試析三種類型物理知識的教學視角

英國哲學家懷特海曾經(jīng)指出：“要使知識充滿活力，不能使知識僵化，而這是一切教育的核心問題”[1]。但現(xiàn)實中的許多教學，卻存在無視知識的類別，采用僵化的教學方式，致使知識失去活力。“教育的全部目的就是使人具有活躍的智慧”[2]。知識僅僅是已經(jīng)獲得并儲存起來的學問；而智慧則是運用學問去指導改善生活的各種能力。因為智慧是指向人的實踐的，能為解決實際問題提供幫助的；智慧又是指向生活的，“是應用已知的去明確地指導人生事物之能力”[3]；智慧還是個性化的，是個體自由發(fā)展、主體性得以彰顯的前提。要使教學變成使學生智慧起來的過程，首要的任務就是明確教學內(nèi)容——知識的本質(zhì)及類型。正如英國哲學家維特根斯坦所說：“洞見或透識隱藏于深處的棘手問題是艱難的，因為如果只是把握這一棘手問題的表層，它就會維持原狀，仍然得不到解決。因此，必須把它‘連根拔起’，使它徹底地暴露出來；這就要求我們開始以一種新的方式來思考。”[4]所以，根據(jù)不同類型的知識，依據(jù)學生對不同類型知識掌握的特點，采用不同的教學方式才是知識教學的應然狀態(tài)。

一、不同類型的知識應該采用不同的教學方式

南宋詩人陸游在《冬夜讀書示子聿》中曾提到“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。意思是說從書本上得到的知識終歸是淺薄的，最終要想認識事物或事理的本質(zhì)，還必須親身實踐。這體現(xiàn)在教學中，一方面是要讓學生形成一種對待知識的嚴謹態(tài)度；另一方面，對于不同類型的知識要采用不同的教學方法。按不同的標準，知識有不同的類型[5]。在中學階段，按涉及的知識的學習特點，可以將知識分為事實性知識、方法性知識和價值性知識。事實性知識實際上是一種描述性的知識，旨在通過一定的概念符號和數(shù)量關系反映自然界所存在的一些事實。學生只要通過閱讀或教師講授就能掌握事實性知識，是“學得”的過程。方法性知識是一種綜合運用概念、規(guī)律解決一定問題的策略、程序或方法。方法性知識需要通過實踐、體驗才能領會，是“習得”的過程。價值性知識是基于學習經(jīng)驗的一種體悟，是認識世界的一種視角、理解世界的一種信念，是進一步深入研究自然規(guī)律的動力源泉。價值性知識需要學生去“悟得”。悟是需要學生在特定的情境下體察要意，是個體經(jīng)驗被激活的過程，是理解、吸納、建構(gòu)科學思想方法、規(guī)律認知的過程，是融進了學生的人格、氣質(zhì)、品行和思想的過程，最終實現(xiàn)自己能動的創(chuàng)造和發(fā)現(xiàn)的感應和領悟。因此，價值性知識就是“心中悟出始知深”的過程。只有用心感悟，才能最終沉淀到學生的內(nèi)心深處，形成一種信念、一種素質(zhì)、一種能力，伴其一生，受用一生。

二、三種類型知識的特點及教學策略

1.事實性知識：紙上得來終覺淺

比如力是表示物體間的相互作用，速度表示物體運動的快慢，位移表示物體位置的變化，功表示力在空間積累的效果等，這些都是事實性的知識。事實性知識是一種表象性的知識，是回答“是什么”的知識。事實性知識適宜的學習方式是理解、記憶、再現(xiàn)、判斷，適宜的教學方式是“授受式”。在事實性知識教學過程中，學生是被動的，學習的結(jié)果容易被遺忘。因此這種類型的知識需要重復，以不斷強化學生關于此種類型知識的記憶。

【教學案例1】（必修2第六章第1節(jié)：行星的運動）

在學生閱讀教材的基礎上，教師介紹了人類關于地心說、日心說的認識歷史，介紹了第谷、開普勒在天文學方面的貢獻，重點清楚地講授了開普勒三定律。然后就布置幾道和開普勒三定律相關的習題讓學生進行當堂訓練，以鞏固學生關于開普勒三定律的學習結(jié)果。

