对物理知识有了一定了解，只是比较零散，不成体系，如何给知识的“珠子”穿上绳索，一下子能全部提起来。享有“开尔文勋爵”称号的著名物理学家威廉·汤姆孙，在1900年英国皇家学会的新年庆祝会上曾说，
“科学大厦已经基本完成，未来的物理学家只要做一些修修补补的工作就可以了。不过，明朗的天空中还有两朵小小的、令人不安的乌云”。这里所说的科学大厦是指牛顿建立的经典力学大厦，麦克斯韦建立的经典电磁学高楼，以及包含光学、热力学、统计物理学的综合大厦，两朵乌云是指现代物理学中的两个重要理论，即量子论和相对论。
威廉·汤姆孙的话虽具有科学历史的局限性，但他所表述的内容刚好涵盖了中学物理学科五大知识内容。不过，各类高中教材在编排时，考虑到中学生的认知特点，已把完整的知识体系分解到各个章节中。复习时，再现威廉·汤姆孙的话，引导学生从人文的视角去重新构建中学物理知识网络，把物理知识做出历史的叙述，作为一种激动人心的知识奇遇来讲述，让学生对所学知识内容引起共鸣，激发学生对科学知识的形成过程产生探索兴趣，真正树立三维的课程目标。
分散的、片断的、杂乱的知识总是记得不多，也不能长期保持，如何抓住物理知识本身的内在规律，把知识条理化、系统化、概括化，有利于牢固地掌握所学知识。
例如，万有引力与航天这部分知识，公式多，情境杂。教学中，让学生始终牢记“建立一种模型、抓住两条思路”的技巧，即质点绕另一质点的匀速圆周运动模型，万有引力提供向心力的解答思路，有效地帮助学生寻求信息，正确列式作答。
再如，电场这部分知识内容可简单概括为：掌握一个规律，即库仑定律；理解两个概念，场强与电势；明确三种关系，即场强方向与电荷受力方向关系，电场线与场强方向、电势降低方向关系，电场力做功与电势差关系；熟悉四个应用，即静电平衡、电容器、带电粒子在电场中加速和偏转。研究电场特征时，我们可以用光芒四射、藕断丝连、火光四溅、万箭穿心、背道而驰、齐头并进六个成语，概括六种不同电场线的特点，利用形象语言帮助学生对抽象内容有效记忆。这些都需要老师做个有心人，不断地积累总结。
解剖
落叶满空山，何处寻行迹
解剖即将相对独立的各部分知识以一定方式肢解剖析，作深入的分析研究。教学实践中，教师应善于运用逻辑的手段去讲解物理基本概念、理论和规律，把一个个零散的知识点连串成线，将一条条知识链交结成网。这就要求教师要有落叶满空山，何处寻行迹的执著追求。
法国物理学家庞加莱曾说过，“物理学是一系列事实、公式和法则建立起来的，就像一座房子是用砖砌成的一样。但是，如果把一系列事实、公式和法则就看成物理学，那就犹如把一堆砖看成房子一样。其实，物理学要比组成它的事实、公式和法则深刻得多！”循着这一想法，依据人类认识物理世界的历史，可将与中学物理有关的一串光辉名字：牛顿、伽利略、开普勒、卡文迪许、麦克斯韦、奥斯特、法拉第、赫兹等，联系鲜活的科学事件，以楼梯式框架构建出物理知识形成的流程图，让学生了解科学源流，品味科学成就，掌握科学方法，欣赏和体验科学理论本身和谐对称美。
纵观经典力学和经典电磁学发现过程，均遵循着从实践到理论，又由理论到再实践的循环往复螺旋求进的过程。对比以上两条“行迹”我们可以感受认识论的规律，即机遇是由偶然造成的，但偶然中又存在着必然……这些丰富的素材对培养学生科学世界观的作用不容置疑。
会通
青山一道同云雨，明月何曾是两乡
会通，上下左右融会贯通，即依据一定的规律，将两个理论或学说体系整合在一起。物理学本来是研究客观物质世界的最基本的结构、最一般的运动和最普遍相互作用的科学。教学中，若能找到物理学本身的规律并能在各规律间建立某种逻辑联系，一定会产生“青山一道同云雨，明月何曾是两乡”的感受。教学时，可从以下几个途径建立知识点的联结。
牛顿由苹果落地联想到月亮为什么能绕地球转。依据伽利略的力学发现规律，作出地面的运动和天体运动是一回事的判断，进而总结出万有引力定律，从而建立经典力学体系。
库仑受万有引力定律的启示，通过扭秤实验得出库仑定律，富兰克林为寻求天上的雷电和实验室摩擦起电是否一回事的答案，凭着举手向天攫雷电的科学精神成为电学的开山鼻祖。
卢瑟福以实验事实为依据，发出挑战权威的感慨，“原子模型不是汤姆孙先生描绘的那个西瓜，倒是哥白尼描绘的太阳系；正像牛顿发现天上和地上一样，我们又发现太阳系和原子内部一个样。”
比较以上事实，不难发现，科学的发展过程是曲折的，人们认识事物必然是由近及远，由能感知的推知难以感知的，这一认识过程中，联想和想象对科学的发现起着重要作用。
2．讲规律的相似性
表中所渗及共十二个中学物理常见的物理量，教者若能从教学哲学视角去引导学生理解这些物理知识，即遵循着为什么建立这些概念，也就是概念的物理意义，怎样建立这些概念，即比值定义方式。这样的教学留给学生的就不仅是知识，而更多的是物理思想方法。
3．重思维的技巧化
类比是中学物理教学中常用的逻辑推理方法，它给人们提供了一把认知未知世界的钥匙，通过实践证明，将电场与重力场类比，有效降低学生思维坡度，易于学生接受新知识。
对比也是中学物理教学中常用的思维方法之一，通过事物间相同特征或相异特征的对比，揭示事物的本质和区别。教学中，将两个描述电场的重要物理电场强度和电势加以对比研究，深化学生对概念的理解。
鸟瞰、解剖、会通三步教学策略，其本质就是我们通常所说的合——分——合的方法，它符合人们的认知规律，更适合中学物理学科内容的特点。复习教学实践中，我们应努力挖掘教学素材，有意设计好教学情境，重视学生思维方法和思维能力的训练，并以此在学生心中构建物理学科这张网，彰显物理教学的育人价值和学科魅力。
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