基于心理學(xué)的高中物理新舊教材對(duì)比分析
——以人教版《物理·必修2》機(jī)械能守恒定律一章為例

李丹瑋 肖 化 許桂清

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院 廣東 廣州 510000)

在2017年物理課程標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后，物理教材也根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了變化.教材，作為教學(xué)中最為重要的教學(xué)材料，指導(dǎo)教師的教學(xué)步驟和方向，在教育中發(fā)揮著重要的作用.因此，對(duì)于新教材的研究有著重要的意義.本文將以人教版《物理·必修2》的機(jī)械能守恒定律一章為例，從心理學(xué)的角度對(duì)新舊人教版教材的不同進(jìn)行分析，使教師可以對(duì)其進(jìn)行思考，從而對(duì)教學(xué)過(guò)程有所改變，提高教學(xué)質(zhì)量.

1 心理學(xué)角度下新舊教材的知識(shí)呈現(xiàn)順序?qū)Ρ?/h2>

奧蘇伯爾認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移理論提出，學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是從教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化而來(lái)的.知識(shí)的呈現(xiàn)順序，作為知識(shí)結(jié)構(gòu)的一部分，影響著學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建立.因此，知識(shí)的呈現(xiàn)順序是對(duì)教材進(jìn)行分析研究的首要對(duì)象.本文將從整體上對(duì)其進(jìn)行分析，即通過(guò)對(duì)機(jī)械能守恒定律這一章的目錄進(jìn)行探討研究.

新舊教材的目錄如表1所示，對(duì)比新舊教材可知，新教材對(duì)探究實(shí)驗(yàn)類進(jìn)行了刪減，將“追尋守恒的量”刪減后放在機(jī)械能守恒定律這一節(jié)中.

舊教材第一節(jié)“追尋守恒的量”主要內(nèi)容是對(duì)能量守恒的探討，提及了勢(shì)能、動(dòng)能和能量守恒，并用一句話“勢(shì)能和動(dòng)能是如何定量地量度？”與第二節(jié)的功銜接.編排此節(jié)的目的是幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)第二節(jié)功的時(shí)候簡(jiǎn)單地了解功與能有關(guān)，但例題或習(xí)題并沒有提及能量的計(jì)算，因此在用該教材時(shí)，教師需對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充.

表1 教材知識(shí)呈現(xiàn)順序

新教材則將該節(jié)關(guān)于勢(shì)能和動(dòng)能的概念刪除，并將其放在機(jī)械能守恒定律一節(jié)的開頭，勢(shì)能和動(dòng)能兩節(jié)的后面.新教材這樣的編排可以幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)一系列概念后了解到能量這一守恒量的建立，進(jìn)而探究機(jī)械能守恒定律.奧蘇伯爾提出的同化模式有3種，分別是下位學(xué)習(xí)、上位學(xué)習(xí)和并列組合學(xué)習(xí).方式雖不同，但都可以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的目標(biāo).加涅累積學(xué)習(xí)理論認(rèn)為規(guī)則學(xué)習(xí)在概念學(xué)習(xí)之后[1].新教材的編排無(wú)疑在符合奧蘇伯爾的上位學(xué)習(xí)的同時(shí)，也符合了加涅累積學(xué)習(xí)理論，既可以鞏固勢(shì)能和動(dòng)能的知識(shí)，又為機(jī)械能守恒做鋪墊，起到了承上啟下的作用，知識(shí)邏輯比較嚴(yán)謹(jǐn)，體現(xiàn)了循序漸進(jìn)的原則，有利于學(xué)生形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu).筆者認(rèn)為，教師在使用新教材時(shí)，可以在能量這一守恒量的概念提出后，對(duì)之前所講知識(shí)進(jìn)行總結(jié)：做功的大小與動(dòng)能和勢(shì)能的變化量有關(guān)，而動(dòng)能和勢(shì)能又屬于能量，因此得出“功是能量變化的量度”的結(jié)論，這樣的教學(xué)順序更符合學(xué)生的認(rèn)知邏輯，有益于學(xué)生對(duì)該章內(nèi)容的理解.

