高中物理閱讀課程初探

琚 鑫 強(qiáng) 艷

(北京市第十五中學(xué) 北京 100054)

岳凌月

(北京師范大學(xué)附屬中學(xué) 北京 100054)

高中物理閱讀課程初探

琚 鑫 強(qiáng) 艷

(北京市第十五中學(xué) 北京 100054)

岳凌月

(北京師范大學(xué)附屬中學(xué) 北京 100054)

中高考越來(lái)越重視對(duì)學(xué)生閱讀能力的考查，而且閱讀能力也是今日社會(huì)所必備的一項(xiàng)能力.認(rèn)識(shí)閱讀，要從心理學(xué)的層面來(lái)進(jìn)行，我們提出了一套物理閱讀的理論模式，并且付諸于實(shí)踐.

物理 閱讀 心理學(xué)

2015年，我黨在十六大提出的“全民閱讀”的基礎(chǔ)上又提出建設(shè)“書香社會(huì)”.這個(gè)問(wèn)題的提出可能是基于下列一個(gè)事實(shí)為依據(jù)的：2012年，上海學(xué)生在國(guó)際學(xué)生評(píng)價(jià)項(xiàng)目(PISA)測(cè)試中，總成績(jī)?nèi)虻谝?，其中?shù)學(xué)、科學(xué)均獲第一，但閱讀成績(jī)并不理想.雖然這只是一個(gè)個(gè)案，但卻從一個(gè)側(cè)面指出了我國(guó)教育中對(duì)“閱讀”的不夠重視，因此上海學(xué)生的PISA考試事件只不過(guò)是一個(gè)導(dǎo)火索罷了.

就我們中等學(xué)校而言，最直接面對(duì)的就是考試，梳理一下2004年-2016年的北京中、高考物理試題的字?jǐn)?shù)，興許可以看出一些端倪.

如圖1所示，2003年北京市開(kāi)始收回中考命題權(quán)，但由于當(dāng)年的非典，2004年的物理題才是北京市第一次自主命題的中考物理題.在2004年-2014年的11年間，北京市中考物理試卷的字?jǐn)?shù)始終穩(wěn)定在4 500字左右，但從2015年開(kāi)始，字?jǐn)?shù)陡然增至7 900字左右，原因在于加入了兩篇閱讀理解的文章，以及科學(xué)實(shí)踐課的內(nèi)容.目前中考物理對(duì)于閱讀考查的特點(diǎn)是“文字量大，學(xué)生對(duì)文本信息的提取有困難”.

下面再說(shuō)高考，如圖2所示，北京市自2004年開(kāi)始獨(dú)立命題理綜試卷，高考物理試題字?jǐn)?shù)特點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)定，2007年-2010年文字量相對(duì)穩(wěn)定，2011年以后字?jǐn)?shù)呈現(xiàn)振蕩上行的特點(diǎn)，但最多也沒(méi)有超過(guò)2 800字，一個(gè)是物理試題數(shù)量較少，再一個(gè)要考慮與化學(xué)、生物相平衡.高考物理對(duì)于閱讀考查的特點(diǎn)是“文字量適中，但信息量大，學(xué)生對(duì)文本的深層解讀有困難”.

圖1 北京中考物理試題字?jǐn)?shù)

圖2 北京高考物理試題字?jǐn)?shù)

圖3 科學(xué)閱讀教材

我們?cè)诮虒W(xué)中也深深地感受到了學(xué)生閱讀能力的欠缺，因此在教學(xué)處的協(xié)調(diào)下，物理組與化學(xué)組聯(lián)合開(kāi)設(shè)了“科學(xué)閱讀課程”，已經(jīng)成書(圖3)，其中物理部分共8講，分別由強(qiáng)艷老師和琚鑫老師完成，化學(xué)部分共6講，全部由師虹老師完成.這本書是我們的一次初步探索，其中肯定有很多不妥和不當(dāng)之處，但是也積累了一些有用的經(jīng)驗(yàn)和有益的嘗試，因此名為“初探”，在此同大家分享.

筆者報(bào)告的內(nèi)容分為4個(gè)部分，分別是：

(1)理科閱讀的特點(diǎn);

(2)影響閱讀效果的主要因素;

(3)閱讀課教學(xué)設(shè)計(jì);

(4)成效與反思.

