基于緘默知識(shí)理論的物理STS教學(xué)探討
楊 靜吳 偉
(南京師范大學(xué) 教師教育學(xué)院江蘇 南京210000)
摘 要:緘默知識(shí)在實(shí)際教學(xué)中扮演著重要角色.對(duì)于我國(guó)現(xiàn)行的滲透式物理STS教學(xué),其情境性和實(shí)踐性的特點(diǎn)使得教學(xué)中的緘默知識(shí)更容易與學(xué)生頭腦中的緘默知識(shí)產(chǎn)生共鳴,這對(duì)于教學(xué)的有效展開和學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的鍛煉都有積極作用.本文旨在通過探究基于緘默知識(shí)理論的物理STS教學(xué)模式,對(duì)于現(xiàn)今STS教學(xué)提出一些建議和看法.
關(guān)鍵詞:緘默知識(shí)STS教育物理教學(xué)建議
作者簡(jiǎn)介:楊靜(1991-),女,在讀碩士研究生,物理課程與教學(xué)方向.
通訊作者:吳偉(1964-),男,博士,教授,主要從事物理課程與教學(xué)研究.
收稿日期:(2015-06-01)
1緘默知識(shí)理論概述
緘默知識(shí)最早是由英籍猶太裔物理化學(xué)家和思想家邁克爾·波蘭尼(Michael Polanyi)于1958年在《人的研究》一書中從哲學(xué)領(lǐng)域提出的.他認(rèn)為:“人類有兩種知識(shí).通常所說的知識(shí)是用書面文字或地圖、數(shù)學(xué)公式來表述的,這只是知識(shí)的一種形式.還有一種知識(shí)是不能系統(tǒng)表述的,例如我們有關(guān)自己行為的某種知識(shí).如果我們將前一種知識(shí)稱為顯性知識(shí)的話,那么我們就可以將后一種知識(shí)稱為緘默知識(shí)(或隱性知識(shí)).”[1]簡(jiǎn)單來說,當(dāng)我們認(rèn)識(shí)一個(gè)人的臉,可以在成千上萬張臉中辨認(rèn)出這張臉,但是通常卻說不出是如何認(rèn)出這張臉的,這就是緘默知識(shí).波蘭尼提出的最著名的認(rèn)識(shí)論命題為:“我們所認(rèn)識(shí)的多于我們所能告訴的”,即我們通過認(rèn)識(shí)活動(dòng)所獲得的所有知識(shí)都包括“顯性知識(shí)”和“緘默知識(shí)”兩種知識(shí).此外,波蘭尼結(jié)合科學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程指出:緘默知識(shí)在確定科學(xué)問題、嘗試分析和解決問題、科學(xué)理論的論證過程中都起著重要作用.類似于“冰川”模型,顯性知識(shí)浮出海面,主要指事實(shí)與原理的知識(shí)(是什么、為什么);而緘默知識(shí)在海面以下托起整座冰山,本質(zhì)上是理解力和領(lǐng)悟(怎么想、怎么做)[2].因此,緘默知識(shí)是顯性知識(shí)的基礎(chǔ).相對(duì)于顯性知識(shí)的存于書本等可編碼(邏輯性)、可傳遞(共享性)、可反思(批判性)的特點(diǎn),緘默知識(shí)的特殊性在于:
(1)鑲嵌于個(gè)體經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)之中,是情境性的、個(gè)體化的、且常是不可言傳的;
(2)不能以正規(guī)形式加以傳遞;
(3)不能被加以批判性反思[3].