2 心理學(xué)角度下新舊教材的知識(shí)呈現(xiàn)方式對(duì)比

在分析了這一章的教材知識(shí)呈現(xiàn)順序后，還應(yīng)從整體上分析一節(jié)的教材知識(shí)是以何種方式呈現(xiàn)的，這與教師如何將教材落實(shí)到教學(xué)上息息相關(guān).該章有兩類知識(shí)，一類是陳述性知識(shí)：概念規(guī)律，一類是程序性知識(shí)：即對(duì)規(guī)律的驗(yàn)證和對(duì)概念規(guī)律的應(yīng)用.

2.1 陳述性知識(shí)呈現(xiàn)方式

新舊教材陳述性知識(shí)呈現(xiàn)方式分析如表2所示.

表2 陳述性知識(shí)呈現(xiàn)方式

從表中可知新舊教材在陳述性知識(shí)呈現(xiàn)方式上的顯著變化在于知識(shí)引入方式的不同和科學(xué)方法的有無(wú)顯化.

2.1.1 知識(shí)引入方式對(duì)比

美國(guó)教育心理學(xué)家奧蘇伯爾認(rèn)為有意義學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì),是符號(hào)所代表的新知識(shí)與學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的適當(dāng)觀念建立非人為的和實(shí)際性的聯(lián)系.在新知識(shí)的引入中，采用了基于舊知識(shí)或原有經(jīng)驗(yàn)的問題探討是一個(gè)橋梁，可以在幫助學(xué)生很好地回顧知識(shí)的同時(shí)，幫助他們建立其新舊知識(shí)聯(lián)系.無(wú)論是新教材還是舊教材，都采取了這種方式，為學(xué)生實(shí)現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí)提供了條件.

其次，無(wú)論是羅杰斯還是奧蘇伯爾，都十分肯定學(xué)生的自發(fā)性和主動(dòng)性在學(xué)習(xí)上的作用.奧蘇伯爾認(rèn)為有意義學(xué)習(xí)的條件之一是學(xué)習(xí)者必須具有有意義學(xué)習(xí)的心向.羅杰斯認(rèn)為以學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)生長(zhǎng)為中心，以學(xué)生的自發(fā)性和主動(dòng)性為學(xué)習(xí)動(dòng)力，把學(xué)習(xí)與學(xué)生的愿望興趣和需要有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，必然有效地促進(jìn)個(gè)人的發(fā)展[2].與舊教材相比，在定義概念的引入上，新教材加入了基于初中知識(shí)或生活經(jīng)驗(yàn)的問題探討，例如，重力勢(shì)能一節(jié)的知識(shí)導(dǎo)入為“初中我們已經(jīng)定性地學(xué)習(xí)了重力勢(shì)能，物體的質(zhì)量越大、所處的位置越高，重力勢(shì)能就越大.這一節(jié)我們來(lái)進(jìn)一步定量地研究重力勢(shì)能.你認(rèn)為重力勢(shì)能的表達(dá)式應(yīng)該是怎樣的呢？”.基于原有知識(shí)設(shè)置的問題，使得學(xué)生在回顧初中知識(shí)的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，使學(xué)生具有有意義學(xué)習(xí)的心向，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果.新教材給教師們傳遞的信息是，以基于舊知識(shí)或生活現(xiàn)象的問題為導(dǎo)入，是可取的課堂導(dǎo)入方式.

2.1.2 科學(xué)方法有無(wú)顯化對(duì)比

認(rèn)知心理學(xué)研究表明，人們可以通過(guò)外顯學(xué)習(xí)和內(nèi)隱學(xué)習(xí)的方式去習(xí)得復(fù)雜的知識(shí).外顯學(xué)習(xí)是學(xué)生已知某種規(guī)則，并有意識(shí)地把它應(yīng)用于學(xué)習(xí)的過(guò)程.內(nèi)顯學(xué)習(xí)是學(xué)生無(wú)意識(shí)地獲得關(guān)于刺激環(huán)境復(fù)雜知識(shí)的過(guò)程.

