试析三种类型物理知识的教学视角

英国哲学家怀特海曾经指出：“要使知识充满活力，不能使知识僵化，而这是一切教育的核心问题”[1]。但现实中的许多教学，却存在无视知识的类别，采用僵化的教学方式，致使知识失去活力。“教育的全部目的就是使人具有活跃的智慧”[2]。知识仅仅是已经获得并储存起来的学问；而智慧则是运用学问去指导改善生活的各种能力。因为智慧是指向人的实践的，能为解决实际问题提供帮助的；智慧又是指向生活的，“是应用已知的去明确地指导人生事物之能力”[3]；智慧还是个性化的，是个体自由发展、主体性得以彰显的前提。要使教学变成使学生智慧起来的过程，首要的任务就是明确教学内容——知识的本质及类型。正如英国哲学家维特根斯坦所说：“洞见或透识隐藏于深处的棘手问题是艰难的，因为如果只是把握这一棘手问题的表层，它就会维持原状，仍然得不到解决。因此，必须把它‘连根拔起’，使它彻底地暴露出来；这就要求我们开始以一种新的方式来思考。”[4]所以，根据不同类型的知识，依据学生对不同类型知识掌握的特点，采用不同的教学方式才是知识教学的应然状态。

一、不同类型的知识应该采用不同的教学方式

南宋诗人陆游在《冬夜读书示子聿》中曾提到“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。意思是说从书本上得到的知识终归是浅薄的，最终要想认识事物或事理的本质，还必须亲身实践。这体现在教学中，一方面是要让学生形成一种对待知识的严谨态度；另一方面，对于不同类型的知识要采用不同的教学方法。按不同的标准，知识有不同的类型[5]。在中学阶段，按涉及的知识的学习特点，可以将知识分为事实性知识、方法性知识和价值性知识。事实性知识实际上是一种描述性的知识，旨在通过一定的概念符号和数量关系反映自然界所存在的一些事实。学生只要通过阅读或教师讲授就能掌握事实性知识，是“学得”的过程。方法性知识是一种综合运用概念、规律解决一定问题的策略、程序或方法。方法性知识需要通过实践、体验才能领会，是“习得”的过程。价值性知识是基于学习经验的一种体悟，是认识世界的一种视角、理解世界的一种信念，是进一步深入研究自然规律的动力源泉。价值性知识需要学生去“悟得”。悟是需要学生在特定的情境下体察要意，是个体经验被激活的过程，是理解、吸纳、建构科学思想方法、规律认知的过程，是融进了学生的人格、气质、品行和思想的过程，最终实现自己能动的创造和发现的感应和领悟。因此，价值性知识就是“心中悟出始知深”的过程。只有用心感悟，才能最终沉淀到学生的内心深处，形成一种信念、一种素质、一种能力，伴其一生，受用一生。

二、三种类型知识的特点及教学策略

1.事实性知识：纸上得来终觉浅

比如力是表示物体间的相互作用，速度表示物体运动的快慢，位移表示物体位置的变化，功表示力在空间积累的效果等，这些都是事实性的知识。事实性知识是一种表象性的知识，是回答“是什么”的知识。事实性知识适宜的学习方式是理解、记忆、再现、判断，适宜的教学方式是“授受式”。在事实性知识教学过程中，学生是被动的，学习的结果容易被遗忘。因此这种类型的知识需要重复，以不断强化学生关于此种类型知识的记忆。

【教学案例1】（必修2第六章第1节：行星的运动）

在学生阅读教材的基础上，教师介绍了人类关于地心说、日心说的认识历史，介绍了第谷、开普勒在天文学方面的贡献，重点清楚地讲授了开普勒三定律。然后就布置几道和开普勒三定律相关的习题让学生进行当堂训练，以巩固学生关于开普勒三定律的学习结果。

