高中物理知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的現(xiàn)狀調(diào)查研究

梁平 鄭穎 程敏熙

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

馬北河

(廣州市海珠區(qū)教育發(fā)展中心 廣東 廣州 510310)

知識(shí)結(jié)構(gòu)化指把所學(xué)的知識(shí)要素按其相互作用、相互聯(lián)系的方式和秩序組合起來，并劃分為不同的部分或歸入某種更大的范疇中，進(jìn)而在頭腦中形成良好的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)[1].中學(xué)物理的學(xué)習(xí)希望學(xué)生通過物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，掌握科學(xué)方法，進(jìn)而培養(yǎng)其解決問題的能力，形成科學(xué)思維.知識(shí)本身并不是教育的目的，而是建立科學(xué)方法的工具和手段[2,3].構(gòu)建學(xué)生結(jié)構(gòu)化的物理知識(shí)體系，物理知識(shí)與科學(xué)方法是不可分割的，需要教師根據(jù)物理知識(shí)與科學(xué)方法的聯(lián)系、物理知識(shí)與知識(shí)間的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生有意識(shí)地將所學(xué)的內(nèi)容聯(lián)系起來，在頭腦中形成結(jié)構(gòu)良好的知識(shí)組塊.

研究表明，系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的知識(shí)要比零散的、片段的知識(shí)更容易被人腦記憶[4]，幫助學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)化是中學(xué)教師的重要工作之一.然而，當(dāng)前涉及到學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)化研究比較少，物理學(xué)科的相關(guān)研究更是少之又少.為了解當(dāng)前高中物理教師對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用情況，促進(jìn)物理學(xué)科結(jié)構(gòu)化教學(xué)的研究與發(fā)展，本文對(duì)153名高中物理教師做了問卷調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果提出問題，并給予有效地優(yōu)化建議.

1 研究設(shè)計(jì)及過程

本次研究采用自編的“中學(xué)物理知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)現(xiàn)狀的調(diào)查”問卷作為研究工具.分別從高中物理教師對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的認(rèn)識(shí)情況、應(yīng)用情況以及必備背景知識(shí)的儲(chǔ)存情況3個(gè)維度展開調(diào)查.應(yīng)用SPSS軟件分析問卷內(nèi)部一致性系數(shù)，α=0.723，處于可信區(qū)間.本次調(diào)查共發(fā)放問卷158份，回收問卷158份，有效問卷153份，問卷有效率97%.

研究選取廣東省廣州市的153位高中物理教師作調(diào)查對(duì)象，被測(cè)者覆蓋了廣州市的11個(gè)地區(qū)，教齡涵蓋1年到20年以上，學(xué)歷分布由大專至博士，任職學(xué)校包括了普通中學(xué)、示范性高中以及重點(diǎn)中學(xué)，具有較廣泛的代表性.因此，對(duì)他們的調(diào)查可以比較全面地了解高中物理教師對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用現(xiàn)狀.

2 調(diào)查結(jié)果與討論

2.1 認(rèn)識(shí)情況的調(diào)查結(jié)果

2.1.1 教師對(duì)結(jié)構(gòu)化的教學(xué)行為與學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)不良的表現(xiàn)識(shí)別能力較弱

“教師對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)化的教學(xué)行為判斷”和“教師對(duì)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)化不良表現(xiàn)的判斷”，這兩個(gè)項(xiàng)目的調(diào)查問卷以多選的形式出題，給出的4個(gè)選項(xiàng)均為正確選項(xiàng)，調(diào)查結(jié)果如表1所示.在教學(xué)行為的判斷上，累積答對(duì)3個(gè)選項(xiàng)的教師占44.50%，選擇“復(fù)習(xí)課引導(dǎo)學(xué)生做知識(shí)的思維導(dǎo)圖”的教師居多(83.7%)，其他3個(gè)選項(xiàng)選擇率在50%左右；在學(xué)生表現(xiàn)的判斷上，能選擇3個(gè)選項(xiàng)的累積百分比僅為28.70%.調(diào)查結(jié)果說明絕大多數(shù)教師對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)化的教學(xué)與學(xué)生表現(xiàn)的關(guān)注度不夠，認(rèn)識(shí)比較局限.

