统觉理论视域下的高中物理教学启示

黄雪芳

摘   要：统觉过程是指在原有经验的基础上，引起学生的兴趣与注意，从而形成新观念的过程。以闭合电路欧姆定律教学为例，经过统觉明了、联合、系统、方法四个阶段阐述物理课堂教学，做到前概念与新物理观念相融合，理论和实际统整应用。让核心素养在统觉的过程中慢慢落实。

关键词：统觉理论;核心素养;物理教学;DIS实验

1  统觉理论——教育心理学的理论基础

教育必须以心理学为基础。只有以心理学为基础，教师才能了解学生，从学生的实际出发，按照学生的天性进行教育。

1.1  统觉观念

莱布尼兹提出统觉观念，认为统觉是理解思考已有认知自发地完成更高的思维活动的过程。康德认为，统觉是基于外界经验赋予的一种理智的心理活动。赫尔巴特在康德的基础上提出兴趣理论。赫尔巴特认为统觉是人脑感知当前情境内容与已有的经验观念、积极兴趣相互作用的，旧的感知觉内容吸收新的感知觉内容进行同化，形成相互联系的“统觉团”。任何经验和观念的获得都是统觉的结果[ 1 ]。

1.2  统觉條件

统觉条件主要就是理性兴趣。根据赫尔巴特的观点，兴趣是指思维的积极活动状态，是注意的集中警觉状态，因此，兴趣是统觉活动得以顺利进行的前提。当旧观念活动对新观念的特性产生积极兴趣时，思维就会处于高度的活跃状态，注意力就会高度集中，更易唤起对前概念的回忆，并与新概念相融合。

1.3  统觉过程

依据赫尔巴特的统觉理论，教学应该把新知识与学生原有的旧知识结合在一起，通过“统觉”把新知识同化，与旧知识相融合，完成知识构建，为学生所理解。

统觉过程是指在原有经验的基础上，引起学生的兴趣与注意，从而形成新观念的过程。因而教师首先必须弄清楚所教的知识与学生原有知识之间的联系，然后才能使学生进一步获得新的知识[ 2 ] 。当新的刺激发生作用时，如果刺激的强度足够大，就会引起注意，进而与旧的知识相结合，从而获得新知识。

统觉过程包括四个阶段，即：①明了阶段：这一阶段的主要任务是使学生对前概念有个清晰的认识，为新旧知识、新旧概念的结合作准备，此阶段通过实验、奇特现象等引起学生的注意;②联合阶段：“联合”的作用就在于通过统觉使新旧知识、新旧概念融合形成知识的整体，新奇的物理现象激发学生原有知识的活动，新旧知识将要融合的过程中，对形成新的知识的兴趣表现出期待;③系统探索阶段：学生兴趣转向探索新的知识的目标选择，在经过联合的阶段后，知识、概念在更大的范围内扩展，形成系统观念;④方法阶段：探索的付诸于行动，并对新的知识的应用。学生应通过实际的适当的练习，以检验是否正确理解了所学知识、概念，能否在各种关系中识别、应用所学知识，做到学以致用。

2  核心素养——课程理念的统觉观

物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任是物理核心素养的要素，是物理学科育人价值的集中体现。普通高中物理课程标准（2017版）指出：“引导学生经历物理概念的建构过程和物理规律的形成过程，是发展科学思维的重要途径。[ 3 ] ”只有不断地追溯概念规律的形成过程才能慢慢领悟物理思想方法，逐步形成知识体系，形成终身发展的观念。

物理概念的教学是基于实验、观察、逻辑分析，概括物质运动共同的相互的本质特征和规律。物理概念是客观的物理规律在人脑中的反映，是学生进行简约、概括的物理思维的基础。物理学原理、规律、定律、定理都是基于物理概念的基础上总结出来的，而物理学原理、规律、定律、定理会反过来加深对概念的进一步理解。物理概念的生成、规律的形成是辩证、抽象的过程，不能一蹴而就。

物理教学应该包含明了、联合、系统、方法四个过程。通过生产、生活、实验真实情境或话题引发学生兴趣。联合学生前概念形成新的物理观念。创设体现物理观念和规律的本真模型，引导学生基于理论证据或实验证据进行科学推理。针对不同的观点进行质疑、批判、检验、修正，从而形成解决问题的一般方法。体会科学思维的魅力，提升科学探究的好奇心。

3  基于统觉理论的物理核心素养落实

教师可以利用统觉理论，选择学生生活中已有的经验或前概念，激发学生的兴趣，通过明了、联合、系统、方法等过程构建物理概念，形成物理规律。下面以鲁科版2020年7月第1版必修三第4章第1节“闭合电路欧姆定律教学”为例，抛砖引玉。

