高中物理概念性習(xí)題設(shè)置研究

金 晶 張 磊 馮 哲 石明宇

（山東師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院 山東 濟南 250014）

李國棟

（淄博臨淄區(qū)高陽中學(xué) 山東 淄博 255432）

中學(xué)生解物理習(xí)題時，常常只顧求解答案，不重視對概念的理解，遇到新情境時，只能套用公式，不能融會貫通.歸根結(jié)底，是學(xué)生沒有掌握物理知識的本質(zhì).合理地使用概念性習(xí)題，可促進學(xué)生對物理知識本質(zhì)的掌握，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣.本文通過對比美國和我國選用率最高、最具代表性［1］的兩套教科書——美國的《物理：原理與問題》［2］（以下簡稱《原理與問題》）和我國現(xiàn)行人教版的《普通高中課程標(biāo)準實驗教科書·物理》［3］（必修1，2和選修3，以下簡稱人教版《物理》）的習(xí)題編排，研究概念性習(xí)題的設(shè)計、設(shè)置和作用，為我國概念性習(xí)題的編排設(shè)置提供借鑒.

1 概念性習(xí)題的概念界定

1.1 概念性習(xí)題的定義

概念性習(xí)題（文中概念性習(xí)題皆指高中物理概念性習(xí)題）是相對于以問題解決為目的的習(xí)題來定義的.其界定為能揭示物理知識本質(zhì)屬性，不涉及數(shù)學(xué)定量計算，只是對概念的理解或應(yīng)用，不需要多次轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)化才能得出答案的，以促進學(xué)生理解和掌握概念為目的的一系列習(xí)題.概念不只包括物理概念，還指物理規(guī)律、定律、原理等.如根據(jù)數(shù)據(jù)直接作圖或者根據(jù)圖像直接讀圖，屬于對圖像概念的檢驗.

1.2 概念性習(xí)題的分類

為了清晰地表達出概念性習(xí)題的含義，文中將兩套教材有關(guān)運動學(xué)（《原理與問題》中第二、三章，人教版《物理》中必修1的第一、二章）的習(xí)題進行了統(tǒng)計（表1），并將概念性習(xí)題進行如下分類.

（1）直接根據(jù)概念求結(jié)果

運用相關(guān)概念直接判斷或解答，不要求詳細闡述.根據(jù)布盧姆將認知目標(biāo)按認知過程維度的分類，要求學(xué)生對概念的掌握達到記憶水平.如表1中，人教版《物理》例1，只需學(xué)生能夠判斷出是屬于“位移”還是“路程”，不用解釋說明；《原理與問題》例4，只需學(xué)生根據(jù)所給情境做出位移－時間圖像，不需說明過程.

（2）由結(jié)果論原因

判斷題目情境呈現(xiàn)的結(jié)果正確與否，答題過程中要求對概念的內(nèi)容和內(nèi)涵進行復(fù)述，對概念進行深入的辨別.根據(jù)布盧姆將認知目標(biāo)按認知過程維度的分類，要求學(xué)生對概念的掌握達到理解、運用、分析或評價中的任意一個水平.如表1中，人教版《物理》例2，學(xué)生需根據(jù)題目情境進行判斷，分析是否符合加速度的特征，再做出正確的舉例；《原理與問題》例5，呈現(xiàn)了兩個位移矢量的不同的結(jié)果，學(xué)生要對位置矢量概念的形成過程進行分析，才能得出正確結(jié)論.

（3）兼具以上兩者特點的混合型

既要求學(xué)生根據(jù)概念得出正確的結(jié)論，又要求解釋說明.根據(jù)布盧姆將認知目標(biāo)按認知過程維度的分類，要求學(xué)生對概念達到理解、運用、分析或評價甚至創(chuàng)造中的任意一個水平.

可以看出，第一類概念性習(xí)題更為注重結(jié)果，第二類更加注重過程，第三類兩者兼具.每一類概念性習(xí)題要求學(xué)習(xí)者達到的認知目標(biāo)不一樣，從第一類到第三類漸次加深.

表1 兩套教材運動學(xué)概念性習(xí)題的設(shè)置及舉例

1.3 兩套教材概念性習(xí)題編制的相同點和不同點

（1）從表1可見，兩套教材對概念題的編制，都注重將概念納入實際情境，聯(lián)系實際提出問題.人教版《物理》傾向于將創(chuàng)設(shè)的情境直接描述出來，而《原理與問題》創(chuàng)設(shè)的情境則更具體，更具有操作性.如例4和例5所創(chuàng)設(shè)的情境呈現(xiàn)了概念的形成過程，且操作性較強，直觀形象，更符合學(xué)生的思維水平.