其中“(1)”是對(duì)閱讀文本的處理和分析，“(2)”是對(duì)閱讀者認(rèn)知特點(diǎn)的討論和分析，然后在“(1)”和“(2)”的基礎(chǔ)上，我們提出一個(gè)閱讀的思維機(jī)制，“(3)”是在此機(jī)制上給出一個(gè)具體的教學(xué)設(shè)計(jì)，最后的“(4)”則是對(duì)整個(gè)課程的反思.

(1)理科閱讀的特點(diǎn)

1)理科對(duì)文本的解讀往往是有標(biāo)準(zhǔn)答案的

與文科不同，理科閱讀的最終理解結(jié)果會(huì)有唯一答案，因此這就給了我們一個(gè)判定標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生想的“對(duì)與錯(cuò)”，這是一個(gè)終端的判定結(jié)果.但這并不是我們的終極追求.

2)理科閱讀的最終目的是建立模型或明確條件

理科閱讀是要從文字中抽象出情境，然后建立解決問(wèn)題、解釋現(xiàn)象的模型，或者從中分析出所給模型的具體限定條件.這一切是為了將問(wèn)題模型化，模型化的一個(gè)好處就是可以將其符號(hào)化，符號(hào)化其實(shí)就是抽象化的過(guò)程.在此多說(shuō)一句，人類認(rèn)識(shí)事物抽象化的過(guò)程可以簡(jiǎn)單地分為兩個(gè)，第一個(gè)過(guò)程是從具體數(shù)目到抽象數(shù)字的抽象，比如1棵樹(shù)、1頭羊、1支筆到不代表任何具體事物的數(shù)字“1”，第二個(gè)過(guò)程是從具體的數(shù)字1,2,3,…到字母a，字母a可以代表任意一個(gè)復(fù)數(shù)域內(nèi)的數(shù)字，這就完成了符號(hào)化，符號(hào)化就使得問(wèn)題可以定量化，無(wú)論是解析的定量，還是數(shù)值計(jì)算的定量.

3)理科閱讀，思維要發(fā)散，行為要閉合

閱讀是一個(gè)“思維發(fā)散”的過(guò)程，也就是面對(duì)同樣的文本，不同人因?yàn)橹R(shí)背景、認(rèn)識(shí)水平不一樣，對(duì)文本的解讀是不盡相同的，但是理科要求必須要建立同一個(gè)模型，因此他的行為必須是閉合的，也就是落實(shí)到一個(gè)個(gè)具體的操作上，才能得到同一個(gè)模型.

下面我們給出一個(gè)具體的案例，闡述我們是如何處理文本的：如圖4所示，這是人教版《物理·必修2》中第6章第2節(jié)“太陽(yáng)與行星間的引力”，這一節(jié)如果上成閱讀課，我們是這樣處理教材的，我們針對(duì)這3頁(yè)課文，提出以下幾個(gè)問(wèn)題.

問(wèn)題1：假設(shè)行星繞太陽(yáng)的軌道是圓形的，試根據(jù)相關(guān)知識(shí)推導(dǎo)行星與太陽(yáng)間的引力表達(dá)式.

設(shè)計(jì)意圖:看懂原文思路，找出關(guān)鍵信息，并能夠重復(fù).

問(wèn)題2：如果要驗(yàn)證上述表達(dá)式是否適用于行星與它的衛(wèi)星之間，需要測(cè)量這些衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的哪些物理量？如何驗(yàn)證？寫出相應(yīng)的表達(dá)式.

設(shè)計(jì)意圖:在新的情境下(“行星-衛(wèi)星”)，深入理解文章的推導(dǎo)，能夠明確哪些規(guī)律是普適的，哪些規(guī)律是依賴情景特定條件的.

問(wèn)題3：什么是“月-地檢驗(yàn)”？為什么要做這個(gè)事情？目的是什么？具體如何進(jìn)行？需要驗(yàn)證哪些量之間的什么關(guān)系？

設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)對(duì)從“太陽(yáng)-行星”到“行星-衛(wèi)星”的推廣，結(jié)合具體可驗(yàn)證的實(shí)例“地球-月亮”，再次加深對(duì)上述推導(dǎo)的理解.

