中學(xué)物理思維型課堂中事實性知識教學(xué)探討

1、中學(xué)物理思維型課堂中事實性知識教學(xué)探討在以往的物理教學(xué)研究中，研究者比較重視物理概念、物理規(guī)律教學(xué)的研究，卻忽視了事實性知識教學(xué)的研究。其實，事實性知識是物理概念、物理規(guī)律的基礎(chǔ)。有效的物理事實性知識教學(xué)，會有助于學(xué)生對物理概念、規(guī)律的學(xué)習(xí)。本文以“思維型”課堂教學(xué)的基本原理為基礎(chǔ)，嘗試將“思維型”課堂教學(xué)的基本原理融入到物理事實性知識的教學(xué)中，引發(fā)學(xué)生積極的、主動的思考。1 “思維型”課堂教學(xué)概述在考察國內(nèi)外教學(xué)理論“共同特征”的基礎(chǔ)上，以皮亞杰的認知發(fā)展理論、建構(gòu)主義教學(xué)理論、學(xué)習(xí)科學(xué)的最新成果以及林崇德的思維結(jié)構(gòu)“三棱”模型為支撐，并在總結(jié)20多年的教學(xué)實踐研究的基礎(chǔ)上，林崇德、胡衛(wèi)平提

2、出了“思維型”課堂教學(xué)理論。“思維型”課堂教學(xué)強調(diào)以誘發(fā)思維動機為特征的教學(xué)導(dǎo)入、以引發(fā)思維動力為特征的教學(xué)過程、以思維監(jiān)控為特征的教學(xué)反思和以抽象概括為特征的應(yīng)用遷移?；驹砣缦拢?.1認知沖突在課堂教學(xué)中，教師要根據(jù)課堂教學(xué)目標，抓住教學(xué)重點，設(shè)計一些能夠使學(xué)生產(chǎn)生認知沖突的“兩難情境”或者看似與現(xiàn)實生活和已有經(jīng)驗相矛盾的情境，以此使學(xué)生心理產(chǎn)生強烈的震顫， 從而進行質(zhì)疑問難、 預(yù)判猜測、設(shè)計方案、進行探究，主動完成認知結(jié)構(gòu)的構(gòu)建過程。1.2自主建構(gòu)在“思維型”課堂教學(xué)中，要進行的“自主建構(gòu)”，包括認知建構(gòu)和社會建構(gòu)。認知建構(gòu)強調(diào)，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者積極主動建構(gòu)的過程；知識是學(xué)習(xí)者經(jīng)驗的合理化

3、；先前的經(jīng)驗對學(xué)習(xí)者是非常重要的。社會建構(gòu)則強調(diào)， 課堂中師生互動、生生互動是課堂教學(xué)中最基本、最主要的人際關(guān)系，課堂教學(xué)中的互動不僅應(yīng)關(guān)注行為互動、情感互動，更應(yīng)關(guān)注思維互動。1.3應(yīng)用遷移學(xué)習(xí)的目的在于將習(xí)得的知識、能力遷移到新的問題情境中。產(chǎn)生遷移的重要條件是學(xué)習(xí)者能在新舊問題情境中概括出共同的要素。1.4思維監(jiān)控學(xué)習(xí)者必須對自己的學(xué)習(xí)活動進行思維監(jiān)控、自我檢查，以診斷和判斷自己在學(xué)習(xí)中所追求的是否符合自己設(shè)置的目標。2 中學(xué)物理事實性知識概述2.1物理事實性知識分類根據(jù)安德森的知識分類標準，我們將物理知識分為物理事實性知識、物理概念、物理規(guī)律、物理程序性知識、物理元認知知識。事實性知識

4、是分離的、孤立的內(nèi)容要素形式的知識。根據(jù)事實性知識的定義，物理事實性知識包括：1）物理術(shù)語知識，包括物理學(xué)中通用的言語和非言語的特殊標記與符號知識。物理學(xué)是由大量的專用術(shù)語知識組成的，比如，位移、歐姆定律、伽利略佯謬、光電效應(yīng)、電流表等，離開這些專用術(shù)語，物理學(xué)領(lǐng)域的人將無法進行交流。另外，一些字母如，P、 R、 I 、S、 E、 W、m、，是物理學(xué)中的基本符號，用來表示一些物理概念。由這些字母組成的數(shù)學(xué)關(guān)系式，用來表示物理量之間的關(guān)系。還有一些符號，如，“”表示矢量等。2）物理細節(jié)和要素的知識，包括一些精確的信息以及一些近似的信息。例如，聲音在15 的空氣中傳播速度是340 m/s，成年人步

5、行的平均速度約為1.1 m/s，球磨機工作時的聲音強度為120 dB，攝氏度的規(guī)定，在標準大氣壓下一些液體的沸點，常溫常壓下一些固體的密度，國際千克原器的制作，一些重要物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的時間，物理實驗操作注意事項等。2.2物理事實性知識的重要性物理事實性知識與概念性知識（包括物理概念、物理規(guī)律）以及核心概念的關(guān)系如圖1 所示。圖 1 中，物理事實性知識構(gòu)筑起整個物理知識結(jié)構(gòu)的“地基”，物理概念的建立，乃至于核心概念的掌握，全賴于這個知識大廈“地基”。圖 1 “核心概念”的結(jié)構(gòu)因此，在物理教學(xué)中，僅僅關(guān)注事實性知識，學(xué)生的學(xué)習(xí)屬于淺層次學(xué)習(xí)，學(xué)生的思維能力得不到有效提高。但是，如果將注意力全部集中到

