知識結(jié)構(gòu)化視角下物理教材的比較分析*
——以“運(yùn)動的描述”為例

馬北河 溫榆華 劉奕江 徐 燕

(1.廣東省廣州市海珠區(qū)教育發(fā)展中心,廣東 廣州 510310；2.華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院,廣東 廣州 510006;3.廣東省廣州市第86中學(xué),廣東 廣州 516400;4.廣東省廣州市第五中學(xué)，廣東 廣州 510220)

知識結(jié)構(gòu)化視角下物理教材的比較分析*
——以“運(yùn)動的描述”為例

馬北河1溫榆華2劉奕江3徐 燕4

(1.廣東省廣州市海珠區(qū)教育發(fā)展中心,廣東 廣州 510310；2.華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院,廣東 廣州 510006;3.廣東省廣州市第86中學(xué),廣東 廣州 516400;4.廣東省廣州市第五中學(xué)，廣東 廣州 510220)

本文主要從章節(jié)設(shè)置、知識安排順序、科學(xué)研究方法和知識結(jié)構(gòu)四個方面對國內(nèi)外物理教材進(jìn)行分析。在知識結(jié)構(gòu)化的視角下，建議教師整合各版本教材，用活教材，更好地向?qū)W生揭示物理知識的體系，以促進(jìn)學(xué)生形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

知識結(jié)構(gòu)化；教材分析；高中物理

1 引言

美國心理學(xué)家和教育學(xué)家奧蘇泊爾提出：學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是從教材的知識結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化而來的，好的教材結(jié)構(gòu)可以簡化知識，可以產(chǎn)生新知識，有利于知識的運(yùn)用，教材是知識的呈現(xiàn)，是學(xué)生學(xué)習(xí)的材料，是教師教學(xué)的材料。若教師能整合各版本教材、用活教材，合理地向?qū)W生揭示知識的結(jié)構(gòu)，將更有效地促進(jìn)學(xué)生對學(xué)科知識的理解和運(yùn)用。因此，從知識結(jié)構(gòu)化視角下分析各版教材，進(jìn)而活用各版教材，以促進(jìn)學(xué)生對知識的結(jié)構(gòu)化理解十分重要。

2 知識結(jié)構(gòu)化的概念界定

知識結(jié)構(gòu)化是指把所學(xué)的知識劃分為不同的部分或歸入某種更大的范疇，在頭腦中組織起來，形成知識組塊，進(jìn)而形成良好的知識結(jié)構(gòu)。物理知識結(jié)構(gòu)化的目的就是為了形成良好的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)。在物理知識的學(xué)習(xí)過程中，通過教師的教和學(xué)生的學(xué)，物理知識結(jié)構(gòu)完全可以轉(zhuǎn)化為學(xué)生的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

3 國內(nèi)外物理教材對比

國內(nèi)的教材選取廣東教育出版社和人民教育出版社的高中物理教科書必修1為分析對象，國外的教材選取美國主流教材《科學(xué)發(fā)現(xiàn)者：物理原理與問題》上冊為分析對象。以“運(yùn)動的描述”這一章為例，從章節(jié)設(shè)置、內(nèi)容呈現(xiàn)順序、科學(xué)研究方法顯化、知識結(jié)構(gòu)圖的角度進(jìn)行對比分析。

3.1 章節(jié)對比

從章節(jié)設(shè)置對比如表1所示，在章節(jié)設(shè)置的內(nèi)容上看，粵教版和人教版的內(nèi)容較為相似，差異體現(xiàn)在粵教版打點(diǎn)計(jì)時器安排在“速度”之前。在美國教材的“運(yùn)動的描述”這一章中，未設(shè)置加速度的內(nèi)容，也未涉及打點(diǎn)計(jì)時器的介紹和運(yùn)用。相應(yīng)地美國教材介紹了運(yùn)動圖，從思想和原理上來說，運(yùn)動圖其實(shí)就是打點(diǎn)計(jì)時器的抽象。

表1

3.2 內(nèi)容呈現(xiàn)順序?qū)Ρ?/p>

奧蘇泊爾認(rèn)為有意義學(xué)習(xí)是對學(xué)習(xí)材料和對學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的雙向交互。當(dāng)學(xué)習(xí)材料自身具有邏輯意義，且符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)時，會有利于學(xué)生的知識構(gòu)建。因此，分析教材的知識內(nèi)容呈現(xiàn)順序很有必要。