（2）從各類概念性習(xí)題的數(shù)量來看，《原理與問題》每類題都有一定的數(shù)量，第一類最多，第二、三類較少.人教版《物理》則大部分為第一類，第二、三類很少甚至沒有.

2 概念性習(xí)題的設(shè)計編制

通過上述分析，針對我國概念性習(xí)題設(shè)計存在的不足，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)的特點，文中對概念性習(xí)題的編制提出以下建議.

（1）創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生生活的簡單、具有操作性的情境.情境通俗、具體且反映出概念的形成過程，學(xué)生才容易理解，容易將物理與實際聯(lián)系起來.概念性知識屬于陳述性知識，其教學(xué)策略之一就是要吸引學(xué)生的注意力［4］.創(chuàng)設(shè)直觀、形象的情境，更容易吸引學(xué)生，引起學(xué)生情感上的共鳴，而記住與個人某種感受有聯(lián)系的詞比無感情色彩的詞要容易得多［5］，因此，創(chuàng)設(shè)簡單情境更能發(fā)揮概念性習(xí)題的作用，也更易于學(xué)生的記憶.同時，形象的情境，利于學(xué)生建立物理形象，促進學(xué)生形象思維的發(fā)展.對比表1的例子可以看出，情境更具操作性的題目，能更好地引導(dǎo)學(xué)生理解概念.

（2）從概念的定義、對象、范圍和特例等方面設(shè)定題目，呈現(xiàn)概念的具體形成過程，體現(xiàn)操作性；著重學(xué)生較難理解的概念的特性和易忽略的方面，以概念習(xí)題的形式呈現(xiàn)，幫助學(xué)生辨別理解，減少解題時出錯的概率.如位置矢量，學(xué)生易忽略原點的選取和方向的相對性，《原理與問題》例5通過位置矢量的形成過程設(shè)定情境，形象、直觀且利于學(xué)生理解.

3 兩套教材的習(xí)題設(shè)置

3.1 兩套教材習(xí)題位置和欄目設(shè)置簡介

《原理與問題》的習(xí)題包含5個欄目即知識點后設(shè)有“練一練”，部分知識點后有“挑戰(zhàn)性問題”（每章有一題），每節(jié)后有“本節(jié)復(fù)習(xí)題”，每章后有“測評”和“標(biāo)準化測試”.

人教版《物理》的習(xí)題為每小節(jié)之后有“問題與練習(xí)”，未設(shè)章后總復(fù)習(xí)題.

兩套教材習(xí)題位置和數(shù)量如表2.

表2 兩套教材習(xí)題位置及數(shù)量

3.2 兩套教材各欄目習(xí)題簡介

（1）《原理與問題》的“練一練”、“本節(jié)復(fù)習(xí)題”主要包括問題解決型和概念性習(xí)題；“挑戰(zhàn)性習(xí)題”為問題解決型習(xí)題；“標(biāo)準化測試”要求學(xué)生計時測試，因此本文未將其列入討論范圍；“測評”為每章后的總習(xí)題，題量最大，分類明顯，分為繪制概念圖、理解概念、應(yīng)用概念、問題解決、復(fù)習(xí)提高、理性思維、科技寫作、日積月累8個子欄目，題量如表3所示.

表3 “測評”各子欄目習(xí)題數(shù)量及所占比例

表3中，繪制概念圖即繪制本章各概念、規(guī)律等相關(guān)的思維導(dǎo)圖；理解概念、應(yīng)用概念是有關(guān)概念分析的習(xí)題，以使學(xué)生掌握概念為目的；問題解決、復(fù)習(xí)提高是需要計算的習(xí)題，以訓(xùn)練學(xué)生解決問題為目的；理性思維集應(yīng)用型、分析型等問題解決型習(xí)題于一身；科技寫作即根據(jù)一個物理主題收集資料進行寫作；日積月累編排的是已學(xué)過章節(jié)的問題解決型習(xí)題.

（2）人教版《物理》的“問題與練習(xí)”是教材專門的習(xí)題欄目，包含各類型的習(xí)題，無分類設(shè)置，不同章節(jié)的題型不固定，平均每個小節(jié)后有3～4道題.

3.3 兩套教材概念性習(xí)題設(shè)置的異同

（1）兩套教材都很重視概念性習(xí)題的設(shè)置.表4是兩套教材所有習(xí)題中概念性習(xí)題的數(shù)量情況，兩套教材概念性習(xí)題的比重都超過了.