實(shí)際教學(xué)包含了豐富的緘默知識(shí).教師在課堂教學(xué)過程中,能說清楚的知識(shí)很少,學(xué)生得到的絕大多數(shù)是緘默知識(shí),傳統(tǒng)教學(xué)中,教師往往重視顯性知識(shí)的掌握而忽視緘默知識(shí)對(duì)教學(xué)的影響,造成教學(xué)活動(dòng)中,緘默知識(shí)自發(fā)地對(duì)顯性知識(shí)學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響,而這種影響可以是輔助性的,亦可以是干擾性的.長(zhǎng)期以來,學(xué)生從環(huán)境中獲取的顯性知識(shí)與緘默知識(shí)是并存的,有調(diào)查表明,70%的學(xué)生已經(jīng)意識(shí)到自己存在緘默知識(shí),面對(duì)越是復(fù)雜的物理知識(shí),緘默知識(shí)的作用越大.學(xué)生由于生活環(huán)境、經(jīng)驗(yàn)和社會(huì)文化背景的影響,在進(jìn)入課堂時(shí)頭腦中就已經(jīng)具備了一定的緘默知識(shí),這些知識(shí)因其生活性和實(shí)踐性常常內(nèi)化為學(xué)生緘默的認(rèn)知模式而被其無意識(shí)地運(yùn)用,在理論學(xué)習(xí)上表現(xiàn)為“前概念”,而在其他方面則表現(xiàn)出經(jīng)驗(yàn)式的行為方式,從這方面看,緘默知識(shí)支配著顯性知識(shí)的應(yīng)用和理解.我國(guó)將緘默知識(shí)理論與物理教學(xué)相結(jié)合的研究起步較晚(21世紀(jì)初),因此,尚需要進(jìn)一步的深入探討.
2中學(xué)物理STS教育中的緘默知識(shí)教學(xué)
STS是關(guān)于科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)和社會(huì)(Society)三者關(guān)系的教育.其特點(diǎn)包括:
(1)與日常生活、社會(huì)生活密切相關(guān),在日常生活中能具體應(yīng)用;
(2)把科學(xué)知識(shí)與本國(guó)、本地區(qū)的實(shí)際結(jié)合起來;
(3)重視與科學(xué)技術(shù)相關(guān)的重大社會(huì)問題[4].
當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)STS教育達(dá)成的共識(shí)是:希望通過STS教育促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成[5].其中提倡的參與性、探究性、綜合性等在新課標(biāo)中都有所體現(xiàn),因此,我國(guó)的中學(xué)物理教學(xué)中已經(jīng)開始注意STS教學(xué)內(nèi)容和思想的滲透,主要通過參與探究活動(dòng)提高學(xué)生科學(xué)技能和創(chuàng)新能力,通過物理人文史的介紹培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度,通過分析物理學(xué)在生活及科學(xué)前沿的技術(shù)應(yīng)用培養(yǎng)學(xué)生將理論聯(lián)系實(shí)際和應(yīng)用于實(shí)際的思維習(xí)慣等等.這其中所涉及的緘默知識(shí)相對(duì)于物理常規(guī)理論教學(xué)中的緘默知識(shí)可以說涵蓋更廣,易于與學(xué)生頭腦中的緘默知識(shí)產(chǎn)生共鳴,但是卻很少被教師或?qū)W生有所意識(shí).
通過近年來對(duì)滲透STS教育的探索,研究者們對(duì)于如何將STS教育理念有效地應(yīng)用于中學(xué)物理教學(xué)中都發(fā)表了自己的見解,其呈現(xiàn)形式基本可以歸納為:
(1)在課堂教學(xué)中滲透STS;
(2)活動(dòng)性教學(xué):以“參觀、調(diào)查、練習(xí)”為主的課外綜合實(shí)踐活動(dòng);
(3)實(shí)踐性物理探究式教學(xué)(課內(nèi)實(shí)驗(yàn)探究、小制作類設(shè)計(jì)活動(dòng)、匯報(bào)類合作學(xué)習(xí)活動(dòng)等);
(4)有關(guān)“STS”專題講座等[6].