表1 教師對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)行為與學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)不良表現(xiàn)的判斷統(tǒng)計(jì)

2.1.2 教師對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的認(rèn)識(shí)不全面

知識(shí)結(jié)構(gòu)圖是結(jié)構(gòu)化教學(xué)重要的教學(xué)手段.在教學(xué)中，不同知識(shí)結(jié)構(gòu)圖有其自身的優(yōu)越性，面對(duì)不同情境與知識(shí)的講授時(shí)，教師應(yīng)合理選擇知識(shí)結(jié)構(gòu)圖輔助教學(xué).調(diào)查顯示(圖1)，高中物理教師對(duì)個(gè)別知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的結(jié)構(gòu)化作用肯定程度較低，與現(xiàn)有研究成果相差較遠(yuǎn).數(shù)據(jù)顯示，概念圖(M=1.993 5，SD=0.14018)和表格圖(M=2.5686，SD=0.158 40)的結(jié)構(gòu)化作用不太好.然而現(xiàn)有研究表明，概念圖在陳述性知識(shí)的教學(xué)中能起到有效的結(jié)構(gòu)化作用；表格圖因其明顯的對(duì)比與歸納作用能夠幫助學(xué)生有效建立知識(shí)間的聯(lián)系[5,6].產(chǎn)生以上較大差異的原因在于教師對(duì)這幾種知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的認(rèn)識(shí)并不全面，對(duì)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的認(rèn)識(shí)有待加深.

圖1 知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的使用頻率與結(jié)構(gòu)化作用的調(diào)查結(jié)果

2.2 應(yīng)用情況的調(diào)查結(jié)果

調(diào)查表明，77.1%(118人)的教師會(huì)有意識(shí)引導(dǎo)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)，說明在高中物理教師中大多數(shù)教師對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)化的教學(xué)持肯定的態(tài)度，且會(huì)在教學(xué)中實(shí)施.為進(jìn)一步調(diào)查教師在教學(xué)實(shí)踐中知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的應(yīng)用情況，問卷對(duì)選擇“有意識(shí)”的118位教師做深入地調(diào)查.

2.2.1 知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的使用率偏低，課堂結(jié)構(gòu)化作用不顯著

結(jié)果顯示(圖1)，知識(shí)清單使用率得分(M=3.618 6，SD=0.096 98)最高.從整體看，知識(shí)清單的使用情況僅達(dá)到“偶爾使用”的水平；而概念圖(M=2.8136，SD=0.09396)、思維導(dǎo)圖(M=2.8220，SD=0.10605)、流程圖(M=3.0169，SD=0.09997)、表格圖(M=3.1441，SD=0.08534)的得分均不高，僅處于“不常用”的水平.說明高中物理教師在教學(xué)中對(duì)幾種圖表的使用率均不高，且使用時(shí)形式單一.

那么，物理教師課堂中最常用什么形式引導(dǎo)學(xué)生結(jié)構(gòu)化的學(xué)習(xí)呢？進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近半數(shù)的高中物理教師最常用語言引導(dǎo)的方式幫助學(xué)生結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)，13.60%的教師選擇綜合習(xí)題，能夠經(jīng)常運(yùn)用知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的教師僅39.80%.雖然語言引導(dǎo)與綜合習(xí)題都有一定的知識(shí)結(jié)構(gòu)化作用，但作用并不顯著.從調(diào)查結(jié)果可知，在實(shí)際的教學(xué)中，絕大多數(shù)教師常用的結(jié)構(gòu)化教學(xué)手段有效性不大，教學(xué)的結(jié)構(gòu)化作用并不顯著.

