中學(xué)物理事實(shí)性知識(shí)及其有效教學(xué)*

(1. 南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院,江蘇 南京 210097; 2. 南京師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 210097)

中學(xué)物理事實(shí)性知識(shí)及其有效教學(xué)*

陸亞雯1何善亮2

(1. 南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院,江蘇 南京 210097; 2. 南京師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 210097)

物理事實(shí)性知識(shí)是物理概念和規(guī)律的基礎(chǔ),包括物理具體細(xì)節(jié)與要素知識(shí)、物理術(shù)語(yǔ)、物理與社會(huì)實(shí)際密切聯(lián)系的知識(shí),為實(shí)現(xiàn)物理事實(shí)性知識(shí)的有效教學(xué),不僅需要教師把握事實(shí)性知識(shí)的特征,更需要教師靈活應(yīng)用滲透積累、總結(jié)歸納、應(yīng)用發(fā)展等策略開(kāi)展教學(xué),唯此方能取得最佳的教學(xué)效果。

物理事實(shí)性知識(shí);教學(xué)策略;有效教學(xué)

物理是自然科學(xué)中的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科,所包含的知識(shí)內(nèi)容多、分布廣。物理事實(shí)性知識(shí)作為物理概念和規(guī)律的基礎(chǔ),卻很少被教育研究者們關(guān)注。物理事實(shí)性知識(shí)是學(xué)生通曉物理學(xué)科和解決物理問(wèn)題所必須了解的基本要素,有效的事實(shí)性知識(shí)教學(xué)能夠幫助學(xué)生掌握物理概念和規(guī)律。本文試圖在知識(shí)理論的基礎(chǔ)上，明確物理事實(shí)性知識(shí)的內(nèi)涵與價(jià)值,嘗試提出合理的教學(xué)策略,以期為教學(xué)提供參考與借鑒。

1 中學(xué)物理事實(shí)性知識(shí)概述

根據(jù)布魯姆的教育目標(biāo)分類學(xué),可以將物理知識(shí)分為四個(gè)維度:物理事實(shí)性知識(shí)、物理概念性知識(shí)、物理程序性知識(shí)、物理元認(rèn)知知識(shí)。物理事實(shí)性知識(shí)主要是回答某種事實(shí)“是什么”的問(wèn)題,它是獨(dú)立存在的具有某種價(jià)值的要素和信息片段,具有點(diǎn)滴性和孤立性[1]。

1.1 物理事實(shí)性知識(shí)的定義

“事實(shí)”是生活中常用到的一個(gè)詞，在日常話語(yǔ)中事實(shí)就是指事情的真實(shí)情況,即“眼見(jiàn)為實(shí)”。傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)論和后現(xiàn)代學(xué)對(duì)其的界定有所不同,前者認(rèn)為事實(shí)是基于概念的,后者則認(rèn)為事實(shí)是一種本質(zhì)直觀,但兩者都認(rèn)為事實(shí)是一種理性直觀[2]。物理事實(shí)本身就是知識(shí),物理理論的形成是一個(gè)物理事實(shí)到一系列物理事實(shí)的發(fā)展過(guò)程。從哲學(xué)角度來(lái)看,物理事實(shí)知識(shí)是人們?cè)诩兇獾膽B(tài)度的基礎(chǔ)上,產(chǎn)生的對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用、運(yùn)動(dòng)規(guī)律的本質(zhì)直觀,也是一種經(jīng)驗(yàn)的概括。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),物理事實(shí)性知識(shí)是屬于事實(shí)層面的物理知識(shí),抽象水平相對(duì)較低,容易理解,一般表現(xiàn)為物理符號(hào)(字母、公式)、信息(文字)、物理現(xiàn)象(物理故事等)。

1.2 物理事實(shí)性知識(shí)的分類

根據(jù)物理事實(shí)性知識(shí)的定義,可以將其分成以下幾個(gè)類別。

(1) 反映物質(zhì)的屬性、物理性質(zhì)和用途等多方面內(nèi)容的物理具體細(xì)節(jié)與要素知識(shí)[3]