小結(jié):對(duì)該文本提出的上述3個(gè)層面的問(wèn)題組(提出問(wèn)題→建立理論→驗(yàn)證理論)，恰恰反映了牛頓的思維歷程，即像科學(xué)家一樣想問(wèn)題.

圖4 “太陽(yáng)與行星間的引力”教材截圖

(2)影響閱讀效果的主要因素

1)抽象詞的出現(xiàn)

所謂抽象詞，簡(jiǎn)而言之就是一句話說(shuō)不清楚的詞.舉個(gè)例子：

【例1】一質(zhì)量為m的小球從距地面高h(yuǎn)處自由下落，并且與地面發(fā)生彈性碰撞，求小球與地面接觸過(guò)程中動(dòng)量的變化量.

這是學(xué)生初學(xué)“動(dòng)量”時(shí)的一道中檔題，它之所以是中檔題，原因就在于長(zhǎng)度僅為50個(gè)字的題干中，就有3個(gè)抽象詞，分別是“自由下落”“彈性碰撞”和“動(dòng)量的變化量”，如果把這3個(gè)詞的內(nèi)在含義全部寫出來(lái)，寫在題干里，這道題可表述如下：

“一質(zhì)量為m的小球從距地面高h(yuǎn)處由靜止下落，下落過(guò)程中只受重力，小球與地面接觸過(guò)程中，反彈的速度與其落地的速度大小相等、方向相反，求小球與地面接觸過(guò)程中動(dòng)量變化量的大小與方向.”

題中的3個(gè)過(guò)程分別對(duì)應(yīng)“自由下落”“彈性碰撞”和“動(dòng)量的變化量”，這樣雖然文字量增加到了88個(gè)字，但是閱讀難度卻降低了，因?yàn)檎加么竽X內(nèi)存小了.

當(dāng)然，這個(gè)題如果這樣寫，也可以降低難度:

“一質(zhì)量為1 kg的小球從距地面高10 m處自由下落，并且與地面發(fā)生彈性碰撞，求小球與地面接觸過(guò)程中動(dòng)量的變化量.”

也就是把抽象的字母變成具體的數(shù)字，學(xué)生會(huì)覺(jué)得具體，難度就降低了.因此,專業(yè)詞匯、用字母表示的量都是科學(xué)閱讀中的抽象詞.這是我們?cè)诮虒W(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意的.

我們的大腦擁有強(qiáng)大的糾錯(cuò)能力，這個(gè)能力是建立在我們對(duì)母語(yǔ)太過(guò)熟悉的基礎(chǔ)上的，我們會(huì)自動(dòng)糾錯(cuò)到熟悉的那個(gè)詞匯上去，這也就是為什么會(huì)出現(xiàn)考試時(shí)讀題讀錯(cuò)了的情況，物理中就有一個(gè)經(jīng)典案例：“A和B的總動(dòng)量相同，A和B的動(dòng)量總相同”，就是“總”的位置不同，卻造成了句子意思的大相徑庭，第一個(gè)“總”表示求和運(yùn)算，第二個(gè)“總”是個(gè)副詞，表示程度.再比如“我們的大腦有擁強(qiáng)大的糾錯(cuò)能力”，這句話如果不是仔細(xì)讀，你不會(huì)發(fā)覺(jué)寫的是“有擁”.那這種現(xiàn)象如何避免呢，就是反復(fù)逐字地讀和反復(fù)訓(xùn)練.因?yàn)橛辛诉@個(gè)案例，可能大家就會(huì)對(duì)后面的所有例子都認(rèn)真研讀了.

3)人的知識(shí)結(jié)構(gòu)、能力水平和情緒狀態(tài)

影響閱讀效果的因素有3個(gè)，分別是“知識(shí)結(jié)構(gòu)”“能力水平”和“情緒狀態(tài)”.“知識(shí)結(jié)構(gòu)”決定了哪些文本可以讀，哪些文本不可以讀；“能力水平”決定了可讀的文本，他可以理解到什么水平，比如學(xué)生沒(méi)有極限的概念，那么他對(duì)瞬時(shí)速度的解讀就只能是停留在文字表面的.“情緒狀態(tài)”則決定了學(xué)生閱讀的效果，也就是說(shuō)，即使是閱讀課，也要有相應(yīng)的組織教學(xué).