2.2.2 對(duì)程序性知識(shí)的應(yīng)用率低

結(jié)果顯示(圖2)，除實(shí)驗(yàn)課外，其他課型的使用率均高于60%，說明大多數(shù)教師能夠?qū)⒅R(shí)結(jié)構(gòu)化的教學(xué)應(yīng)用于各個(gè)課型.實(shí)際教學(xué)中，概念課、規(guī)律課、復(fù)習(xí)課大多是針對(duì)陳述性知識(shí)的講授，而實(shí)驗(yàn)課、習(xí)題課則更多的是鍛煉學(xué)生程序性知識(shí)的應(yīng)用，調(diào)查結(jié)果同時(shí)說明高中物理教師在講授陳述性知識(shí)時(shí)能夠廣泛地使用知識(shí)結(jié)構(gòu)化的教學(xué)策略，而在講授程序性知識(shí)時(shí)應(yīng)用較少.

圖2 各課型教師使用知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)策略的情況

2.3 必備的背景知識(shí)儲(chǔ)存情況的調(diào)查結(jié)果

張憲魁先生認(rèn)為，在物理學(xué)知識(shí)點(diǎn)建立、引申和擴(kuò)展的過程中，知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)點(diǎn)之間的連接處一定存在科學(xué)方法因素[7].在物理學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)中，知識(shí)、科學(xué)方法是密不可分的.物理教師對(duì)科學(xué)方法、物理知識(shí)的深刻理解是物理結(jié)構(gòu)化教學(xué)的重要基礎(chǔ)，而確立核心知識(shí)、建立物理知識(shí)與科學(xué)方法間的聯(lián)系是應(yīng)用物理知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的重要前提.

2.3.1 教師對(duì)核心知識(shí)的確立比較重視，但認(rèn)識(shí)模糊

核心知識(shí)包括核心概念與核心規(guī)律，美國著名教育家赫德認(rèn)為,核心概念是展現(xiàn)科學(xué)學(xué)科圖景的概念和原理，是學(xué)科結(jié)構(gòu)的主干部分.核心知識(shí)的確立有利于學(xué)生知識(shí)的遷移，而圍繞核心概念組織知識(shí)能夠幫助學(xué)生形成良好的知識(shí)結(jié)構(gòu).調(diào)查結(jié)果如圖3所示，僅3.96%的教師選擇“不制定核心知識(shí)”，說明絕大多數(shù)的教師是比較重視核心知識(shí)的確立的.但是在制定核心知識(shí)時(shí)，僅48.4%的教師會(huì)考慮到知識(shí)的科學(xué)地位.說明高中物理教師雖然重視核心知識(shí)的界定，卻對(duì)核心知識(shí)的了解并不深入，在具體的知識(shí)分類時(shí)存在不足.

圖3 教師確定核心知識(shí)的依據(jù)統(tǒng)計(jì)

2.3.2 教師對(duì)科學(xué)方法與物理知識(shí)的關(guān)系的認(rèn)識(shí)較淺

“由物理知識(shí)聯(lián)想科學(xué)方法”的測(cè)試中以等效替代法為例.等效替代法是高中階段重要的應(yīng)用知識(shí)的科學(xué)方法.統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4所示，49.70%的教師沒有聯(lián)想到科學(xué)方法，被測(cè)教師中能正確寫出“等效替代法”的教師僅占20.30%，即絕大多數(shù)(79.70%)的教師在講授重要的物理知識(shí)時(shí)不能正確聯(lián)想到對(duì)應(yīng)的科學(xué)方法.由此說明，高中物理教師對(duì)科學(xué)方法的教學(xué)不夠重視，認(rèn)識(shí)較淺，由物理知識(shí)聯(lián)想科學(xué)方法的能力較弱.

圖4 由“力的合成與分解”“速度的合成與分解”等物理規(guī)律聯(lián)想對(duì)應(yīng)的科學(xué)方法調(diào)查結(jié)果

“由科學(xué)方法聯(lián)系物理知識(shí)”的調(diào)查，問卷以“比值定義法”為例.比值定義法是重要的獲得知識(shí)的科學(xué)方法，高中物理階段有13個(gè)物理知識(shí)是通過比值定義法獲得的，例如電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電勢(shì)、加速度等.調(diào)查顯示(圖5)本題的正確率僅28.60%.由此可見，高中物理教師對(duì)常見物理概念(規(guī)律)的獲得方法理解不深，由科學(xué)方法聯(lián)想物理知識(shí)的能力較弱.