物質(zhì)的屬性是指物質(zhì)的質(zhì)量、體積等固有性質(zhì)。物質(zhì)的性質(zhì)主要指密度、熔點(diǎn)、顏色、狀態(tài)等特性，其中可以是具體的、精確的知識(shí),如光在真空中的速度為3×108m/s,聲音在15℃的空氣中傳播速度為340m/s,在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃。也包括一些近似的信息,如成年人步行的速度大約為1.4m/s,一個(gè)雞蛋的質(zhì)量大約為50g等。

(2) 物理術(shù)語(yǔ)知識(shí)

物理術(shù)語(yǔ)知識(shí)包括物理學(xué)中通用的語(yǔ)言和非語(yǔ)言的符號(hào)知識(shí)。在物理學(xué)中有大量的專業(yè)術(shù)語(yǔ),例如位移、電場(chǎng)強(qiáng)度、歐姆定律、光的衍射等,也包括一些有特殊含義的字母,如E、ε、λ、ρ等,它們是物理的基本語(yǔ)言。在許多場(chǎng)合,不使用基本術(shù)語(yǔ),就無(wú)法討論專業(yè)問(wèn)題。學(xué)習(xí)者必須要了解這些符號(hào)和術(shù)語(yǔ),掌握對(duì)應(yīng)的公認(rèn)的含義,才能領(lǐng)會(huì)和思考物理現(xiàn)象、規(guī)律。

(3) 物理與社會(huì)、生產(chǎn)和生活實(shí)際密切聯(lián)系的知識(shí)

在中學(xué)物理教材中,這一部分知識(shí)主要在課外閱讀材料中呈現(xiàn),內(nèi)容大多是關(guān)于我國(guó)甚至全球現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的新發(fā)展,如“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”“航天事業(yè)改變著人類的生活”等。還有物理史上的名人事跡,如“從伽利略的一生看科學(xué)與社會(huì)”“牛頓的科學(xué)生涯”等,以及一些中學(xué)生沒(méi)有深入了解過(guò)、但生活中常見(jiàn)事物的基本介紹。

2 物理事實(shí)性知識(shí)的教育價(jià)值

對(duì)于事實(shí)性知識(shí),只要求學(xué)生能夠以“概要”的方式儲(chǔ)存在記憶中,需要的時(shí)候能夠直接提取,而不要求逐字逐句背誦記憶。在許多教師中經(jīng)常有“蔑視”事實(shí)性知識(shí)的說(shuō)法,這是由于他們想強(qiáng)調(diào)更難達(dá)到的目標(biāo),如“培養(yǎng)科學(xué)探究能力”[4]。但大量的物理事實(shí)性知識(shí)即使不能構(gòu)成物理學(xué)習(xí)的主要目的,仍是其重要的組成部分,具有不可或缺的地位。

2.1 物理事實(shí)性知識(shí)是學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)

知識(shí)的學(xué)習(xí)是由淺入深、由表及里的，物理事實(shí)性知識(shí)是物理知識(shí)結(jié)構(gòu)的“地基”,是構(gòu)成其他能力類型的成分,為概念性知識(shí)、程序性知識(shí)的習(xí)得提供了大量信息,學(xué)習(xí)者首先要掌握大量碎片化的事實(shí)性知識(shí),在其中建立聯(lián)系,使其結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化,再對(duì)其抽象概括,從而在腦海中建構(gòu)物理概念和規(guī)律。

2.2 物理事實(shí)性知識(shí)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的基礎(chǔ)