由于STS教學(xué)內(nèi)容中具有實(shí)踐性和情境性特點(diǎn),其中的顯性知識(shí)往往更容易引起學(xué)生頭腦中的緘默知識(shí)的共鳴,避免了學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的知識(shí)學(xué)習(xí)與經(jīng)驗(yàn)脫節(jié)而產(chǎn)生斷點(diǎn)的現(xiàn)象,在教學(xué)過程中,如果教師留心注意或給學(xué)生更多的自主時(shí)間,可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生往往會(huì)暴露其緘默知識(shí)和緘默認(rèn)知模式,如果有效地利用或修正這類知識(shí),并啟發(fā)學(xué)生關(guān)注自身的緘默知識(shí),對(duì)于教學(xué)的有效展開和學(xué)生的綜合能力的提高都具有積極的作用,而物理STS教學(xué)就提供了一個(gè)基礎(chǔ).
3基于緘默知識(shí)理論的物理STS教學(xué)策略探討
3.1教學(xué)模式探討
基于以上分析,為了將基于緘默知識(shí)理論的STS教學(xué)思想付之實(shí)踐,下文對(duì)教學(xué)方式和模式進(jìn)行了一些設(shè)想.
在備課階段,教師需要分析和了解學(xué)生的已有緘默知識(shí),以及這些緘默知識(shí)會(huì)造成怎樣的影響,對(duì)于如何滲透和組織STS教育思想和內(nèi)容有清晰的安排,預(yù)留給學(xué)生適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和自主實(shí)踐學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),可以通過課前交流或談話等方式對(duì)學(xué)生的緘默知識(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè),以完善教學(xué)設(shè)計(jì),例如依據(jù)學(xué)生的緘默知識(shí)選擇更合理的例子或創(chuàng)設(shè)更恰當(dāng)?shù)那榫?,以學(xué)生常見的緘默知識(shí)為討論中心展開教學(xué),讓學(xué)生通過自己的緘默知識(shí)進(jìn)行問題解決或課堂爭(zhēng)辯等.
對(duì)于課堂階段,主要?dú)w納為以下3個(gè)步驟.
3.1.1創(chuàng)設(shè)情境
對(duì)于滲透STS教育的物理教學(xué)的一個(gè)有效的方式是創(chuàng)設(shè)合適的教學(xué)情境,力求讓學(xué)生在情境中回憶自身經(jīng)驗(yàn),提取并改造緘默知識(shí).物理課堂教學(xué)中,教師往往通過生活實(shí)例創(chuàng)設(shè)情境,對(duì)于探究類活動(dòng)或?qū)嶒?yàn)教學(xué),創(chuàng)設(shè)問題情境開展教學(xué),這里的問題必須具備有效性,例如體現(xiàn)學(xué)科特點(diǎn),具備基礎(chǔ)性、范例性;結(jié)合STS教學(xué)理念,具備綜合性、探究性、真實(shí)性;尊重學(xué)生個(gè)性差異,具有層次性;以結(jié)構(gòu)不良的呈現(xiàn)形式使得問題具備開放性等.
3.1.2概念的理解及問題的解決
情境中的學(xué)習(xí)便于學(xué)生興趣的激發(fā),學(xué)生為了解釋現(xiàn)象或解決問題,自發(fā)地提取頭腦中的緘默知識(shí),基于這些緘默知識(shí)和原有的不充分的顯性知識(shí)完成初步學(xué)習(xí),在這一過程中,教師一味地傳授顯性知識(shí)最終會(huì)導(dǎo)致知識(shí)的內(nèi)化失?。虼?,需要重新審視教師的引導(dǎo)作用的內(nèi)涵,并不是引導(dǎo)學(xué)生接收已定的顯性知識(shí),而是引導(dǎo)其用已有知識(shí)自發(fā)地改造和建構(gòu)新知識(shí).為此,課堂需要充分關(guān)注學(xué)生的主觀能動(dòng),常用的方法包括小組討論和協(xié)作:對(duì)于大問題,采用“拼圖”法,各個(gè)成員分工探究問題的不同方面,通過小組討論完成結(jié)論的合并;對(duì)于小問題,各個(gè)成員先獨(dú)立探究,最后通過小組討論完成結(jié)論的互補(bǔ).
