中学物理事实性知识及其有效教学*

(1. 南京师范大学教师教育学院,江苏 南京 210097; 2. 南京师范大学教育科学学院,江苏 南京 210097)

中学物理事实性知识及其有效教学*

陆亚雯1何善亮2

(1. 南京师范大学教师教育学院,江苏 南京 210097; 2. 南京师范大学教育科学学院,江苏 南京 210097)

物理事实性知识是物理概念和规律的基础,包括物理具体细节与要素知识、物理术语、物理与社会实际密切联系的知识,为实现物理事实性知识的有效教学,不仅需要教师把握事实性知识的特征,更需要教师灵活应用渗透积累、总结归纳、应用发展等策略开展教学,唯此方能取得最佳的教学效果。

物理事实性知识;教学策略;有效教学

物理是自然科学中的一门基础学科,所包含的知识内容多、分布广。物理事实性知识作为物理概念和规律的基础,却很少被教育研究者们关注。物理事实性知识是学生通晓物理学科和解决物理问题所必须了解的基本要素,有效的事实性知识教学能够帮助学生掌握物理概念和规律。本文试图在知识理论的基础上，明确物理事实性知识的内涵与价值,尝试提出合理的教学策略,以期为教学提供参考与借鉴。

1 中学物理事实性知识概述

根据布鲁姆的教育目标分类学,可以将物理知识分为四个维度:物理事实性知识、物理概念性知识、物理程序性知识、物理元认知知识。物理事实性知识主要是回答某种事实“是什么”的问题,它是独立存在的具有某种价值的要素和信息片段,具有点滴性和孤立性[1]。

1.1 物理事实性知识的定义

“事实”是生活中常用到的一个词，在日常话语中事实就是指事情的真实情况,即“眼见为实”。传统认识论和后现代学对其的界定有所不同,前者认为事实是基于概念的,后者则认为事实是一种本质直观,但两者都认为事实是一种理性直观[2]。物理事实本身就是知识,物理理论的形成是一个物理事实到一系列物理事实的发展过程。从哲学角度来看,物理事实知识是人们在纯粹的态度的基础上,产生的对物质结构、相互作用、运动规律的本质直观,也是一种经验的概括。简单来说,物理事实性知识是属于事实层面的物理知识,抽象水平相对较低,容易理解,一般表现为物理符号(字母、公式)、信息(文字)、物理现象(物理故事等)。

1.2 物理事实性知识的分类

根据物理事实性知识的定义,可以将其分成以下几个类别。

(1) 反映物质的属性、物理性质和用途等多方面内容的物理具体细节与要素知识[3]

物质的属性是指物质的质量、体积等固有性质。物质的性质主要指密度、熔点、颜色、状态等特性，其中可以是具体的、精确的知识,如光在真空中的速度为3×108m/s,声音在15℃的空气中传播速度为340m/s,在标准大气压下水的沸点为100℃。也包括一些近似的信息,如成年人步行的速度大约为1.4m/s,一个鸡蛋的质量大约为50g等。

(2) 物理术语知识

物理术语知识包括物理学中通用的语言和非语言的符号知识。在物理学中有大量的专业术语,例如位移、电场强度、欧姆定律、光的衍射等,也包括一些有特殊含义的字母,如E、ε、λ、ρ等,它们是物理的基本语言。在许多场合,不使用基本术语,就无法讨论专业问题。学习者必须要了解这些符号和术语,掌握对应的公认的含义,才能领会和思考物理现象、规律。

(3) 物理与社会、生产和生活实际密切联系的知识

在中学物理教材中,这一部分知识主要在课外阅读材料中呈现,内容大多是关于我国甚至全球现代科学技术的新发展,如“全球卫星定位系统”“航天事业改变着人类的生活”等。还有物理史上的名人事迹,如“从伽利略的一生看科学与社会”“牛顿的科学生涯”等,以及一些中学生没有深入了解过、但生活中常见事物的基本介绍。