物理事實(shí)性知識(shí)中包括多方面內(nèi)容的具體細(xì)節(jié)與要素知識(shí),為進(jìn)一步學(xué)習(xí)指明了方向。如學(xué)生掌握了水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)是100℃后,在學(xué)習(xí)汽化時(shí),想到沸點(diǎn)時(shí)就會(huì)考慮其是否與氣壓有關(guān),在此基礎(chǔ)上獲得程序性知識(shí)。以后運(yùn)用這種程序性知識(shí)時(shí),也會(huì)聯(lián)想到之前的事實(shí)性知識(shí),如讓學(xué)生描述在高山上水沸騰的溫度,就會(huì)回憶起之前的信息。

2.3 物理事實(shí)性知識(shí)是進(jìn)行情感教育的基礎(chǔ)

物理事實(shí)性知識(shí)中所包含的物理學(xué)史的內(nèi)容,涉及歷史上著名的物理學(xué)家們探索物理規(guī)律所經(jīng)歷的過(guò)程,可以培養(yǎng)學(xué)生努力探索、為追求真理永不放棄的精神,體現(xiàn)了物理學(xué)豐富的人文內(nèi)涵，與我國(guó)科技發(fā)展相關(guān)的內(nèi)容也可以激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)之情。

事實(shí)性知識(shí)具有重要的地位,但若在物理教學(xué)中僅僅關(guān)注物理事實(shí)性知識(shí)的教學(xué),會(huì)使學(xué)習(xí)成為機(jī)械記憶孤立和片段的事實(shí)性知識(shí)的淺層次學(xué)習(xí)[5],不能有效培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。反之,過(guò)分強(qiáng)調(diào)建立物理概念和規(guī)律,學(xué)生也只能停留在記憶知識(shí)內(nèi)容的階段,知識(shí)就失去了生動(dòng)的內(nèi)容,學(xué)生不能對(duì)其產(chǎn)生更深層次的理解。

3 物理事實(shí)性知識(shí)的教學(xué)策略

物理事實(shí)性知識(shí)分布較廣,多且雜,其中可能包含了學(xué)生從未涉及的知識(shí),學(xué)生不容易把握其內(nèi)在聯(lián)系,學(xué)習(xí)內(nèi)部動(dòng)機(jī)不足。教師每節(jié)課多多少少都會(huì)涉及一些物理事實(shí)性知識(shí),若進(jìn)行系統(tǒng)講授,顯然是不可行的。筆者結(jié)合事實(shí)性知識(shí)的特點(diǎn),提出以下教學(xué)策略。

3.1 有機(jī)滲透,強(qiáng)化積累

對(duì)于物理事實(shí)性知識(shí),教師應(yīng)當(dāng)在日常教學(xué)中潛移默化地滲透,給它一點(diǎn)關(guān)注,在課堂上留出一點(diǎn)時(shí)間。在滲透過(guò)程中可以創(chuàng)設(shè)合適的情境,使學(xué)生在完成任務(wù)時(shí)順帶強(qiáng)化對(duì)事實(shí)性知識(shí)的理解與記憶。

案例1:在“速度”一節(jié)之前,設(shè)置情境:這個(gè)周末,班級(jí)里的四位同學(xué)約好了一起看電影,可要想看到完整的電影,必須要在半個(gè)小時(shí)內(nèi)趕到電影院,但他們的家分布在不同地方。教師提供地圖以及可供選擇的交通方式,要求設(shè)計(jì)一個(gè)合理的出行計(jì)劃。學(xué)生查閱資料,了解四位同學(xué)所處的位置與電影院之間的距離和各個(gè)交通方式的速度,結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)出行計(jì)劃,進(jìn)行交流評(píng)價(jià)。

在這個(gè)案例中,教師將生活中常見(jiàn)的情景巧妙地引入到課堂中來(lái),學(xué)生通過(guò)查閱資料了解常用交通方式的速度這一事實(shí)性知識(shí),并且能夠熟記這些知識(shí),在以后的生活中靈活運(yùn)用,也建立了對(duì)距離、時(shí)間、速度的概念性理解。此案例可根據(jù)地區(qū)、班級(jí)的不同進(jìn)行調(diào)整,如選取班級(jí)中具有代表性的學(xué)生作為主人公,將學(xué)生普遍感興趣的地方作為目的地,交流與評(píng)價(jià)時(shí),也可以讓“當(dāng)事人”來(lái)做整體的評(píng)價(jià)。