基于上述研究，我們嘗試給出一個(gè)閱讀的思維機(jī)制，如圖5所示.

圖5 閱讀的思維機(jī)制

對(duì)圖5做一個(gè)簡(jiǎn)單說(shuō)明：閱讀者從閱讀材料的文本中獲取信息，在頭腦中形成一個(gè)對(duì)文本初步理解的情境，但是這個(gè)情境往往是很復(fù)雜的，因此要進(jìn)行簡(jiǎn)化，以便突出主要矛盾，因此將情境轉(zhuǎn)化為一幅圖畫——示意圖，這個(gè)示意圖就可以跟頭腦中已有模型(這一點(diǎn)也從側(cè)面說(shuō)明，閱讀課不能用于起始課)進(jìn)行對(duì)比，如果與已有模型的相似度低，閱讀者就會(huì)重新回到文本再次解讀，如果相似度高，就會(huì)根據(jù)頭腦中的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，選擇這個(gè)模型對(duì)應(yīng)的規(guī)律，再根據(jù)從情境中找出的條件，綜合規(guī)律和條件進(jìn)行關(guān)聯(lián)決策，最終完成運(yùn)算操作，這里的運(yùn)算操作應(yīng)當(dāng)是廣義的，既包括數(shù)學(xué)運(yùn)算，也應(yīng)該包括邏輯的演繹.

因?yàn)槲锢韺W(xué)科中有大量的程序性知識(shí)，因此我們根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，將程序性知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程“外顯化”——制成表格,如表1所示.

在明確曲塊中OTU個(gè)數(shù)后，利用Venn圖可以展示樣品之間共有或特有OTU數(shù)目，直觀地表現(xiàn)出樣品間OTU的重合情況。結(jié)合OTU所代表的物種，可找出不同環(huán)境中的共有或特有微生物。分析表明：在制曲不同階段，共計(jì)發(fā)現(xiàn)100個(gè)OTU為各階段曲塊所共有；在T0、T1、T5期，曲塊中特有OTU數(shù)目分別為10個(gè)、2個(gè)和28個(gè)；在T2、T3和T4階段，無(wú)特有OTU（圖4）。

表1 程序性知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程“外顯化”

將該程序性知識(shí)“牛頓第二定律”的思維操作外顯化，讓學(xué)生去完成這個(gè)表格，哪行表格完成不了，就說(shuō)明他在這個(gè)思維環(huán)節(jié)上出了問(wèn)題，他無(wú)法完成這個(gè)操作，就說(shuō)明他還不具備這個(gè)能力.

再舉一個(gè)物理上的例子，這是2015年的北京中考題：

圖6 例2題圖

【例2】小林做“碘的升華”實(shí)驗(yàn)時(shí)，用酒精燈直接對(duì)放有少量固態(tài)碘的碘升華管加熱，如圖6所示.發(fā)現(xiàn)碘升華管內(nèi)出現(xiàn)紫色的碘蒸氣，小林認(rèn)為碘從固態(tài)變成了氣態(tài)，是升華現(xiàn)象.小紅查閱資料發(fā)現(xiàn)：常壓下，碘的熔點(diǎn)為113.60 ℃，碘的沸點(diǎn)為184.25 ℃，酒精燈火焰的溫度約400 ℃.根據(jù)這些資料，小紅認(rèn)為小林所做的實(shí)驗(yàn)中，碘可能經(jīng)歷了由固態(tài)到液態(tài)再到氣態(tài)的變化過(guò)程，小林的實(shí)驗(yàn)并不能得出碘升華的結(jié)論.

請(qǐng)針對(duì)小紅的質(zhì)疑，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明碘能從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài).可以選用上述器材或補(bǔ)充必要的輔助器材.寫出實(shí)驗(yàn)方案并簡(jiǎn)要說(shuō)明.

經(jīng)過(guò)一定訓(xùn)練的學(xué)生會(huì)很快把目光聚集在“設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明碘能從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)”這句話上.于是就根據(jù)這句話回憶相應(yīng)的模型“物態(tài)變化”，如圖7所示.