2 物理事实性知识的教育价值

对于事实性知识,只要求学生能够以“概要”的方式储存在记忆中,需要的时候能够直接提取,而不要求逐字逐句背诵记忆。在许多教师中经常有“蔑视”事实性知识的说法,这是由于他们想强调更难达到的目标,如“培养科学探究能力”[4]。但大量的物理事实性知识即使不能构成物理学习的主要目的,仍是其重要的组成部分,具有不可或缺的地位。

2.1 物理事实性知识是学习物理的基础

知识的学习是由浅入深、由表及里的，物理事实性知识是物理知识结构的“地基”,是构成其他能力类型的成分,为概念性知识、程序性知识的习得提供了大量信息,学习者首先要掌握大量碎片化的事实性知识,在其中建立联系,使其结构化、系统化,再对其抽象概括,从而在脑海中建构物理概念和规律。

2.2 物理事实性知识是培养学生学习能力的基础

物理事实性知识中包括多方面内容的具体细节与要素知识,为进一步学习指明了方向。如学生掌握了水在标准大气压下的沸点是100℃后,在学习汽化时,想到沸点时就会考虑其是否与气压有关,在此基础上获得程序性知识。以后运用这种程序性知识时,也会联想到之前的事实性知识,如让学生描述在高山上水沸腾的温度,就会回忆起之前的信息。

2.3 物理事实性知识是进行情感教育的基础

物理事实性知识中所包含的物理学史的内容,涉及历史上著名的物理学家们探索物理规律所经历的过程,可以培养学生努力探索、为追求真理永不放弃的精神,体现了物理学丰富的人文内涵，与我国科技发展相关的内容也可以激发学生的爱国之情。

事实性知识具有重要的地位,但若在物理教学中仅仅关注物理事实性知识的教学,会使学习成为机械记忆孤立和片段的事实性知识的浅层次学习[5],不能有效培养学生的思维能力。反之,过分强调建立物理概念和规律,学生也只能停留在记忆知识内容的阶段,知识就失去了生动的内容,学生不能对其产生更深层次的理解。

3 物理事实性知识的教学策略

物理事实性知识分布较广,多且杂,其中可能包含了学生从未涉及的知识,学生不容易把握其内在联系,学习内部动机不足。教师每节课多多少少都会涉及一些物理事实性知识,若进行系统讲授,显然是不可行的。笔者结合事实性知识的特点,提出以下教学策略。

3.1 有机渗透,强化积累

对于物理事实性知识,教师应当在日常教学中潜移默化地渗透,给它一点关注,在课堂上留出一点时间。在渗透过程中可以创设合适的情境,使学生在完成任务时顺带强化对事实性知识的理解与记忆。

案例1:在“速度”一节之前,设置情境:这个周末,班级里的四位同学约好了一起看电影,可要想看到完整的电影,必须要在半个小时内赶到电影院,但他们的家分布在不同地方。教师提供地图以及可供选择的交通方式,要求设计一个合理的出行计划。学生查阅资料,了解四位同学所处的位置与电影院之间的距离和各个交通方式的速度,结合自己的生活经验,设计出行计划,进行交流评价。

在这个案例中,教师将生活中常见的情景巧妙地引入到课堂中来,学生通过查阅资料了解常用交通方式的速度这一事实性知识,并且能够熟记这些知识,在以后的生活中灵活运用,也建立了对距离、时间、速度的概念性理解。此案例可根据地区、班级的不同进行调整,如选取班级中具有代表性的学生作为主人公,将学生普遍感兴趣的地方作为目的地,交流与评价时,也可以让“当事人”来做整体的评价。

3.2 总结归纳,比较记忆

物理事实性知识属于言语信息,贮存于命题网络中,而各个命题网络通过共有的概念互相联系。虽然物理事实性知识零散,但部分内容也可以通过总结归纳来学习。教师给学生适当的引导,使其能围绕某一主题、某一节或某一章的内容,以重点知识为节点,通过横向、纵向知识点的连接,从而形成知识网络,在头脑中形成清晰的图示,把握知识间内在联系,有助于知识的应用与迁移。

案例2:在学习了“物质的物理属性”这一章后,教师可以让学生自行完成表格,在表格中填写出生活中常见的物品以及它的材质、所具有的物理属性,如导电性、导热性、硬度、弹性等等,以及选择这个材质而不用其他材质的原因等。