3.2 總結(jié)歸納,比較記憶

物理事實(shí)性知識(shí)屬于言語(yǔ)信息,貯存于命題網(wǎng)絡(luò)中,而各個(gè)命題網(wǎng)絡(luò)通過(guò)共有的概念互相聯(lián)系。雖然物理事實(shí)性知識(shí)零散,但部分內(nèi)容也可以通過(guò)總結(jié)歸納來(lái)學(xué)習(xí)。教師給學(xué)生適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo),使其能圍繞某一主題、某一節(jié)或某一章的內(nèi)容,以重點(diǎn)知識(shí)為節(jié)點(diǎn),通過(guò)橫向、縱向知識(shí)點(diǎn)的連接,從而形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò),在頭腦中形成清晰的圖示,把握知識(shí)間內(nèi)在聯(lián)系,有助于知識(shí)的應(yīng)用與遷移。

案例2:在學(xué)習(xí)了“物質(zhì)的物理屬性”這一章后,教師可以讓學(xué)生自行完成表格,在表格中填寫(xiě)出生活中常見(jiàn)的物品以及它的材質(zhì)、所具有的物理屬性,如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、硬度、彈性等等,以及選擇這個(gè)材質(zhì)而不用其他材質(zhì)的原因等。

案例3:在學(xué)習(xí)了電學(xué)的相關(guān)知識(shí)后,復(fù)習(xí)時(shí)先提問(wèn)學(xué)生在這部分學(xué)了哪些知識(shí),學(xué)生會(huì)回答一些零散的物理概念如電流、電壓、電阻,以及一些字母表述、單位、相關(guān)公式等,教師可以引導(dǎo)學(xué)生回憶電路、電路圖、用電器、家庭電路等相關(guān)內(nèi)容,帶領(lǐng)學(xué)生畫(huà)出整個(gè)初中電學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖,幫助學(xué)生理清思路,構(gòu)建電學(xué)知識(shí)體系。

運(yùn)用圖示策略可以直觀地表征知識(shí)的意義以及知識(shí)之間的聯(lián)系,對(duì)于散碎的事實(shí)性知識(shí),運(yùn)用圖示策略可以方便學(xué)生理解和記憶。表格是物理事實(shí)性知識(shí)常見(jiàn)的組織形式之一,表格能呈現(xiàn)出一些重要的組織要素,行和列的標(biāo)題是理解和記憶的線索,體現(xiàn)了知識(shí)間的上下位關(guān)系。利用表格進(jìn)行物理事實(shí)性知識(shí)的教學(xué)，能夠提高教學(xué)效率。

3.3 聯(lián)系生活,應(yīng)用發(fā)展

學(xué)習(xí)的外部條件是能夠幫助學(xué)習(xí)內(nèi)部過(guò)程的環(huán)境事件。對(duì)于物理事實(shí)性知識(shí)來(lái)說(shuō),提供有意義的情境,尤其是與學(xué)習(xí)者頭腦中已有知識(shí)有關(guān)的情境,是非常有必要的。教師問(wèn)題設(shè)計(jì)和任務(wù)布置要盡量聯(lián)系生活實(shí)際,學(xué)生往往最愿意去了解與生活相關(guān)的事物,更想學(xué)習(xí)實(shí)用的方法。結(jié)合社會(huì)時(shí)事新聞能拓寬學(xué)生知識(shí)面,提高利用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的自覺(jué)性和能力。