3.1.3反思與完善
在解決問題的這一過程中,必然會(huì)暴露出學(xué)生緘默認(rèn)知的不足,因此,需要教師引導(dǎo)完善或辯駁修正學(xué)生原有的緘默知識(shí),方式包括教師引導(dǎo)式教學(xué)、學(xué)生分組討論或自主學(xué)習(xí)等,這是促進(jìn)元認(rèn)知的一個(gè)重要過程,學(xué)生如果單單經(jīng)歷了探究學(xué)習(xí)和問題解決,就只是完成了緘默知識(shí)的提取和放回,而很難引起關(guān)注和完善.因此,教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生反思解決問題的過程,“為什么這么想?”對(duì)于這一問題,學(xué)生往往的回答基于直覺經(jīng)驗(yàn)或不完整的顯性知識(shí)基礎(chǔ),但是,思考這一問題可以使學(xué)生開始關(guān)注問題的解決過程,關(guān)注自身緘默知識(shí)的存在,逐步培養(yǎng)學(xué)生善于反思的習(xí)慣,最終導(dǎo)致舊知識(shí)和方法的充分利用,以及新知識(shí)和新方法的產(chǎn)生和理解[7].通過內(nèi)在意識(shí),將緘默知識(shí)顯性化,通過新的知識(shí)學(xué)習(xí)補(bǔ)充和完善原有認(rèn)知,最終形成完備的個(gè)性化認(rèn)知體系.
3.2教學(xué)策略
高中《物理·必修2》第六章“萬有引力與航天”的內(nèi)容常被認(rèn)為是STS教學(xué)滲透的典型章節(jié),因此,下文主要以此為基礎(chǔ)針對(duì)不同的STS教學(xué)模式展開說明.
3.2.1課堂滲透STS式教學(xué)
“行星的運(yùn)動(dòng)”高中《物理·必修2》第六章第1節(jié)的內(nèi)容,很多教師往往通過閱讀或自學(xué)的方式一筆帶過,但是這部分內(nèi)容的可拓展性很強(qiáng),其中涉及物理人文史、科學(xué)前沿、日常經(jīng)驗(yàn)等知識(shí),如果合理設(shè)計(jì)可以使得教學(xué)效果更貼合學(xué)生的興趣.例如,從電視信號(hào)受到影響這一日常現(xiàn)象引入并解釋日凌這一天文現(xiàn)象,這一情境創(chuàng)設(shè)使學(xué)生對(duì)神秘的天體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生濃厚的興趣,再引導(dǎo)學(xué)生自行解釋這一現(xiàn)象中的物理原理,暴露其緘默知識(shí)便于之后教學(xué)活動(dòng)的展開.由角色扮演的方式還原歷史對(duì)“宇宙的中心”的爭(zhēng)辯,了解不同科學(xué)家的觀點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)人文素養(yǎng)和科學(xué)價(jià)值觀,再讓學(xué)生展開討論:宇宙的中心在哪里,體現(xiàn)課堂民主性,并開拓了學(xué)生的思維,學(xué)生在解決這一問題的時(shí)候共享自身的緘默知識(shí),通過合作探討完成自我意識(shí)到修正完善的過程.對(duì)于行星軌道的說明,可以利用兩端固定的細(xì)線進(jìn)行作圖,讓學(xué)生體驗(yàn)橢圓的定義和特點(diǎn),從而加深理解,這一操作過程可以培養(yǎng)學(xué)生抽象思維和分析概括能力,學(xué)生通過教師的引導(dǎo)可以逐步完善自身對(duì)于“橢圓”的非定性理解.