案例3:在学习了电学的相关知识后,复习时先提问学生在这部分学了哪些知识,学生会回答一些零散的物理概念如电流、电压、电阻,以及一些字母表述、单位、相关公式等,教师可以引导学生回忆电路、电路图、用电器、家庭电路等相关内容,带领学生画出整个初中电学知识结构图,帮助学生理清思路,构建电学知识体系。

运用图示策略可以直观地表征知识的意义以及知识之间的联系,对于散碎的事实性知识,运用图示策略可以方便学生理解和记忆。表格是物理事实性知识常见的组织形式之一,表格能呈现出一些重要的组织要素,行和列的标题是理解和记忆的线索,体现了知识间的上下位关系。利用表格进行物理事实性知识的教学，能够提高教学效率。

3.3 联系生活,应用发展

学习的外部条件是能够帮助学习内部过程的环境事件。对于物理事实性知识来说,提供有意义的情境,尤其是与学习者头脑中已有知识有关的情境,是非常有必要的。教师问题设计和任务布置要尽量联系生活实际,学生往往最愿意去了解与生活相关的事物,更想学习实用的方法。结合社会时事新闻能拓宽学生知识面,提高利用知识解决实际问题的自觉性和能力。

案例4:在“物体的密度”一节中,教师提出问题:若想在水果店买点水果,如何才能确认店里的电子秤准不准呢？学生发现，可以用一个已经知道质量的物体作为参照物，对比电子秤上所显示的质量。举例,可以用手机作为参照物,手机的质量可以上网搜索;也可以用一瓶矿泉水作为参照物,一瓶水为500mL,水的密度是1g/mL,加上矿泉水瓶子的质量,一瓶矿泉水的总质量大约为500g。按照这种思路,学生提出可以找一种有包装的食物,只要上面标有质量,都可以作为参照物。

店家短秤这个现象,学生或多或少都接触过,以此为背景设计问题能够引起共鸣,激发学习热情,更容易将目标知识纳入学习者已经构建的知识结构中,并进入学习者的长时记忆中,学习者也可主动将其迁移到以后所遇到的相似情境中去,增强物理学科认同感。

案例5:在“长度和时间的测量”一节教学后,布置任务:学校决定在校园里放置一些盆栽,范围是学校的大门到图书馆的主干道两边,经费为4000元,请制定一个合理的计划。学生讨论,根据生活经验确定盆栽摆放的间隔。要估计大门到图书馆的距离,可以选择先测量出一步的长度,记录总步数,估算出距离。也可用其他方案来估计距离,如可以借助自行车,量出自行车车轮的直径,记录自行车行驶的总圈数。

在上面的案例中,教师没有直接给出测量距离的任务,而是将其巧妙地隐藏在任务当中,让学生去思考、探索,增强了学生对于步行一步的距离、自行车车轮直径等事实性知识的记忆,学生参与学校建设,增强了对学校的归属感。将目标知识或刚习得的事实性知识置于有意义的情境中是最适宜的学习条件。也可以在物理事实性知识呈现前后引入问题或提出学习目标,能将学习者注意力引导到目标内容上,这样能够加强对新知识主题和细节的记忆,还方便日后对知识的提取与利用。

[1] 洛林·W·安德森等著，蒋小平等译.布鲁姆教育目标分类学[M].北京：外语教学与研究出版社,2009:35-37.

[2] 季萍.教什么知识[M].北京：教育科学出版社,2009:131.

[3] 高敬.高中化学事实性知识的学习策略及其培养研究[D].济南：山东师范大学,2004:6-7.

[4] R·M·加涅等著，皮连生等译.学习的条件和教学论[M].上海：华东师范大学出版社,1999:198.

[5]王长江.中学物理思维型课堂中事实性知识教学探讨[J].物理教学探讨,2015,(7):13-15.

名师简介：何善亮(1963— )，男，安徽明光人。南京师范大学教育科学学院教授，教育学博士，硕士研究生导师，主要从事教育基本理论、课程与教学论、科学教育等研究。