现在物理教学中，普遍存在的现象是将各种类型的知识都采用单一的“授受式”教学方法，即忽略知识的类型而仅凭教师对于知识的先验性的理解进行无变通性地教。除了事实性知识之外，方法性知识和价值性知识也都试图通过教师“清楚”地讲来让学生掌握。在这样的教学过程中，学生很难将方法性知识和价值性知识内化为自己的知识，教学效果自然是低效的，甚至是无效的。而当教师发现学生在部分知识的学习过程中存在障碍和困难时，往往意识不到是教学方法和知识类型的不匹配造成的，所做的就是通过更多的习题来帮助学生强化这些知识。结果就产生了两种现象：一是教学中以讲代做、以讲代悟，课堂中讲风盛行，以讲的是否清楚作为课堂教学是否有效的重要判断依据，课后再通过大量的习题训练（即“题海战术”）来巩固知识学习；二是在教与学的关系中，学生属于弱势群体，因为学生无法决定教学过程中的教的方式，也就无法决定自己学的方式。学生在单一的“授受式”教学方式下，缺乏方法性知识和价值性知识的有效学习方法，只能被动地通过高投入、高消耗来提升知识的学习效果。缺乏解释、推理、运用、操作、拓展的方法性知识的学习过程，缺乏对价值性知识的体验、反思、取舍等，这样就很难形成一种有效的学习，也很难形成一种价值追求与科学信仰。这也许是单一的授受式教学方式最值得担忧的地方。

2.方法性知识：绝知此事要躬行

比如牛顿运动定律、动能定理、万有引力定律等，都是方法性知识。方法性知识是一种需要意会的知识，是回答“为什么”的知识。方法性知识适宜采用的学习方式是解释、推理、运用、操作、拓展。在方法性知识的学习过程中，需要学生能主动探究，这样获得的方法性知识才比较稳定，不易遗忘。方法性知识适宜采用探究式的教学方式。

【教学案例2】（必修2第六章第4节：万有引力理论的成就）

本节内容中，教材给出了如下描述：“地球的质量是多少？这不可能用天平称量，但是可以用万有引力定律来‘称量’。若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力。……”若按教材所描述的内容教学，就是“告诉”学生这样一个结论，也就是进行了一个关于“事实性知识”的教学。但“地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力”这一知识是有前提的，即“不考虑地球自转的影响”，为什么要“不考虑地球自转的影响”，就需要在教学中进行探究。这样的探究过程也就使该知识由“事实性知识”转变为“方法性知识”的教学。

师：现在我们探究如何“利用万有引力定律来‘称量’地球的质量”。若将一物体放置在地球表面，则该物体受到几个力的作用？

生：受到重力和支持力两个力的作用。

师：这两个力之间的关系如何？

生：是一对平衡力。

师：若考虑地球自转，则该物体在做什么运动？

生：随地球自转而做圆周运动。

师：那么物体所受的这两个力还是平衡力吗？

生：（疑惑）若是平衡力，则物体做圆周运动的向心力来源是什么？若不是平衡力，则与已有的认知相矛盾。

师：按照万有引力定律，地球与物体之间应该存在万有引力，那么为什么说物体只受到重力和支持力呢？重力的产生原因是由于地球的吸引，那么，重力和万有引力之间的关系如何？

生：原来我们没有万有引力方面的知识，认为物体只受到重力和支持力。现在我们知道地球表面的物体实际受到地球的万有引力和地面的支持力。这两个力的合力提供物体随地球自转做圆周运动的向心力。

师：不错。现在我们定量地计算一下万有引力、支持力和向心力。不妨假设一个质量为1Kg的物体放置在地球表面。地球是一个椭球体，极地半径为6357Km，赤道半径为6378Km。可见，在计算要求不太高的情况下，可以将地球看成半径为6400Km的球体。当物体放置在地球表面不同位置时，受力会有哪些差异？

生：物体放在地球表面不同纬度处，受到地球的万有引力大小相同，但随地球自转做圆周运动的轨道半径不同，所需的向心力也不同。

师：不妨设物体放置在地球表面某一任意纬度处，则物体所受万有引力和向心力的关系如何？

生：如图1所示，物体所受万有引力和向心力的关系应该为

师：物体处在地球不同位置，万有引力大小和向心力大小如何？万有引力的另一个分力F分具有什么物理意义？

生：因为将地球近似看做球体，所以物体在地球不同位置，所受万有引力大小均相等；而向心力F向=m？棕2r，物体在地球表面不同位置，角速度相等，越靠近赤道，圆周运动半径越大，所需向心力就越大。万有引力的另一个分力F分应该就是物体受到的重力。