現(xiàn)在物理教學中，普遍存在的現(xiàn)象是將各種類型的知識都采用單一的“授受式”教學方法，即忽略知識的類型而僅憑教師對于知識的先驗性的理解進行無變通性地教。除了事實性知識之外，方法性知識和價值性知識也都試圖通過教師“清楚”地講來讓學生掌握。在這樣的教學過程中，學生很難將方法性知識和價值性知識內(nèi)化為自己的知識，教學效果自然是低效的，甚至是無效的。而當教師發(fā)現(xiàn)學生在部分知識的學習過程中存在障礙和困難時，往往意識不到是教學方法和知識類型的不匹配造成的，所做的就是通過更多的習題來幫助學生強化這些知識。結(jié)果就產(chǎn)生了兩種現(xiàn)象：一是教學中以講代做、以講代悟，課堂中講風盛行，以講的是否清楚作為課堂教學是否有效的重要判斷依據(jù)，課后再通過大量的習題訓練（即“題海戰(zhàn)術”）來鞏固知識學習；二是在教與學的關系中，學生屬于弱勢群體，因為學生無法決定教學過程中的教的方式，也就無法決定自己學的方式。學生在單一的“授受式”教學方式下，缺乏方法性知識和價值性知識的有效學習方法，只能被動地通過高投入、高消耗來提升知識的學習效果。缺乏解釋、推理、運用、操作、拓展的方法性知識的學習過程，缺乏對價值性知識的體驗、反思、取舍等，這樣就很難形成一種有效的學習，也很難形成一種價值追求與科學信仰。這也許是單一的授受式教學方式最值得擔憂的地方。

2.方法性知識：絕知此事要躬行

比如牛頓運動定律、動能定理、萬有引力定律等，都是方法性知識。方法性知識是一種需要意會的知識，是回答“為什么”的知識。方法性知識適宜采用的學習方式是解釋、推理、運用、操作、拓展。在方法性知識的學習過程中，需要學生能主動探究，這樣獲得的方法性知識才比較穩(wěn)定，不易遺忘。方法性知識適宜采用探究式的教學方式。

【教學案例2】（必修2第六章第4節(jié)：萬有引力理論的成就）

本節(jié)內(nèi)容中，教材給出了如下描述：“地球的質(zhì)量是多少？這不可能用天平稱量，但是可以用萬有引力定律來‘稱量’。若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，地面上質(zhì)量為m的物體所受的重力mg等于地球?qū)ξ矬w的引力?！比舭唇滩乃枋龅膬?nèi)容教學，就是“告訴”學生這樣一個結(jié)論，也就是進行了一個關于“事實性知識”的教學。但“地面上質(zhì)量為m的物體所受的重力mg等于地球?qū)ξ矬w的引力”這一知識是有前提的，即“不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響”，為什么要“不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響”，就需要在教學中進行探究。這樣的探究過程也就使該知識由“事實性知識”轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺椒ㄐ灾R”的教學。

師：現(xiàn)在我們探究如何“利用萬有引力定律來‘稱量’地球的質(zhì)量”。若將一物體放置在地球表面，則該物體受到幾個力的作用？

生：受到重力和支持力兩個力的作用。

師：這兩個力之間的關系如何？

生：是一對平衡力。

師：若考慮地球自轉(zhuǎn)，則該物體在做什么運動？

生：隨地球自轉(zhuǎn)而做圓周運動。

師：那么物體所受的這兩個力還是平衡力嗎？

生：（疑惑）若是平衡力，則物體做圓周運動的向心力來源是什么？若不是平衡力，則與已有的認知相矛盾。

師：按照萬有引力定律，地球與物體之間應該存在萬有引力，那么為什么說物體只受到重力和支持力呢？重力的產(chǎn)生原因是由于地球的吸引，那么，重力和萬有引力之間的關系如何？

生：原來我們沒有萬有引力方面的知識，認為物體只受到重力和支持力?，F(xiàn)在我們知道地球表面的物體實際受到地球的萬有引力和地面的支持力。這兩個力的合力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運動的向心力。

師：不錯?，F(xiàn)在我們定量地計算一下萬有引力、支持力和向心力。不妨假設一個質(zhì)量為1Kg的物體放置在地球表面。地球是一個橢球體，極地半徑為6357Km，赤道半徑為6378Km?？梢姡谟嬎阋蟛惶叩那闆r下，可以將地球看成半徑為6400Km的球體。當物體放置在地球表面不同位置時，受力會有哪些差異？

生：物體放在地球表面不同緯度處，受到地球的萬有引力大小相同，但隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運動的軌道半徑不同，所需的向心力也不同。

師：不妨設物體放置在地球表面某一任意緯度處，則物體所受萬有引力和向心力的關系如何？

生：如圖1所示，物體所受萬有引力和向心力的關系應該為

師：物體處在地球不同位置，萬有引力大小和向心力大小如何？萬有引力的另一個分力F分具有什么物理意義？

生：因為將地球近似看做球體，所以物體在地球不同位置，所受萬有引力大小均相等；而向心力F向=m？棕2r，物體在地球表面不同位置，角速度相等，越靠近赤道，圓周運動半徑越大，所需向心力就越大。萬有引力的另一個分力F分應該就是物體受到的重力。