自古以來(lái)，對(duì)于物理的學(xué)習(xí)和研究，都蘊(yùn)藏著科學(xué)方法，高中的新舊人教版教材亦然，但不同的是，新教材把它顯現(xiàn)出來(lái)，并將它獨(dú)立開設(shè)為“科學(xué)方法”欄目，而舊教材則沒有直接顯現(xiàn).學(xué)生在初中物理學(xué)習(xí)的時(shí)候已經(jīng)在進(jìn)行內(nèi)隱學(xué)習(xí)，但很明顯，大部分的學(xué)生并不能總結(jié)出科學(xué)方法，因?yàn)閮?nèi)隱學(xué)習(xí)需要一定時(shí)間的積累才能夠真正掌握規(guī)則知識(shí).一般而言，科學(xué)方法是由經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間積累的專家進(jìn)行總結(jié)的.郭秀艷和楊治良對(duì)于內(nèi)隱學(xué)習(xí)和外隱學(xué)習(xí)的研究表明，內(nèi)隱學(xué)習(xí)和外隱學(xué)習(xí)的結(jié)合有助于提高學(xué)習(xí)質(zhì)量[3].

新教材在學(xué)生進(jìn)行內(nèi)隱學(xué)習(xí)后給學(xué)生顯現(xiàn)科學(xué)方法可以加深學(xué)生對(duì)科學(xué)方法的理解和應(yīng)用，從而大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力.例如，新教材在“動(dòng)能定理”公式推導(dǎo)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)“演繹推理”進(jìn)行內(nèi)隱學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)完動(dòng)能定理后，明確講述“演繹推理”的定義，可以使學(xué)生深刻地了解這一科學(xué)方法，有助于學(xué)生在今后的物理學(xué)習(xí)和研究中應(yīng)用.

2.2 程序性知識(shí)呈現(xiàn)方式

以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一節(jié)為例分析新舊教材程序性知識(shí)呈現(xiàn)方式如表3所示.

表3 程序性知識(shí)呈現(xiàn)方式

習(xí)得程序性知識(shí)的本質(zhì)是掌握一個(gè)解決問題的產(chǎn)生式系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)進(jìn)行遷移以運(yùn)用到同類型的問題上.新舊教材對(duì)于程序性知識(shí)編排的相同點(diǎn)在于，它們都對(duì)實(shí)驗(yàn)的方法、在實(shí)驗(yàn)中需注意的問題和對(duì)于速度的測(cè)量進(jìn)行了詳細(xì)的講解，幫助學(xué)生掌握完成該實(shí)驗(yàn)所需的操作步驟，以獲得程序性知識(shí).不同點(diǎn)在于新教材增添了實(shí)驗(yàn)的思路、物理量的測(cè)量和數(shù)據(jù)分析.機(jī)械能守恒定律的前提是什么？哪些過(guò)程可以滿足該規(guī)律的條件？取哪個(gè)為研究對(duì)象？需要測(cè)量哪些物理量？又要如何通過(guò)物理量之間的關(guān)系驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律？新教材一步步地引導(dǎo)著學(xué)生，讓學(xué)生不僅可以主動(dòng)地去獲得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)所需的知識(shí)，還可以親自去領(lǐng)會(huì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路.這有益于學(xué)生在遇到其他驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行知識(shí)遷移，從而自主地按照該思路去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).筆者認(rèn)為，不僅教師是引導(dǎo)者，教材亦要是引導(dǎo)者，不僅僅是直接呈現(xiàn)知識(shí)，更應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生去主動(dòng)探尋和理解知識(shí).

3 結(jié)束語(yǔ)

新教材是在舊教材的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善的，在知識(shí)的呈現(xiàn)順序和知識(shí)的呈現(xiàn)方式上都發(fā)生了較大的改變，符合學(xué)生的認(rèn)知心理，有助于培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng).最后，筆者依據(jù)教材分析結(jié)果提出幾點(diǎn)建議.第一，教材作為課程資源，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行深入研究，尤其是對(duì)不同版本、不同年級(jí)的教材進(jìn)行融會(huì)貫通，從而根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況靈活運(yùn)用教材.例如，科學(xué)方法在初中物理也有蘊(yùn)藏，教師可以去其中找出恰當(dāng)?shù)睦蛹由顚W(xué)生對(duì)科學(xué)方法的理解.第二，如果教材在呈現(xiàn)知識(shí)時(shí)未運(yùn)用提問的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)時(shí)，教師可以通過(guò)提問引導(dǎo)學(xué)生思考，以激起學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，從而獲得更好的教學(xué)效果.