中學物理"思維型"課堂中事實性知識教學探討

王長江

摘 要：事實性知識是物理概念、物理規(guī)律的基礎(chǔ)。在日常的物理教學中，教師往往忽視了對事實性知識教學的研究。本文嘗試將“思維型”課堂教學的基本原理融入到物理事實性知識的教學中，提出了 “思維型”課堂中物理事實性知識的教學策略。

關(guān)鍵詞：“思維型”課堂；事實性知識；物理教學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）7-0013-3

在以往的物理教學研究中，研究者比較重視物理概念、物理規(guī)律教學的研究，卻忽視了事實性知識教學的研究。其實，事實性知識是物理概念、物理規(guī)律的基礎(chǔ)。有效的物理事實性知識教學，會有助于學生對物理概念、規(guī)律的學習。本文以“思維型”課堂教學的基本原理為基礎(chǔ)，嘗試將“思維型”課堂教學的基本原理融入到物理事實性知識的教學中，引發(fā)學生積極的、主動的思考。

1 “思維型”課堂教學概述

在考察國內(nèi)外教學理論“共同特征”的基礎(chǔ)上，以皮亞杰的認知發(fā)展理論、建構(gòu)主義教學理論、學習科學的最新成果以及林崇德的思維結(jié)構(gòu)“三棱”模型為支撐，并在總結(jié)20多年的教學實踐研究的基礎(chǔ)上，林崇德、胡衛(wèi)平提出了“思維型”課堂教學理論。

“思維型”課堂教學強調(diào)以誘發(fā)思維動機為特征的教學導入、以引發(fā)思維動力為特征的教學過程、以思維監(jiān)控為特征的教學反思和以抽象概括為特征的應(yīng)用遷移?；驹砣缦拢?/p>

1.1 認知沖突

在課堂教學中，教師要根據(jù)課堂教學目標，抓住教學重點，設(shè)計一些能夠使學生產(chǎn)生認知沖突的“兩難情境”或者看似與現(xiàn)實生活和已有經(jīng)驗相矛盾的情境，以此使學生心理產(chǎn)生強烈的震顫，從而進行質(zhì)疑問難、預(yù)判猜測、設(shè)計方案、進行探究，主動完成認知結(jié)構(gòu)的構(gòu)建過程。

1.2 自主建構(gòu)

在“思維型”課堂教學中，要進行的“自主建構(gòu)”，包括認知建構(gòu)和社會建構(gòu)。認知建構(gòu)強調(diào)，學習是學習者積極主動建構(gòu)的過程；知識是學習者經(jīng)驗的合理化；先前的經(jīng)驗對學習者是非常重要的。社會建構(gòu)則強調(diào)，課堂中師生互動、生生互動是課堂教學中最基本、最主要的人際關(guān)系，課堂教學中的互動不僅應(yīng)關(guān)注行為互動、情感互動，更應(yīng)關(guān)注思維互動。

1.3 應(yīng)用遷移

學習的目的在于將習得的知識、能力遷移到新的問題情境中。產(chǎn)生遷移的重要條件是學習者能在新舊問題情境中概括出共同的要素。

1.4 思維監(jiān)控

學習者必須對自己的學習活動進行思維監(jiān)控、自我檢查，以診斷和判斷自己在學習中所追求的是否符合自己設(shè)置的目標。

2 中學物理事實性知識概述

2.1 物理事實性知識分類

根據(jù)安德森的知識分類標準，我們將物理知識分為物理事實性知識、物理概念、物理規(guī)律、物理程序性知識、物理元認知知識。事實性知識是分離的、孤立的內(nèi)容要素形式的知識。根據(jù)事實性知識的定義，物理事實性知識包括：

1）物理術(shù)語知識，包括物理學中通用的言語和非言語的特殊標記與符號知識。物理學是由大量的專用術(shù)語知識組成的，比如，位移、歐姆定律、伽利略佯謬、光電效應(yīng)、電流表等，離開這些專用術(shù)語，物理學領(lǐng)域的人將無法進行交流。另外，一些字母如，P、R、I、S、E、W、m、δ、η、Ω、θ，是物理學中的基本符號，用來表示一些物理概念。由這些字母組成的數(shù)學關(guān)系式，用來表示物理量之間的關(guān)系。還有一些符號，如，“→”表示矢量等。

2）物理細節(jié)和要素的知識，包括一些精確的信息以及一些近似的信息。例如，聲音在15 ℃的空氣中傳播速度是340 m/s，成年人步行的平均速度約為1.1 m/s，球磨機工作時的聲音強度為120 dB，攝氏度的規(guī)定，在標準大氣壓下一些液體的沸點，常溫常壓下一些固體的密度，國際千克原器的制作，一些重要物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的時間，物理實驗操作注意事項等。

2.2 物理事實性知識的重要性

物理事實性知識與概念性知識（包括物理概念、物理規(guī)律）以及核心概念的關(guān)系如圖1所示。

圖1中，物理事實性知識構(gòu)筑起整個物理知識結(jié)構(gòu)的“地基”，物理概念的建立，乃至于核心概念的掌握，全賴于這個知識大廈“地基”。

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圖1 “核心概念”的結(jié)構(gòu)

因此，在物理教學中，僅僅關(guān)注事實性知識，學生的學習屬于淺層次學習，學生的思維能力得不到有效提高。但是，如果將注意力全部集中到物理概念性知識的建立，忽視事實性知識的有效學習，學習過程缺乏了經(jīng)驗知識的支撐，也不利于學生對科學概念的深度理解。

