基于緘默知識理論的物理STS教學探討

基于緘默知識理論的物理STS教學探討

楊 靜吳 偉

(南京師范大學 教師教育學院江蘇 南京210000)

摘 要：緘默知識在實際教學中扮演著重要角色．對于我國現行的滲透式物理STS教學，其情境性和實踐性的特點使得教學中的緘默知識更容易與學生頭腦中的緘默知識產生共鳴，這對于教學的有效展開和學生的科學素養的鍛煉都有積極作用．本文旨在通過探究基于緘默知識理論的物理STS教學模式，對于現今STS教學提出一些建議和看法．

關鍵詞：緘默知識STS教育物理教學建議

作者簡介：楊靜(1991-)，女，在讀碩士研究生，物理課程與教學方向.

通訊作者：吳偉(1964-)，男，博士，教授，主要從事物理課程與教學研究.

收稿日期：(2015-06-01)

1緘默知識理論概述

緘默知識最早是由英籍猶太裔物理化學家和思想家邁克爾·波蘭尼(Michael Polanyi)于1958年在《人的研究》一書中從哲學領域提出的．他認為：“人類有兩種知識．通常所說的知識是用書面文字或地圖、數學公式來表述的，這只是知識的一種形式．還有一種知識是不能系統表述的，例如我們有關自己行為的某種知識．如果我們將前一種知識稱為顯性知識的話，那么我們就可以將后一種知識稱為緘默知識(或隱性知識)．”[1]簡單來說，當我們認識一個人的臉，可以在成千上萬張臉中辨認出這張臉，但是通常卻說不出是如何認出這張臉的，這就是緘默知識．波蘭尼提出的最著名的認識論命題為：“我們所認識的多于我們所能告訴的”，即我們通過認識活動所獲得的所有知識都包括“顯性知識”和“緘默知識”兩種知識．此外，波蘭尼結合科學家的科學發現過程指出：緘默知識在確定科學問題、嘗試分析和解決問題、科學理論的論證過程中都起著重要作用．類似于“冰川”模型，顯性知識浮出海面，主要指事實與原理的知識(是什么、為什么)；而緘默知識在海面以下托起整座冰山，本質上是理解力和領悟(怎么想、怎么做)[2]．因此，緘默知識是顯性知識的基礎．相對于顯性知識的存于書本等可編碼(邏輯性)、可傳遞(共享性)、可反思(批判性)的特點，緘默知識的特殊性在于：

(1)鑲嵌于個體經驗和實踐活動之中，是情境性的、個體化的、且常是不可言傳的；

(2)不能以正規形式加以傳遞；

(3)不能被加以批判性反思[3]．

實際教學包含了豐富的緘默知識．教師在課堂教學過程中，能說清楚的知識很少，學生得到的絕大多數是緘默知識，傳統教學中，教師往往重視顯性知識的掌握而忽視緘默知識對教學的影響，造成教學活動中，緘默知識自發地對顯性知識學習產生影響，而這種影響可以是輔助性的，亦可以是干擾性的．長期以來，學生從環境中獲取的顯性知識與緘默知識是并存的，有調查表明，70%的學生已經意識到自己存在緘默知識，面對越是復雜的物理知識，緘默知識的作用越大．學生由于生活環境、經驗和社會文化背景的影響，在進入課堂時頭腦中就已經具備了一定的緘默知識，這些知識因其生活性和實踐性常常內化為學生緘默的認知模式而被其無意識地運用，在理論學習上表現為“前概念”，而在其他方面則表現出經驗式的行為方式，從這方面看，緘默知識支配著顯性知識的應用和理解．我國將緘默知識理論與物理教學相結合的研究起步較晚(21世紀初)，因此，尚需要進一步的深入探討．

2中學物理STS教育中的緘默知識教學

STS是關于科學(Science)、技術(Technology)和社會(Society)三者關系的教育．其特點包括：

(1)與日常生活、社會生活密切相關，在日常生活中能具體應用；

(2)把科學知識與本國、本地區的實際結合起來；

(3)重視與科學技術相關的重大社會問題[4]．

當前國內外學者對STS教育達成的共識是：希望通過STS教育促進學生科學素養的養成[5]．其中提倡的參與性、探究性、綜合性等在新課標中都有所體現，因此，我國的中學物理教學中已經開始注意STS教學內容和思想的滲透，主要通過參與探究活動提高學生科學技能和創新能力，通過物理人文史的介紹培養學生的科學精神、科學態度，通過分析物理學在生活及科學前沿的技術應用培養學生將理論聯系實際和應用于實際的思維習慣等等．這其中所涉及的緘默知識相對于物理常規理論教學中的緘默知識可以說涵蓋更廣，易于與學生頭腦中的緘默知識產生共鳴，但是卻很少被教師或學生有所意識．