表2

從知識點(diǎn)呈現(xiàn)數(shù)量上來說，人教版數(shù)量最多，資源最為豐富。從順序上來說，三個版本教材存在較大的差異，以質(zhì)點(diǎn)和參考系和坐標(biāo)系為例，人教版的安排是質(zhì)點(diǎn)—參考系—坐標(biāo)系；粵教版是參考系—質(zhì)點(diǎn)—圖像—坐標(biāo)系；在美國教材中，順序則為質(zhì)點(diǎn)—坐標(biāo)系，不介紹參考系。就粵教版進(jìn)行分析，參考系在質(zhì)點(diǎn)前更符合學(xué)生學(xué)習(xí)最近發(fā)展區(qū)的理論，因?yàn)閷W(xué)生在初中已學(xué)習(xí)了參照物的概念。而人教版先介紹質(zhì)點(diǎn)，再學(xué)習(xí)參考系和坐標(biāo)系更符合學(xué)科邏輯結(jié)構(gòu)。

3.3 科學(xué)方法呈現(xiàn)對比

我國高中物理課程的培養(yǎng)目標(biāo)是進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，滿足全體學(xué)生的終生發(fā)展需求。古語云：“授人以魚，不如授人以漁”。因此，在教學(xué)中將科學(xué)方法顯化也十分重要，表3是各版本教材關(guān)于科學(xué)方法顯化教育的對比。

粵教版和人教版教材都以方框的形式呈現(xiàn)了理想化模型這一科學(xué)方法，美國教材除了理想化模型外還呈現(xiàn)了等效方法，具體體現(xiàn)在“描述運(yùn)動的方法有很多種：文字、圖像(圖示)、運(yùn)動圖、數(shù)據(jù)表以及位置—時間圖像等等。這些表示方法都是等效的”，等效方法是解決物理問題的重要方法之一，這一方法在人教版和粵教版中均有隱性的體現(xiàn)，如描述運(yùn)動可用文字法和公式法。

表3

3.4 知識結(jié)構(gòu)圖呈現(xiàn)對比

美國著名心理學(xué)家布魯納認(rèn)為：“獲得知識，如果沒有完整的知識結(jié)構(gòu)把它們聯(lián)系在一起，那么多半是遺忘的知識?！敝R結(jié)構(gòu)化有利于學(xué)生對知識的記憶，只有粵教版在章末設(shè)置了知識結(jié)構(gòu)圖(如圖1)，筆者建議教師要有意識地加強(qiáng)知識結(jié)構(gòu)化的教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生對知識的加工。

圖1

4 總結(jié)與討論

總結(jié)以上分析，粵教版的章末結(jié)構(gòu)圖是一大亮點(diǎn)，美國教材則將科學(xué)研究方法顯化，而人教版的知識內(nèi)容比較豐富。

西南交大附中的馬淑琴老師認(rèn)為：每節(jié)課的教學(xué)中都應(yīng)貫穿結(jié)構(gòu)化知識的觀念，不斷強(qiáng)調(diào),不斷強(qiáng)化,這樣在每一章結(jié)束時，教材的知識結(jié)構(gòu)在教學(xué)中已經(jīng)反復(fù)多次,應(yīng)掌握的知識點(diǎn)在學(xué)生的頭腦中織成了知識網(wǎng)，形成了結(jié)構(gòu)化知識。從知識結(jié)構(gòu)化的角度看，教師應(yīng)當(dāng)熟悉教材的邏輯結(jié)構(gòu)，把握知識的呈現(xiàn)順序；深入了解學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確把握教學(xué)的起點(diǎn)，巧妙進(jìn)行教學(xué)的設(shè)計(jì)，以促進(jìn)學(xué)生的知識構(gòu)建；指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)知識間的內(nèi)在聯(lián)系歸納總結(jié)，主動構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)化框圖。

[1] 王曉艷.中學(xué)化學(xué)知識結(jié)構(gòu)化策略的研究[D].山東師范大學(xué),2010.

[2] 周長春.整合各種版本資源 用活粵教版物理教科書[J].課程教學(xué)研究,2012,(1):70-73.

[3] 賀江江.高中生物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)測評及優(yōu)化策略研究[D].陜西師范大學(xué),2014.

[4] 馬淑琴.在課堂教學(xué)中強(qiáng)化知識結(jié)構(gòu)——高一物理教學(xué)的一點(diǎn)嘗試[J].廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2000,(S2):199-201.

* 本文系廣東省教育科研“十二五”規(guī)劃2015年度研究項(xiàng)目“中學(xué)物理知識結(jié)構(gòu)化教學(xué)策略實(shí)踐研究”(課題批準(zhǔn)號：2015YQJK009)的階段性成果。