师：当物体处在赤道上时，所受到的向心力、万有引力和重力之间关系又如何？

生：物体在赤道上时，如图2所示，万有引力、向心力和重力三者在同一条直线上，他们之间的关系就是：F万=F向+F分。且

F向=m？棕2R=1×（）2×6400×10-3N≈0.04N

F分=G=mg≈10N

师：由此可见，越往两极，物体随地球自转做圆周运动所需的向心力越小，万有引力大小越接近物体所受到的重力。在精度要求不太高的前提下，我们可以得出什么结论，这一结论的前提是什么？

生：若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力。

师：那么，物体在地球表面所受到的力严格意义上如何？在近似情况下又如何？

生：在考虑地球自转的情况下，物体在地球表面受到万有引力和地面支持力，两者的合力提供物体随地球自转所需的向心力，此时重力是万有引力的一个分力；在不考虑地球自转的情况下，物体在地球表面受到万有引力和地面支持力，两者的合力为零，此时也可以说物体受到的重力等于万有引力。

诸如教材中这样的内容，若仅按教材所描述的一带而过，只能将这些知识“告诉”学生，学生只能“学得”这些正确的结论。学生关于此类知识的掌握仅停留在“记住”层面，缺乏方法支撑，学生获得的能力是单薄的，若要巩固这些知识只能通过大量的习题训练来完成，这就是无视方法性知识的特点采用单一的“授受式”教学的后果。

3.价值性知识：心中悟出始知深

比如关于牛顿三定律的普适性，万有引力定律的简洁性，电磁规律的对称性等都属于价值性知识的范畴。价值性知识具有内敛性的特点，适宜采用的学习方式是体验、反思、取舍、定向、创造、信仰，适宜采用的教学方式是引导学生去体悟。学生获得了价值性知识，就形成了一种学科信念，获得了学科继续学习的动力。

【教学案例3】（必修2第六章第1节：行星的运动）

本节内容主要是事实性知识，采用教学案例1的方法也无可厚非。但若采用下面的教学方法，学生关于行星运动的特点不再是简单的记忆，学习过程中有了推理、归纳，有了方法的支撑，学习效果必定会得到改善。

师：以下是太阳系八大行星的有关参数，从中能发现哪些规律？

生：行星的轨道半径越大，公转周期越大。

师：能否找出其中的定量关系呢？

生：可以将这些数据输入到excel中，借助于excel的运算功能来尝试性地找出有关规律。运算结果表明，各行星绕太阳运动轨道半径的三次方与其公转周期的平方的比值几乎相等，而比值与行星的质量和体积无关。如下表。

师：这就是开普勒当年得到的第三定律，也称之为周期定律。现在我们有了计算机辅助系统，运算起来便捷多了。开普勒的第一、第二定律是在1609年得到的，而开普勒第三定律却又历经了10年，在1619年才归纳出来。

这样的教学过程，不再是简单的告诉，学生有了思考、参与、计算。这样得到的知识学生不可能轻易地遗忘。同时，该教学过程中教师描述了开普勒发现第三定律的艰辛，不必再加以渲染和强化，学生也能体悟到科学规律发现的曲折性与艰巨性，感染一种百折不挠的科学探索精神。学生多次经历这样的不露痕迹的体悟，久而久之价值观就会逐渐构建起来，科学信念就会建立起来，这就是价值性知识的力量。

参考文献

[1] [英]怀特海.教育的目的.徐汝舟译.北京：三联书店，2002.

[2] 靖国平.“转识成智”：当代教育的一种价值走向.教育研究与实验，2002（3）.

[3] [美]杜威.人的问题.上海：上海人民出版社，1965.

[4] [法]布迪厄.实践与反思———反思社会学导引.李猛，李康译.北京：中央编译出版社，1998.

[5] 韩吉珍.知识的类型及其教学方式.教育理论与实践，2009（11）.