表4 兩套教材概念性習(xí)題數(shù)量

續(xù)表

（2）兩套教材概念性習(xí)題設(shè)置不同.首先，《原理與問題》每一個習(xí)題欄目都有概念性習(xí)題，還設(shè)有專門的概念性習(xí)題的子欄目，從表3可見，僅“測評”欄目中，設(shè)置了繪制概念圖、理解概念、應(yīng)用概念3個子欄目.人教版《物理》沒有將習(xí)題分類，也未分欄目設(shè)置概念性習(xí)題，概念性習(xí)題在有些章節(jié)多，有些章節(jié)少.雖然人教版《物理》概念性習(xí)題占章節(jié)總習(xí)題的45.23%，但其總習(xí)題量為597題，僅是《原理與問題》的，可見，人教版《物理》概念性習(xí)題的數(shù)量實際很少.

4 設(shè)置概念性習(xí)題的作用

兩套教材雖然設(shè)置概念性習(xí)題有所不同，但都非常重視概念性習(xí)題的運用，筆者認為因概念性習(xí)題有其獨特的優(yōu)點.

（1）概念性習(xí)題督促學(xué)生思考知識點的本質(zhì)，有助于改善學(xué)生解題只重結(jié)果不重過程的現(xiàn)象.概念性習(xí)題不涉及計算，可以排除數(shù)學(xué)計算對學(xué)生思維的分散，專注于對概念的理解.學(xué)生在解決概念性習(xí)題（尤其是第二、三類概念性習(xí)題）的過程中，必然要對概念的涵義和形成過程進行深入探究，從而促進學(xué)生理解概念，改變學(xué)生為做題而做題的知其然而不知其所以然的狀態(tài).

（2）概念性習(xí)題有助于程序性知識的建立.概念性習(xí)題本質(zhì)上是檢驗學(xué)生是否掌握陳述性知識的習(xí)題，通過完成概念性習(xí)題，能加深學(xué)生對陳述性知識的理解.而陳述性知識的獲得是學(xué)習(xí)程序性知識的基礎(chǔ)［6］，因此，概念性習(xí)題的設(shè)置能促進學(xué)生程序性知識的獲得.

（3）概念性習(xí)題有助于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的良好習(xí)慣和方式，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí).概念性習(xí)題不是只用公式就有可能正確解決的習(xí)題，學(xué)生必須通過思考概念的本質(zhì)涵義來完成習(xí)題，即概念性習(xí)題可以從習(xí)題的編制上改變學(xué)生思維的惰性，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)的積極性；同時，概念性習(xí)題涉及概念的各個方面，可以作為材料引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí).

（4）概念性習(xí)題促進學(xué)生思維能力的良好發(fā)展.根據(jù)Ceci等提出的“知識－過程相互作用模型”，各種過程（編碼、量化、抽象、視覺化等）在認知中進入各個知識領(lǐng)域（相關(guān)陳述性知識的總體）；而某一領(lǐng)域知識結(jié)構(gòu)的精致化程度影響編碼等微觀過程的效率，反過來，它又制約思維和推理等宏觀水平的行為［6］.即知識的掌握和認知過程是相互促進的，學(xué)生真正掌握了物理知識的內(nèi)涵，能夠促進學(xué)生智力的發(fā)展，促進其更好地解決物理問題.專門化知識越豐富，掌握得越牢固，專門記憶的質(zhì)量也越高［4］，物理概念性知識掌握得越牢固，越有助于物理的學(xué)習(xí).

5 概念性習(xí)題的應(yīng)用啟示

通過對比兩套教材對概念性習(xí)題的設(shè)置，以及對概念性習(xí)題作用的研究，現(xiàn)提出以下建議.

（1）我國教材應(yīng)對概念性習(xí)題進行專門設(shè)置，增加概念性習(xí)題的數(shù)量.新課改提倡要轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式.因此，建議將習(xí)題進行分類設(shè)置，并專門設(shè)置概念性習(xí)題的欄目，增加習(xí)題數(shù)量.

（2）根據(jù)概念的不同認知目標(biāo)合理設(shè)置每個類型概念性習(xí)題的數(shù)量.

（3）運用概念性習(xí)題輔助物理課堂教學(xué).親身探討概念的形成過程能幫助學(xué)生掌握概念的內(nèi)涵，有效避免學(xué)生死記硬背的機械記憶.

（4）將概念性習(xí)題作為學(xué)生課前、課后及復(fù)習(xí)時自主學(xué)習(xí)的引導(dǎo)性材料.能提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效率和積極性.

1 袁博.中美高中物理教材的比較研究（碩士學(xué)位論文）.山東師范大學(xué)，2011

2 （美）齊澤維茨，等著.錢振華，等譯.物理：原理與問題.杭州：浙江教育出版社，2008

3 人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準實驗教科書 物理.北京：人民教育出版社，2010

4 張景煥.教育心理學(xué).濟南：山東人民出版社，2010

5 （俄）維果茨基著.龔浩然，許高渝，潘紹典，劉華山譯.教育心理學(xué).杭州：浙江教育出版社，2003

6 辛自強.問題解決與知識建構(gòu).北京：教育科學(xué)出版社，2005