中学物理"思维型"课堂中事实性知识教学探讨

王长江

摘 要：事实性知识是物理概念、物理规律的基础。在日常的物理教学中，教师往往忽视了对事实性知识教学的研究。本文尝试将“思维型”课堂教学的基本原理融入到物理事实性知识的教学中，提出了 “思维型”课堂中物理事实性知识的教学策略。

关键词：“思维型”课堂；事实性知识；物理教学

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）7-0013-3

在以往的物理教学研究中，研究者比较重视物理概念、物理规律教学的研究，却忽视了事实性知识教学的研究。其实，事实性知识是物理概念、物理规律的基础。有效的物理事实性知识教学，会有助于学生对物理概念、规律的学习。本文以“思维型”课堂教学的基本原理为基础，尝试将“思维型”课堂教学的基本原理融入到物理事实性知识的教学中，引发学生积极的、主动的思考。

1 “思维型”课堂教学概述

在考察国内外教学理论“共同特征”的基础上，以皮亚杰的认知发展理论、建构主义教学理论、学习科学的最新成果以及林崇德的思维结构“三棱”模型为支撑，并在总结20多年的教学实践研究的基础上，林崇德、胡卫平提出了“思维型”课堂教学理论。

“思维型”课堂教学强调以诱发思维动机为特征的教学导入、以引发思维动力为特征的教学过程、以思维监控为特征的教学反思和以抽象概括为特征的应用迁移。基本原理如下：

1.1 认知冲突

在课堂教学中，教师要根据课堂教学目标，抓住教学重点，设计一些能够使学生产生认知冲突的“两难情境”或者看似与现实生活和已有经验相矛盾的情境，以此使学生心理产生强烈的震颤，从而进行质疑问难、预判猜测、设计方案、进行探究，主动完成认知结构的构建过程。

1.2 自主建构

在“思维型”课堂教学中，要进行的“自主建构”，包括认知建构和社会建构。认知建构强调，学习是学习者积极主动建构的过程；知识是学习者经验的合理化；先前的经验对学习者是非常重要的。社会建构则强调，课堂中师生互动、生生互动是课堂教学中最基本、最主要的人际关系，课堂教学中的互动不仅应关注行为互动、情感互动，更应关注思维互动。

1.3 应用迁移

学习的目的在于将习得的知识、能力迁移到新的问题情境中。产生迁移的重要条件是学习者能在新旧问题情境中概括出共同的要素。

1.4 思维监控

学习者必须对自己的学习活动进行思维监控、自我检查，以诊断和判断自己在学习中所追求的是否符合自己设置的目标。

2 中学物理事实性知识概述

2.1 物理事实性知识分类

根据安德森的知识分类标准，我们将物理知识分为物理事实性知识、物理概念、物理规律、物理程序性知识、物理元认知知识。事实性知识是分离的、孤立的内容要素形式的知识。根据事实性知识的定义，物理事实性知识包括：

1）物理术语知识，包括物理学中通用的言语和非言语的特殊标记与符号知识。物理学是由大量的专用术语知识组成的，比如，位移、欧姆定律、伽利略佯谬、光电效应、电流表等，离开这些专用术语，物理学领域的人将无法进行交流。另外，一些字母如，P、R、I、S、E、W、m、δ、η、Ω、θ，是物理学中的基本符号，用来表示一些物理概念。由这些字母组成的数学关系式，用来表示物理量之间的关系。还有一些符号，如，“→”表示矢量等。

2）物理细节和要素的知识，包括一些精确的信息以及一些近似的信息。例如，声音在15 ℃的空气中传播速度是340 m/s，成年人步行的平均速度约为1.1 m/s，球磨机工作时的声音强度为120 dB，摄氏度的规定，在标准大气压下一些液体的沸点，常温常压下一些固体的密度，国际千克原器的制作，一些重要物理规律发现的时间，物理实验操作注意事项等。

2.2 物理事实性知识的重要性

物理事实性知识与概念性知识（包括物理概念、物理规律）以及核心概念的关系如图1所示。

图1中，物理事实性知识构筑起整个物理知识结构的“地基”，物理概念的建立，乃至于核心概念的掌握，全赖于这个知识大厦“地基”。

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图1 “核心概念”的结构

因此，在物理教学中，仅仅关注事实性知识，学生的学习属于浅层次学习，学生的思维能力得不到有效提高。但是，如果将注意力全部集中到物理概念性知识的建立，忽视事实性知识的有效学习，学习过程缺乏了经验知识的支撑，也不利于学生对科学概念的深度理解。

3 “思维型”课堂中事实性知识教学策略

对待“事实性知识”的正确做法是：在日常教学中，对事实性知识给予一定的关注，留出一些时间，夯实学生的物理事实性知识。结合“思维型”课堂教学原理，我们提出如下教学策略。