3.1  明了——提出问题，引起学生兴趣

引起学生注意，激发学生兴趣，激发学生内驱力，是落实学生核心素养第一步。学生课堂开始的情绪导向，将影响整个课堂效果。

如图1所示，用新电池，让学生根据初中知识判断将开关逐个闭合灯泡亮度变化情况，答案“变暗”“不变”“犹豫”占比相当，实验结果与初中预想差不多，说明学生对前概念还是有比较清楚的认识。将电源换一组电池，再演示，随着开关逐个闭合，灯泡亮度变暗。

3.2  联合——矛盾冲突，形成新知期待

教学应当从情境兴趣出发，当情境兴趣碰到不同于自己所思所想的信息时，就会产生差异冲突就会引起心理失衡，为消除这种心理失衡就会想着探索新的信息。[ 4 ]实验现象与学生前概念产生冲突，形成反差对比，引发学生进一步探索的欲望，新电池组实验与初中所学基本一致，旧电池组实验会有很明显的差别。对比电路结构，分析问题存在，归因电池导致。 引导学生进行全电路结构的认识，用电器、外电路、外电阻、外电压（路端电压），电源、内电路、内电阻、内电压。内电阻与外电阻程串联关系，那么内外电压有什么关系。从整体的视角引导学生清晰认识电路，促进学生形成全电路物理观念。

3.3  系统——学科统整，实验探究

学科统整说装置，如图2，原电池，槽内装比重1.26 g/cm3稀硫酸，电源正（铜）负极（锌）与稀硫酸组成的系统发生化学反应，方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，铜板附着气泡为氢气，化学反应释放能量转化为电能;正负极与电流表、电阻箱串联形成闭合回路V3接在正负极两端，测量外电阻的电压;与正负极相邻的有两根探针与V4相连。电源里面是电解质，也是导体，也有相应的电阻为内电阻，两探针之间不发生化学反应，电压表测量对应的内电压。

实验探究找证据，外电阻变化，引起外电压变化，而这个变化是不是跟内电压有关，外电压减少，内电压是否会增加。

实验准备讲素养：电源配制溶液，取量96.15 mL浓硫酸稀释至400 mL。电源使用前充电，新电池恒流充电电流100 mA，充电60 h，电压可达2.1 V;旧电池，极板用清水清洗后充电36 h可用。数学字化信息系统实验室（DIS），电脑软件安装，配备硬件实验数据采集器，电压传感器2个、电流传感器1个，其它电阻箱1个，开关1个。

实验探索收证据：实验过程进行DIS信息数据收集，培养学生应用工具进行数据收集，进行反思性思维，培养学生必备品格和关键能力。如2图，V3测的电阻两端的电压（即外电压），V4接在两跟探棒之间，测量的是内电压。连接电路后，通道2连接电流传感器，通道3和4连接电压传感器分别测量内电压U4和外电压U3。使电阻箱电阻逐渐增加，采集相应数据如表1。

从采集数据分析可知，随着外电阻增大，外电压增大，内电压减小，内外电压基本保持不变。

3.4  方法——科学思维，类比分析

在静电场中，只有电场力做功的情况下，电场力做正功，动能Ek增加，电势能EP减少，总能量E=Ek+EP不变。类比静电场中电势能跟动能的相互转化，但总和保持恒定，由外电压跟内电压之和是一个常数，即E=U3+U4，引入电动势的概念，这样学生就不会感觉突然。在比如电场强度的概念等都是常数定义法引出的。最后在从能量的角度加以解释，自然地引出：“电源电动势，电源没有接入用电器时电源两端的电压”，“电源电动势，近似等于电压表直接接到电源两端时的电压”。呼应引入实验的感性兴趣，发展学生理性兴趣。让学生应用辩证联系的观点看问题，理解全电路与部分电路的关系，真正理解闭合电路欧姆定律。普通高中物理课程标准（2017版）侧重于理解闭合电路欧姆定律，从学习进阶的角度单纯理解电动势有很大难度，在处理闭合电路欧姆定律的时候轻概念教学是合理的。

总之，统觉看作是由当前物理现象所引起的心理活动和过去知识、经验的联系，从而提高意识紧张度、清晰度的心理作用，激发学生理性兴趣。做到旧观念和新观念相互融合，理论和实际统整应用。引导学生承认矛盾，分析矛盾，解决矛盾，注重过程发展，让核心素养在统觉的过程中慢慢落实。

参考文献：

[1] 赫爾巴特.普通教育学[M].北京： 人民教育出版社， 2019：111.

[2] 易忠兵.基于统觉理论的抽象概念激趣[J].中学物理，2008 （11） .

[3] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京： 人民教育出版社， 2018.

[4] 钟启泉.教学心理学十讲[M].上海： 华东师范大学出版社， 2020：49.