3 “思維型”課堂中事實性知識教學策略

對待“事實性知識”的正確做法是：在日常教學中，對事實性知識給予一定的關(guān)注，留出一些時間，夯實學生的物理事實性知識。結(jié)合“思維型”課堂教學原理，我們提出如下教學策略。

3.1 動機激發(fā)，啟動思維

按照馬斯洛的“需要層次理論”，認知需要屬于高層次需要。在“思維型”課堂中，教師應(yīng)當想方設(shè)法激發(fā)學生的求知欲望。

案例1：一位初二物理老師，引入“平面鏡的成像規(guī)律”時，教學活動如下。

教師：同學們，只用一塊平面鏡和一把10 cm量程的直尺，能測量出地板到教室天花板的距離嗎？

學生：不能。

教師：學習了“平面鏡的成像規(guī)律”，你們就會測量了；甚至，有些情況下，連平面鏡也不用，就能測出地板到天花板的距離。

在上面的這個案例中，教師巧設(shè)懸疑：只用一塊平面鏡（或者可以將光潔的地板作為平面鏡），利用“學生的身高”這一事實性知識，測出人眼到天花板的距離，利用直尺分別測出腳到平面鏡兩個邊緣的距離，再利用相似三角形，就可以算出地板到天花板的距離了。這種解決問題的過程，與學生所能想到的常用方法，例如，用卷尺測量等，相去甚遠，很好地引發(fā)了學生的認知沖突，激發(fā)學生積極地思考。

3.2 思維加工，促進理解

物理事實性知識的學習也要經(jīng)歷從感性認識到理性認識的階段。學生獲得的與物理事實性知識有關(guān)的感性認識主要來源于生活經(jīng)驗、觀察或?qū)嶒灐?/p>

事實性知識的形成離不開認知加工。有了感性認識，還要經(jīng)過解釋、比較、分析等認知過程，才能形成物理事實性知識。經(jīng)過“解釋”“比較”“說明”等認知活動，將具體的物理事實與其物理意義聯(lián)系起來，學生才能加深對物理事實的理解。

“思維型”課堂強調(diào)學生的積極參與，包括積極思考和深入研討，促進學生對事實性知識的理解，為引向概念性知識奠定認知基礎(chǔ)。

案例2：一位老師在講完聲音在空氣中的傳播速度后，要求學生以小組為單位，設(shè)計測量聲音在空氣中傳播速度的實驗方案。

學生1提出的方案：兩位同學相距10 m，一位同學喊一聲，另外一位同學看到喊時計時，聽到聲音后馬上停止計時。

小組同學經(jīng)過討論，發(fā)現(xiàn)了問題：由于聲音在空氣中傳播速度為340 m/s，人的眼睛和耳朵分辨不出聲音的發(fā)出和聲音的停止。因此，要考慮視覺確定發(fā)出聲音，聽覺確定收到聲音的條件。小組同學反復(fù)討論，最終確定的方案如下。

在空曠的操場上，兩位同學分別站在同一條100 m跑道線的起點和終點。在起（下轉(zhuǎn)第18頁）（上接第14頁）點的同學扣動發(fā)令槍（發(fā)令槍響的同時，會冒白煙），在終點的同學看到白煙計時，聽到聲音停止計時。算出聲音的傳播時間，然后算出聲音在空氣中的傳播速度。

在設(shè)計“聲音在空氣中的傳播速度” 的實驗中，教師不是簡單要求學生記住聲音在空氣中的傳播速度，而是引導學生在設(shè)計實驗的過程中，領(lǐng)會“光速”和“聲音在空氣中的傳播速度”這兩個事實性知識的意義。

3.3 聯(lián)系實際，靈活運用

物理事實性知識的活力在于應(yīng)用，教師在教學中，應(yīng)該規(guī)范物理術(shù)語，引導學生使用物理事實性知識解決物理問題。

有些事實性知識對于現(xiàn)實生活非常有用，比如，人體正常的體溫是36.8攝氏度，記住這個事實性知識很重要。比如，家里泡豆芽，要求水溫在37攝氏度，用手試試水溫既不燙手，也不感覺涼，說明水溫大約在37攝氏度；如果家里人的體溫是39.3攝氏度，屬于高燒，需要到醫(yī)院就醫(yī)。教師應(yīng)精心設(shè)計能夠用所學事實性知識解決的、富含生活情境的物理問題，并將習得的知識遷移到新的問題情境中，實現(xiàn)“在新的問題情境中思考”，培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力。

案例3：一位初二物理老師，在講完“速度”的概念后，設(shè)計如下的教學活動：

教師：王曉明，請問你每天從家到學校步行多少時間？

學生：大約10分鐘。

教師：那么，從你家到學校的路程是多少呢？

學生：不知道。沒有測量過。

教師：小組同學討論一下，再回答，好不好？

學生：路程是840 m左右。

教師：你是怎么知道的？

學生：因為，人步行時的平均速度大小為1.4 m/s。路程等于速度乘以時間，自然就得到從他家到學校的路程了。

在上面的案例中，人步行時的平均速度的大小屬于事實性知識，記住這個知識，可以對路程或時間進行估算。

案例4：每個人都知道自己的身高（事實性知識），可以讓一個小石子從與頭頂水平的位置自由落下，利用計時工具（如，手機），記下下落過程所用的時間，就可以估測當?shù)氐闹亓铀俣取?/p>

參考文獻：

[1]林崇德，胡衛(wèi)平.思維型課堂教學的理論與實踐[J].北京師范大學學報 （社會科學版），2010，（1）：29.

[2]洛林·W.安得森，等著.蔣小平，等譯.布盧姆教育目標分類學[M].北京：外語教學與研究出版社，2009.

（欄目編輯 趙保鋼）