3.1 动机激发，启动思维

按照马斯洛的“需要层次理论”，认知需要属于高层次需要。在“思维型”课堂中，教师应当想方设法激发学生的求知欲望。

案例1：一位初二物理老师，引入“平面镜的成像规律”时，教学活动如下。

教师：同学们，只用一块平面镜和一把10 cm量程的直尺，能测量出地板到教室天花板的距离吗？

学生：不能。

教师：学习了“平面镜的成像规律”，你们就会测量了；甚至，有些情况下，连平面镜也不用，就能测出地板到天花板的距离。

在上面的这个案例中，教师巧设悬疑：只用一块平面镜（或者可以将光洁的地板作为平面镜），利用“学生的身高”这一事实性知识，测出人眼到天花板的距离，利用直尺分别测出脚到平面镜两个边缘的距离，再利用相似三角形，就可以算出地板到天花板的距离了。这种解决问题的过程，与学生所能想到的常用方法，例如，用卷尺测量等，相去甚远，很好地引发了学生的认知冲突，激发学生积极地思考。

3.2 思维加工，促进理解

物理事实性知识的学习也要经历从感性认识到理性认识的阶段。学生获得的与物理事实性知识有关的感性认识主要来源于生活经验、观察或实验。

事实性知识的形成离不开认知加工。有了感性认识，还要经过解释、比较、分析等认知过程，才能形成物理事实性知识。经过“解释”“比较”“说明”等认知活动，将具体的物理事实与其物理意义联系起来，学生才能加深对物理事实的理解。

“思维型”课堂强调学生的积极参与，包括积极思考和深入研讨，促进学生对事实性知识的理解，为引向概念性知识奠定认知基础。

案例2：一位老师在讲完声音在空气中的传播速度后，要求学生以小组为单位，设计测量声音在空气中传播速度的实验方案。

学生1提出的方案：两位同学相距10 m，一位同学喊一声，另外一位同学看到喊时计时，听到声音后马上停止计时。

小组同学经过讨论，发现了问题：由于声音在空气中传播速度为340 m/s，人的眼睛和耳朵分辨不出声音的发出和声音的停止。因此，要考虑视觉确定发出声音，听觉确定收到声音的条件。小组同学反复讨论，最终确定的方案如下。

在空旷的操场上，两位同学分别站在同一条100 m跑道线的起点和终点。在起（下转第18页）（上接第14页）点的同学扣动发令枪（发令枪响的同时，会冒白烟），在终点的同学看到白烟计时，听到声音停止计时。算出声音的传播时间，然后算出声音在空气中的传播速度。

在设计“声音在空气中的传播速度” 的实验中，教师不是简单要求学生记住声音在空气中的传播速度，而是引导学生在设计实验的过程中，领会“光速”和“声音在空气中的传播速度”这两个事实性知识的意义。

3.3 联系实际，灵活运用

物理事实性知识的活力在于应用，教师在教学中，应该规范物理术语，引导学生使用物理事实性知识解决物理问题。

有些事实性知识对于现实生活非常有用，比如，人体正常的体温是36.8摄氏度，记住这个事实性知识很重要。比如，家里泡豆芽，要求水温在37摄氏度，用手试试水温既不烫手，也不感觉凉，说明水温大约在37摄氏度；如果家里人的体温是39.3摄氏度，属于高烧，需要到医院就医。教师应精心设计能够用所学事实性知识解决的、富含生活情境的物理问题，并将习得的知识迁移到新的问题情境中，实现“在新的问题情境中思考”，培养学生分析、解决问题的能力。

案例3：一位初二物理老师，在讲完“速度”的概念后，设计如下的教学活动：

教师：王晓明，请问你每天从家到学校步行多少时间？

学生：大约10分钟。

教师：那么，从你家到学校的路程是多少呢？

学生：不知道。没有测量过。

教师：小组同学讨论一下，再回答，好不好？

学生：路程是840 m左右。

教师：你是怎么知道的？

学生：因为，人步行时的平均速度大小为1.4 m/s。路程等于速度乘以时间，自然就得到从他家到学校的路程了。

在上面的案例中，人步行时的平均速度的大小属于事实性知识，记住这个知识，可以对路程或时间进行估算。

案例4：每个人都知道自己的身高（事实性知识），可以让一个小石子从与头顶水平的位置自由落下，利用计时工具（如，手机），记下下落过程所用的时间，就可以估测当地的重力加速度。

参考文献：

[1]林崇德，胡卫平.思维型课堂教学的理论与实践[J].北京师范大学学报 （社会科学版），2010，（1）：29.

[2]洛林·W.安得森，等著.蒋小平，等译.布卢姆教育目标分类学[M].北京：外语教学与研究出版社，2009.

（栏目编辑 赵保钢）