綜合以上兩個(gè)測(cè)試結(jié)果可知，高中物理教師建立物理知識(shí)與科學(xué)方法聯(lián)系的能力較弱.

圖5 由“比值定義法”聯(lián)想對(duì)應(yīng)的物理知識(shí)調(diào)查結(jié)果

3 總結(jié)與建議

3.1 總結(jié)與討論

3.1.1 絕大多數(shù)教師對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)有所了解，但認(rèn)識(shí)程度整體偏低

調(diào)查顯示，僅5.20%的教師“不了解”知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)，說明知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)在高中物理教師的教學(xué)培訓(xùn)中比較普遍，絕大多數(shù)教師對(duì)其有所了解.而從前文的調(diào)查結(jié)果可以看到，高中物理教師對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)化的教學(xué)行為、學(xué)生表現(xiàn)、教學(xué)手段的認(rèn)識(shí)都比較片面，并沒有多元地認(rèn)識(shí)知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué).造成這些現(xiàn)象的原因可能是大多數(shù)教師并沒有意識(shí)到知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的重要性，對(duì)于相關(guān)的理論學(xué)習(xí)不深入.

3.1.2 大多數(shù)教師能夠有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)化的學(xué)習(xí)，但有效性不高

前文的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，77.1%的高中物理教師在日常教學(xué)中會(huì)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)化的學(xué)習(xí)，然而在具體的實(shí)施過程中，存在著結(jié)構(gòu)化的教學(xué)形式單一，教師不能靈活地使用知識(shí)結(jié)構(gòu)圖輔助教學(xué)；應(yīng)用面不大，程序性知識(shí)的教學(xué)缺乏結(jié)構(gòu)化；有效率不高，結(jié)構(gòu)化作用顯著的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的使用率偏低等問題.這些現(xiàn)象說明，大多數(shù)高中物理教師雖然肯定了知識(shí)結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)的有益性，但在選擇教學(xué)手段時(shí)存在不足，教師需要結(jié)合實(shí)際教學(xué)情境，學(xué)會(huì)合理地選擇教學(xué)手段，輔助課堂的結(jié)構(gòu)化教學(xué).

3.1.3 教師對(duì)物理知識(shí)與科學(xué)方法的重視程度有較大的差異，且兩者的知識(shí)儲(chǔ)備均不足

調(diào)查結(jié)果指出，高中物理教師對(duì)物理知識(shí)的分類、核心知識(shí)的界定是比較重視的，這是值得肯定的.但是對(duì)知識(shí)分類、核心知識(shí)等概念的認(rèn)識(shí)存在一些偏差.值得注意的是，在實(shí)際教學(xué)中，科學(xué)方法的教學(xué)并不受重視，講授重要的物理知識(shí)時(shí)，半數(shù)以上的教師無法有效、正確地建立與科學(xué)方法的聯(lián)系.在應(yīng)用物理知識(shí)結(jié)構(gòu)化的教學(xué)中，物理知識(shí)與科學(xué)方法的儲(chǔ)備充足是重要的前提，然而調(diào)查結(jié)果表明當(dāng)前教師的必備背景知識(shí)儲(chǔ)備急需提高.

3.2 建議

3.2.1 加強(qiáng)知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的理論學(xué)習(xí)，構(gòu)建學(xué)生結(jié)構(gòu)化的認(rèn)知體系