從知識(shí)結(jié)構(gòu)圖中發(fā)現(xiàn)，決定物質(zhì)聚集狀態(tài)的物理量是溫度(注：其實(shí)還有壓強(qiáng)，但初中階段只討論等壓過(guò)程，因此暫不涉及壓強(qiáng)問(wèn)題)，因此重新回到文本尋找與溫度有關(guān)的信息：“常壓下，碘的熔點(diǎn)為113.60 ℃，碘的沸點(diǎn)為184.25 ℃，酒精燈火焰的溫度約400 ℃.”于是將上述碘的特殊條件1：碘的熔點(diǎn)為113.60 ℃，碘的沸點(diǎn)為184.25 ℃，標(biāo)在知識(shí)結(jié)構(gòu)圖中，如圖8所示.

圖7 物態(tài)變化模型

圖8 根據(jù)第1個(gè)條件標(biāo)示碘的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)

題目還有一個(gè)特殊條件2：不出現(xiàn)液態(tài)碘，也就是不能發(fā)生熔化，如圖9所示，不發(fā)生熔化的條件是溫度低于熔點(diǎn)即可.于是我們就可以進(jìn)行“運(yùn)算”，找到一種可以控溫在113.6 ℃以下的實(shí)驗(yàn)裝置——水浴.怎么想到水浴的呢？原來(lái)在初二上“熔化”這節(jié)課中，用過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)方法，這就反觀我們的教學(xué)，初二的新課教學(xué)是否到位，初三的復(fù)習(xí)教學(xué)是否到位.

圖9 根據(jù)第2個(gè)條件進(jìn)一步修改模型

下面再舉一個(gè)高考的例子，這是一道2000年的陳題，但是它卻把上述思維機(jī)制表現(xiàn)得淋漓盡致，我們來(lái)一起看一下這道題：

【例3】2000年1月26日我國(guó)發(fā)射了一顆同步衛(wèi)星，其定點(diǎn)位置與東經(jīng)98°經(jīng)線在同一平面內(nèi)，若把甘肅嘉峪關(guān)處的經(jīng)度和緯度近似取為東經(jīng)98°和北緯40°，已知地球半徑R，地球自轉(zhuǎn)周期T，地球表面重力加速度g(視為常量)和光速c，試求該同步衛(wèi)星發(fā)出的微波信號(hào)到嘉峪關(guān)處的接收站所需的時(shí)間(要求用題給的已知量的符號(hào)表示).

大家讀過(guò)題之后，頭腦中都會(huì)有一個(gè)相應(yīng)的情境圖，然后可以跟筆者的情境圖對(duì)比一下，如圖10所示.

但這是立體圖，并不好分析，于是我們分別沿著東經(jīng)98°面和赤道面各切一刀，就得到了2張圖，如圖11和圖12所示.

圖10 根據(jù)題意構(gòu)建情境圖

圖11 沿東經(jīng)98°切面圖

圖12 沿赤道面切面圖

其中圖11是學(xué)生在數(shù)學(xué)課上熟悉的情境圖，已知三角形的兩邊及其夾角，自然想到余弦定理，圖12則是萬(wàn)有引力問(wèn)題中的常規(guī)圖，于是問(wèn)題迎刃而解.

(3)成效與反思

閱讀，即能夠完成對(duì)信息的提取和加工，是程序性知識(shí).閱讀能力是可以提高的，并且是有“路徑”可循的，比如將思維過(guò)程“外顯化”.我們自編教材，作為對(duì)傳統(tǒng)教材的補(bǔ)充，在編寫過(guò)程中注重“人-文”交互性，通過(guò)一定的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)，比如鏈接按鈕.

通過(guò)一年的教學(xué)嘗試，學(xué)生接受并初步掌握了閱讀的操作步驟.外在變化就是靜下心來(lái)讀題、審題，有了畫圖的意識(shí)，對(duì)于論述較長(zhǎng)題目的畏難情緒有所降低.在一些題目較長(zhǎng)，題意較為隱晦的題目作答上，學(xué)生的得分率有了明顯的提高.

進(jìn)一步，應(yīng)當(dāng)再配合以合適的教學(xué)方法，合理運(yùn)用講授、討論、對(duì)話的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的思考，將閱讀的效果深化并外顯.

1 劉如德.教育心理學(xué).北京：北京師范大學(xué)出版社，2008

2 王邦平.贏在會(huì)學(xué).北京：電子工業(yè)出版社，2012

2017-04-07)