6、物理概念性知識的建立，忽視事實性知識的有效學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)過程缺乏了經(jīng)驗知識的支撐，也不利于學(xué)生對科學(xué)概念的深度理解。3 “思維型”課堂中事實性知識教學(xué)策略對待“事實性知識”的正確做法是：在日常教學(xué)中，對事實性知識給予一定的關(guān)注，留出一些時間，夯實學(xué)生的物理事實性知識。結(jié)合“思維型”課堂教學(xué)原理，我們提出如下教學(xué)策略。3.1動機激發(fā)，啟動思維按照馬斯洛的“需要層次理論”，認知需要屬于高層次需要。在“思維型”課堂中，教師應(yīng)當想方設(shè)法激發(fā)學(xué)生的求知欲望。案例 1：一位初二物理老師， 引入“平面鏡的成像規(guī)律”時，教學(xué)活動如下。教師：同學(xué)們，只用一塊平面鏡和一把10 cm 量程的直尺，能測量出地板到教室天花

7、板的距離嗎？學(xué)生：不能。教師：學(xué)習(xí)了“平面鏡的成像規(guī)律”， 你們就會測量了；甚至，有些情況下，連平面鏡也不用，就能測出地板到天花板的距離。在上面的這個案例中，教師巧設(shè)懸疑：只用一塊平面鏡（或者可以將光潔的地板作為平面鏡） ，利用“學(xué)生的身高”這一事實性知識，測出人眼到天花板的距離，利用直尺分別測出腳到平面鏡兩個邊緣的距離，再利用相似三角形，就可以算出地板到天花板的距離了。這種解決問題的過程，與學(xué)生所能想到的常用方法，例如，用卷尺測量等，相去甚遠，很好地引發(fā)了學(xué)生的認知沖突，激發(fā)學(xué)生積極地思考。3.2思維加工，促進理解物理事實性知識的學(xué)習(xí)也要經(jīng)歷從感性認識到理性認識的階段。學(xué)生獲得的與物理事實性

8、知識有關(guān)的感性認識主要來源于生活經(jīng)驗、觀察或?qū)嶒?。事實性知識的形成離不開認知加工。有了感性認識，還要經(jīng)過解釋、比較、分析等認知過程，才能形成物理事實性知識。經(jīng)過“解釋”“比較”“說明”等認知活動，將具體的物理事實與其物理意義聯(lián)系起來，學(xué)生才能加深對物理事實的理解。“思維型”課堂強調(diào)學(xué)生的積極參與，包括積極思考和深入研討，促進學(xué)生對事實性知識的理解，為引向概念性知識奠定認知基礎(chǔ)。案例 2：一位老師在講完聲音在空氣中的傳播速度后，要求學(xué)生以小組為單位，設(shè)計測量聲音在空氣中傳播速度的實驗方案。學(xué)生 1 提出的方案：兩位同學(xué)相距10 m，一位同學(xué)喊一聲，另外一位同學(xué)看到喊時計時，聽到聲音后馬上停止計時

9、。小組同學(xué)經(jīng)過討論，發(fā)現(xiàn)了問題：由于聲音在空氣中傳播速度為 340 m/s ，人的眼睛和耳朵分辨不出聲音的發(fā)出和聲音的停止。因此，要考慮視覺確定發(fā)出聲音，聽覺確定收到聲音的條件。小組同學(xué)反復(fù)討論，最終確定的方案如下。在空曠的操場上，兩位同學(xué)分別站在同一條100 m 跑道線的起點和終點。在起（下轉(zhuǎn)第18 頁）（上接第 14 頁）點的同學(xué)扣動發(fā)令槍（發(fā)令槍響的同時，會冒白煙），在終點的同學(xué)看到白煙計時，聽到聲音停止計時。算出聲音的傳播時間，然后算出聲音在空氣中的傳播速度。在設(shè)計“聲音在空氣中的傳播速度”的實驗中，教師不是簡單要求學(xué)生記住聲音在空氣中的傳播速度，而是引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計實驗的過程中，領(lǐng)會“

10、光速”和“聲音在空氣中的傳播速度”這兩個事實性知識的意義。3.3聯(lián)系實際，靈活運用物理事實性知識的活力在于應(yīng)用，教師在教學(xué)中，應(yīng)該規(guī)范物理術(shù)語，引導(dǎo)學(xué)生使用物理事實性知識解決物理問題。有些事實性知識對于現(xiàn)實生活非常有用，比如，人體正常的體溫是 36.8 攝氏度，記住這個事實性知識很重要。比如，家里泡豆芽，要求水溫在 37 攝氏度，用手試試水溫既不燙手，也不感覺涼，說明水溫大約在 37 攝氏度；如果家里人的體溫是 39.3 攝氏度，屬于高燒，需要到醫(yī)院就醫(yī)。教師應(yīng)精心設(shè)計能夠用所學(xué)事實性知識解決的、富含生活情境的物理問題，并將習(xí)得的知識遷移到新的問題情境中，實現(xiàn)“在新的問題情境中思考”，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力。案例 3：一位初二物理老師， 在講完“速度”的概念后，設(shè)計如下的教學(xué)活動：教師：王曉明，請問你每天從家到學(xué)校步行多少時間？學(xué)生：大約10 分鐘。教師：那么，從你家到學(xué)校的路程是多少呢？學(xué)生：不知道。沒有測量過。教師：小組同學(xué)討論一下，再回答，好不好？學(xué)生：路程是840 m 左右。教師：你是怎么知道的？學(xué)生：因為，人步行時的平均速度大小為 1.