研究表明，認(rèn)知結(jié)構(gòu)缺陷是導(dǎo)致學(xué)生物理學(xué)習(xí)困難的主要原因，表現(xiàn)為物理知識(shí)儲(chǔ)備不足、知識(shí)組織程度低、知識(shí)表征不完善等[8].學(xué)生的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)是物理知識(shí)結(jié)構(gòu)在頭腦中的主觀反映.有效構(gòu)建學(xué)生結(jié)構(gòu)化的認(rèn)知體系，需要教師將物理知識(shí)結(jié)構(gòu)化進(jìn)行教學(xué)，同時(shí)教師應(yīng)該以此為教學(xué)的目的之一[9].然而，當(dāng)前物理教師對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的認(rèn)識(shí)處于比較基礎(chǔ)的水平.因此，加強(qiáng)物理教師對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的理論學(xué)習(xí)不容忽視.教師應(yīng)增強(qiáng)系統(tǒng)論，加強(qiáng)認(rèn)知理論等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，同時(shí)也可借鑒其他學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)理論，結(jié)合物理學(xué)科特色對(duì)其他學(xué)科的理論做參考性學(xué)習(xí).

3.2.2 重視知識(shí)的結(jié)構(gòu)化教學(xué)，既重視“教”也重視“用”

西南交大附中的馬淑琴老師表示：每節(jié)課的教學(xué)中都應(yīng)貫穿結(jié)構(gòu)化知識(shí)的觀念，不斷強(qiáng)調(diào)，不斷強(qiáng)化，這樣在每一章結(jié)束時(shí)，教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)在教學(xué)中已經(jīng)反復(fù)多次，應(yīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)在學(xué)生的頭腦中織成了知識(shí)網(wǎng)絡(luò)[11].提高物理課堂的結(jié)構(gòu)化有效性，不只是注重復(fù)習(xí)課的教學(xué)，而是在每節(jié)課每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)上，都需要教師注重知識(shí)的結(jié)構(gòu)化傳授.有效構(gòu)建學(xué)生結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系，需要教師的高度重視，不僅重視結(jié)構(gòu)化的教學(xué)過程，即合理選擇知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)手段進(jìn)行輔助教學(xué)；教師更要重視學(xué)生應(yīng)用的結(jié)果，即定時(shí)對(duì)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀做檢測(cè)，根據(jù)反饋及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，查漏補(bǔ)缺.

3.2.3 增強(qiáng)結(jié)構(gòu)化教學(xué)背景知識(shí)的補(bǔ)充與沉淀，顯化科學(xué)方法

如果學(xué)生學(xué)習(xí)了一門學(xué)科，卻沒有掌握這門學(xué)科的科學(xué)方法，那么，充其量只能說學(xué)生學(xué)過了這門學(xué)科，而不是掌握了這門學(xué)科[12].教師不能只講授知識(shí)，更為重要的是講授獲得知識(shí)的方法[11].因此，學(xué)生在頭腦中構(gòu)建的知識(shí)結(jié)構(gòu)不僅僅只有物理知識(shí)，更重要的是與知識(shí)相連接的屬于物理學(xué)科所獨(dú)有的物理科學(xué)方法.建議學(xué)?；蛳嚓P(guān)部門加強(qiáng)對(duì)教師知識(shí)分類、科學(xué)方法等內(nèi)容的學(xué)習(xí)組織與培訓(xùn)工作，另外，也需要教師充分利用網(wǎng)絡(luò)資源、各種培訓(xùn)和遠(yuǎn)程培訓(xùn)等多條途徑有計(jì)劃、有針對(duì)性、有步驟地加強(qiáng)物理知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)必備的背景知識(shí)的補(bǔ)充和沉淀.

總之，要構(gòu)建突出物理學(xué)科特色的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，解決學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)凌亂，物理學(xué)習(xí)困難等現(xiàn)象，需要物理教師重視物理知識(shí)的結(jié)構(gòu)化教學(xué)，加強(qiáng)自身對(duì)物理科學(xué)方法的理解，多閱讀，全面學(xué)習(xí)知識(shí)結(jié)構(gòu)化教學(xué)策略的理論知識(shí).相信物理知識(shí)的結(jié)構(gòu)化教學(xué)不僅能有效幫助學(xué)生深刻理解物理知識(shí)的本質(zhì)，掌握物理科學(xué)方法，有效記憶與應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，還能提高教師自身專業(yè)發(fā)展，提高物理教學(xué)質(zhì)量.