3.2.2活動(dòng)式教學(xué)
基于高考學(xué)科任務(wù)巨大,因此,活動(dòng)式教學(xué)常常被忽視.筆者認(rèn)為在諸如參觀、調(diào)查類的活動(dòng)中學(xué)生能更多地接觸社會(huì),這對(duì)學(xué)生綜合能力的提高和視野的開拓都有幫助,如果條件允許,適當(dāng)?shù)幕顒?dòng)教學(xué)是有意義的.我國(guó)的很多城市已經(jīng)開設(shè)大大小小的科技館,學(xué)生可以利用周末或假期的時(shí)間參觀學(xué)習(xí),因此,場(chǎng)館學(xué)習(xí)被視為一種新興的活動(dòng)教學(xué).很多科技館會(huì)發(fā)放學(xué)習(xí)卡幫助學(xué)生了解不同儀器的工作原理,對(duì)此,教師可以利用科技館的資源,自行制作輔助本學(xué)科學(xué)習(xí)的資料卡片,讓學(xué)生帶著問題去參觀,帶著新的問題回到教室,通過課堂學(xué)習(xí)進(jìn)一步完善緘默認(rèn)知體系.例如,有條件的地區(qū)都可以嘗試大型望遠(yuǎn)鏡等參觀活動(dòng).此外,通過搜集資料、詢問等方式調(diào)查生活中與行星運(yùn)動(dòng)相關(guān)的現(xiàn)象(日凌、日月食、潮汐、極光等)產(chǎn)生的利弊、可以加深學(xué)生對(duì)于宇宙、行星、航天等方面問題的認(rèn)識(shí).
3.2.3探究式教學(xué)
(1)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)
物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,因此,對(duì)于實(shí)驗(yàn)探究教學(xué),物理學(xué)科本身就可以提供大量的例子,但是可以發(fā)現(xiàn)的是,中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)多數(shù)為驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn),而探究性實(shí)驗(yàn)往往由于學(xué)生探究效果差、課程時(shí)間安排不足等原因而被教師教成了“操作性實(shí)驗(yàn)”,這是令人悲哀的.考慮到學(xué)生的年齡特征和學(xué)科壓力,下面提供一些可利用課余時(shí)間進(jìn)行的游戲或競(jìng)賽類探究實(shí)驗(yàn)的方式供參考.NASA(美國(guó)航空航天局)網(wǎng)站中曾提供一項(xiàng)“紙飛機(jī)活動(dòng)”,要求學(xué)生選擇和構(gòu)造的5種不同的紙飛機(jī)設(shè)計(jì),并通過5次試飛測(cè)量其在空中的最大距離和最長(zhǎng)時(shí)間.這個(gè)活動(dòng)的目的讓學(xué)生探究機(jī)翼的升力和其面積的關(guān)系,學(xué)生還可以從速度、機(jī)翼的形狀、飛機(jī)的重量等因素出發(fā).這種半游戲半探究的意義不僅在于傳播壓強(qiáng)的知識(shí),更助于培養(yǎng)學(xué)生多角度思考問題的科學(xué)思維能力、實(shí)際操作能力、自主探究和創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊(duì)交流合作能力.此外,“發(fā)射炮彈”Flash小游戲是通過讓學(xué)生自行增加火藥提高炮彈發(fā)射初速度,按“fire”鍵發(fā)射,觀察炮彈運(yùn)動(dòng)路徑,這種讓學(xué)生在游戲中建構(gòu)軌道運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識(shí)的方法更生動(dòng)形象,相對(duì)于傳統(tǒng)講授要更易于理解.
(2)小制作類設(shè)計(jì)活動(dòng)
參考美國(guó)火箭團(tuán)體挑戰(zhàn)賽或國(guó)內(nèi)外的一些競(jìng)賽項(xiàng)目,在考慮中學(xué)生能力和精力的前提下,開展一些設(shè)計(jì)活動(dòng),例如設(shè)計(jì)紙火箭、水火箭或火箭的構(gòu)造及外形,說明其工作原理,并預(yù)期其飛行的高度或時(shí)間,如果條件允許且效果良好,可進(jìn)一步開展實(shí)驗(yàn).學(xué)生在實(shí)踐的初期就能暴露緘默知識(shí)的不足,通過教師引導(dǎo)和學(xué)生協(xié)作,學(xué)生逐步發(fā)現(xiàn)自我認(rèn)知的不足,并讓學(xué)生對(duì)于宇宙航空儀器具有一定感性認(rèn)識(shí),鍛煉其將理論付之實(shí)踐的能力.此外,讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)安全頭盔、航空服、太空陸用交通工具等,這一實(shí)踐過程頗具挑戰(zhàn)性,因此,教師可提供一些參考資料,并通過交流平臺(tái)及時(shí)了解學(xué)生的困惑并加以解答.