師：當物體處在赤道上時，所受到的向心力、萬有引力和重力之間關系又如何？

生：物體在赤道上時，如圖2所示，萬有引力、向心力和重力三者在同一條直線上，他們之間的關系就是：F萬=F向+F分。且

F向=m？棕2R=1×（）2×6400×10-3N≈0.04N

F分=G=mg≈10N

師：由此可見，越往兩極，物體隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運動所需的向心力越小，萬有引力大小越接近物體所受到的重力。在精度要求不太高的前提下，我們可以得出什么結(jié)論，這一結(jié)論的前提是什么？

生：若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，地面上質(zhì)量為m的物體所受的重力mg等于地球?qū)ξ矬w的引力。

師：那么，物體在地球表面所受到的力嚴格意義上如何？在近似情況下又如何？

生：在考慮地球自轉(zhuǎn)的情況下，物體在地球表面受到萬有引力和地面支持力，兩者的合力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力，此時重力是萬有引力的一個分力；在不考慮地球自轉(zhuǎn)的情況下，物體在地球表面受到萬有引力和地面支持力，兩者的合力為零，此時也可以說物體受到的重力等于萬有引力。

諸如教材中這樣的內(nèi)容，若僅按教材所描述的一帶而過，只能將這些知識“告訴”學生，學生只能“學得”這些正確的結(jié)論。學生關于此類知識的掌握僅停留在“記住”層面，缺乏方法支撐，學生獲得的能力是單薄的，若要鞏固這些知識只能通過大量的習題訓練來完成，這就是無視方法性知識的特點采用單一的“授受式”教學的后果。

3.價值性知識：心中悟出始知深

比如關于牛頓三定律的普適性，萬有引力定律的簡潔性，電磁規(guī)律的對稱性等都屬于價值性知識的范疇。價值性知識具有內(nèi)斂性的特點，適宜采用的學習方式是體驗、反思、取舍、定向、創(chuàng)造、信仰，適宜采用的教學方式是引導學生去體悟。學生獲得了價值性知識，就形成了一種學科信念，獲得了學科繼續(xù)學習的動力。

【教學案例3】（必修2第六章第1節(jié)：行星的運動）

本節(jié)內(nèi)容主要是事實性知識，采用教學案例1的方法也無可厚非。但若采用下面的教學方法，學生關于行星運動的特點不再是簡單的記憶，學習過程中有了推理、歸納，有了方法的支撐，學習效果必定會得到改善。

師：以下是太陽系八大行星的有關參數(shù)，從中能發(fā)現(xiàn)哪些規(guī)律？

生：行星的軌道半徑越大，公轉(zhuǎn)周期越大。

師：能否找出其中的定量關系呢？

生：可以將這些數(shù)據(jù)輸入到excel中，借助于excel的運算功能來嘗試性地找出有關規(guī)律。運算結(jié)果表明，各行星繞太陽運動軌道半徑的三次方與其公轉(zhuǎn)周期的平方的比值幾乎相等，而比值與行星的質(zhì)量和體積無關。如下表。

師：這就是開普勒當年得到的第三定律，也稱之為周期定律?，F(xiàn)在我們有了計算機輔助系統(tǒng)，運算起來便捷多了。開普勒的第一、第二定律是在1609年得到的，而開普勒第三定律卻又歷經(jīng)了10年，在1619年才歸納出來。

這樣的教學過程，不再是簡單的告訴，學生有了思考、參與、計算。這樣得到的知識學生不可能輕易地遺忘。同時，該教學過程中教師描述了開普勒發(fā)現(xiàn)第三定律的艱辛，不必再加以渲染和強化，學生也能體悟到科學規(guī)律發(fā)現(xiàn)的曲折性與艱巨性，感染一種百折不撓的科學探索精神。學生多次經(jīng)歷這樣的不露痕跡的體悟，久而久之價值觀就會逐漸構(gòu)建起來，科學信念就會建立起來，這就是價值性知識的力量。

參考文獻

[1] [英]懷特海.教育的目的.徐汝舟譯.北京：三聯(lián)書店，2002.

[2] 靖國平.“轉(zhuǎn)識成智”：當代教育的一種價值走向.教育研究與實驗，2002（3）.

[3] [美]杜威.人的問題.上海：上海人民出版社，1965.

[4] [法]布迪厄.實踐與反思———反思社會學導引.李猛，李康譯.北京：中央編譯出版社，1998.

[5] 韓吉珍.知識的類型及其教學方式.教育理論與實踐，2009（11）.