案例4:在“物體的密度”一節(jié)中,教師提出問(wèn)題:若想在水果店買點(diǎn)水果,如何才能確認(rèn)店里的電子秤準(zhǔn)不準(zhǔn)呢？學(xué)生發(fā)現(xiàn)，可以用一個(gè)已經(jīng)知道質(zhì)量的物體作為參照物，對(duì)比電子秤上所顯示的質(zhì)量。舉例,可以用手機(jī)作為參照物,手機(jī)的質(zhì)量可以上網(wǎng)搜索;也可以用一瓶礦泉水作為參照物,一瓶水為500mL,水的密度是1g/mL,加上礦泉水瓶子的質(zhì)量,一瓶礦泉水的總質(zhì)量大約為500g。按照這種思路,學(xué)生提出可以找一種有包裝的食物,只要上面標(biāo)有質(zhì)量,都可以作為參照物。

店家短秤這個(gè)現(xiàn)象,學(xué)生或多或少都接觸過(guò),以此為背景設(shè)計(jì)問(wèn)題能夠引起共鳴,激發(fā)學(xué)習(xí)熱情,更容易將目標(biāo)知識(shí)納入學(xué)習(xí)者已經(jīng)構(gòu)建的知識(shí)結(jié)構(gòu)中,并進(jìn)入學(xué)習(xí)者的長(zhǎng)時(shí)記憶中,學(xué)習(xí)者也可主動(dòng)將其遷移到以后所遇到的相似情境中去,增強(qiáng)物理學(xué)科認(rèn)同感。

案例5:在“長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量”一節(jié)教學(xué)后,布置任務(wù):學(xué)校決定在校園里放置一些盆栽,范圍是學(xué)校的大門(mén)到圖書(shū)館的主干道兩邊,經(jīng)費(fèi)為4000元,請(qǐng)制定一個(gè)合理的計(jì)劃。學(xué)生討論,根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)確定盆栽擺放的間隔。要估計(jì)大門(mén)到圖書(shū)館的距離,可以選擇先測(cè)量出一步的長(zhǎng)度,記錄總步數(shù),估算出距離。也可用其他方案來(lái)估計(jì)距離,如可以借助自行車,量出自行車車輪的直徑,記錄自行車行駛的總?cè)?shù)。

在上面的案例中,教師沒(méi)有直接給出測(cè)量距離的任務(wù),而是將其巧妙地隱藏在任務(wù)當(dāng)中,讓學(xué)生去思考、探索,增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)于步行一步的距離、自行車車輪直徑等事實(shí)性知識(shí)的記憶,學(xué)生參與學(xué)校建設(shè),增強(qiáng)了對(duì)學(xué)校的歸屬感。將目標(biāo)知識(shí)或剛習(xí)得的事實(shí)性知識(shí)置于有意義的情境中是最適宜的學(xué)習(xí)條件。也可以在物理事實(shí)性知識(shí)呈現(xiàn)前后引入問(wèn)題或提出學(xué)習(xí)目標(biāo),能將學(xué)習(xí)者注意力引導(dǎo)到目標(biāo)內(nèi)容上,這樣能夠加強(qiáng)對(duì)新知識(shí)主題和細(xì)節(jié)的記憶,還方便日后對(duì)知識(shí)的提取與利用。

[1] 洛林·W·安德森等著，蔣小平等譯.布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)[M].北京：外語(yǔ)教學(xué)與研究出版社,2009:35-37.

[2] 季萍.教什么知識(shí)[M].北京：教育科學(xué)出版社,2009:131.

[3] 高敬.高中化學(xué)事實(shí)性知識(shí)的學(xué)習(xí)策略及其培養(yǎng)研究[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué),2004:6-7.

[4] R·M·加涅等著，皮連生等譯.學(xué)習(xí)的條件和教學(xué)論[M].上海：華東師范大學(xué)出版社,1999:198.

[5]王長(zhǎng)江.中學(xué)物理思維型課堂中事實(shí)性知識(shí)教學(xué)探討[J].物理教學(xué)探討,2015,(7):13-15.

名師簡(jiǎn)介：何善亮(1963— )，男，安徽明光人。南京師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院教授，教育學(xué)博士，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事教育基本理論、課程與教學(xué)論、科學(xué)教育等研究。