(3)匯報(bào)類合作學(xué)習(xí)活動(dòng)
曾有教師就教材中“行星的運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)結(jié)合webquest模式,讓學(xué)生通過小組合作形式,圍繞物理學(xué)家生平和成就進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)制作[8].對(duì)于此類匯報(bào)類學(xué)習(xí)活動(dòng)的展開,NASA平臺(tái)提供了豐富的資源,例如“物理科學(xué)的時(shí)間軸”是一個(gè)物理天文學(xué)發(fā)展演變的時(shí)間軸,其中介紹了15000 BC到2014年的重要的研究成果和進(jìn)展,包括古代觀測(cè)星體的儀器介紹、不同時(shí)期卓有貢獻(xiàn)的偉人以及現(xiàn)代探索宇宙的進(jìn)程等,這一時(shí)間軸從不同角度全面展示了天體物理學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r.此外,還有“行星探索的50年”,記錄了從世界第一個(gè)宇宙飛船發(fā)射成功(1962)到第一個(gè)空中起重機(jī)成功降落(2012)的50年間,人們對(duì)于行星的探索與科技突破;美國(guó)Apollo 1,7-17號(hào)12個(gè)航天器的視頻介紹等.教師可以利用這些資源,讓學(xué)生進(jìn)行課外閱讀,并就某一個(gè)感興趣的話題或成果進(jìn)行課堂交流或展開知識(shí)競(jìng)賽等,在自主學(xué)習(xí)過程中完成緘默知識(shí)的顯性化過程.
此外,教師還可以提出一些非良性結(jié)構(gòu)的問題引導(dǎo)學(xué)生利用已有知識(shí)嘗試解釋和解決,如“如果我能超越光速,我會(huì)……”,“有人預(yù)言當(dāng)太陽(yáng)變?yōu)榧t巨星,冥王星將變成綠洲,適合人類居住的第二個(gè)地球應(yīng)當(dāng)滿足什么樣的條件”等等問題都會(huì)激發(fā)學(xué)生的強(qiáng)烈興趣和求知欲.
4結(jié)語
通過分析,基于緘默知識(shí)理論的物理STS教學(xué)展現(xiàn)出可行性,但是關(guān)于這方面的研究尚待完善.本文提供了通過激發(fā)、反思的過程利用或修正學(xué)生原有緘默知識(shí)的方式,這個(gè)過程是漫長(zhǎng)的,但是并不是難以實(shí)現(xiàn)的,最重要的一點(diǎn)就是我們的教師能夠?qū)}默知識(shí)有所意識(shí),并能啟示學(xué)生加以關(guān)注.
參 考 文 獻(xiàn)
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Discussion on the Physics STS Teaching Based
on Tacit Knowledge Theory
Yang JingWu Wei
(Nanjing Normal University, Teacher Education Department, Nanjing,Jiangsu210000)
Abstract:Tacit knowledge plays an important role in actual teaching activities. Now our country carries out physics STS education on the form of osmosis, whose characteristics of situation and practice make it much easier that the tacit knowledge reach a resonance with the tacit knowledge in students’ mind. It dose play a positive role in practicing effective teaching activities and fostering students’ scientific literacy. This article is aimed at offer some advice by researching the model of physics STS education basing on tacit knowledge theory.
Keywords:tacit knowledge;STS education;physics education;advice
物理·科學(xué)·文化