通過近年來對滲透STS教育的探索，研究者們對于如何將STS教育理念有效地應用于中學物理教學中都發表了自己的見解，其呈現形式基本可以歸納為：

(1)在課堂教學中滲透STS；

(2)活動性教學：以“參觀、調查、練習”為主的課外綜合實踐活動；

(3)實踐性物理探究式教學(課內實驗探究、小制作類設計活動、匯報類合作學習活動等)；

(4)有關“STS”專題講座等[6]．

由于STS教學內容中具有實踐性和情境性特點，其中的顯性知識往往更容易引起學生頭腦中的緘默知識的共鳴，避免了學生學習過程中的知識學習與經驗脫節而產生斷點的現象，在教學過程中，如果教師留心注意或給學生更多的自主時間，可以發現學生往往會暴露其緘默知識和緘默認知模式，如果有效地利用或修正這類知識，并啟發學生關注自身的緘默知識，對于教學的有效展開和學生的綜合能力的提高都具有積極的作用，而物理STS教學就提供了一個基礎．

3基于緘默知識理論的物理STS教學策略探討

3.1教學模式探討

基于以上分析，為了將基于緘默知識理論的STS教學思想付之實踐，下文對教學方式和模式進行了一些設想．

在備課階段，教師需要分析和了解學生的已有緘默知識，以及這些緘默知識會造成怎樣的影響，對于如何滲透和組織STS教育思想和內容有清晰的安排，預留給學生適當的時間和自主實踐學習的機會，可以通過課前交流或談話等方式對學生的緘默知識進行預測，以完善教學設計，例如依據學生的緘默知識選擇更合理的例子或創設更恰當的情境，以學生常見的緘默知識為討論中心展開教學，讓學生通過自己的緘默知識進行問題解決或課堂爭辯等．

對于課堂階段，主要歸納為以下3個步驟.

3.1.1創設情境

對于滲透STS教育的物理教學的一個有效的方式是創設合適的教學情境，力求讓學生在情境中回憶自身經驗，提取并改造緘默知識．物理課堂教學中，教師往往通過生活實例創設情境，對于探究類活動或實驗教學，創設問題情境開展教學，這里的問題必須具備有效性，例如體現學科特點，具備基礎性、范例性；結合STS教學理念，具備綜合性、探究性、真實性；尊重學生個性差異，具有層次性；以結構不良的呈現形式使得問題具備開放性等．

3.1.2概念的理解及問題的解決

情境中的學習便于學生興趣的激發，學生為了解釋現象或解決問題，自發地提取頭腦中的緘默知識，基于這些緘默知識和原有的不充分的顯性知識完成初步學習，在這一過程中，教師一味地傳授顯性知識最終會導致知識的內化失敗．因此，需要重新審視教師的引導作用的內涵，并不是引導學生接收已定的顯性知識，而是引導其用已有知識自發地改造和建構新知識．為此，課堂需要充分關注學生的主觀能動，常用的方法包括小組討論和協作：對于大問題，采用“拼圖”法，各個成員分工探究問題的不同方面，通過小組討論完成結論的合并；對于小問題，各個成員先獨立探究，最后通過小組討論完成結論的互補．

3.1.3反思與完善

在解決問題的這一過程中，必然會暴露出學生緘默認知的不足，因此，需要教師引導完善或辯駁修正學生原有的緘默知識，方式包括教師引導式教學、學生分組討論或自主學習等，這是促進元認知的一個重要過程，學生如果單單經歷了探究學習和問題解決，就只是完成了緘默知識的提取和放回，而很難引起關注和完善．因此，教師應當引導學生反思解決問題的過程，“為什么這么想？”對于這一問題，學生往往的回答基于直覺經驗或不完整的顯性知識基礎，但是，思考這一問題可以使學生開始關注問題的解決過程，關注自身緘默知識的存在，逐步培養學生善于反思的習慣，最終導致舊知識和方法的充分利用，以及新知識和新方法的產生和理解[7]．通過內在意識，將緘默知識顯性化，通過新的知識學習補充和完善原有認知，最終形成完備的個性化認知體系．

3.2教學策略

高中《物理·必修2》第六章“萬有引力與航天”的內容常被認為是STS教學滲透的典型章節，因此，下文主要以此為基礎針對不同的STS教學模式展開說明.

3.2.1課堂滲透STS式教學

“行星的運動”高中《物理·必修2》第六章第1節的內容，很多教師往往通過閱讀或自學的方式一筆帶過，但是這部分內容的可拓展性很強，其中涉及物理人文史、科學前沿、日常經驗等知識，如果合理設計可以使得教學效果更貼合學生的興趣．例如，從電視信號受到影響這一日?，F象引入并解釋日凌這一天文現象，這一情境創設使學生對神秘的天體運動產生濃厚的興趣，再引導學生自行解釋這一現象中的物理原理，暴露其緘默知識便于之后教學活動的展開．由角色扮演的方式還原歷史對“宇宙的中心”的爭辯，了解不同科學家的觀點，培養學生的科學人文素養和科學價值觀，再讓學生展開討論：宇宙的中心在哪里，體現課堂民主性，并開拓了學生的思維，學生在解決這一問題的時候共享自身的緘默知識，通過合作探討完成自我意識到修正完善的過程．對于行星軌道的說明，可以利用兩端固定的細線進行作圖，讓學生體驗橢圓的定義和特點，從而加深理解，這一操作過程可以培養學生抽象思維和分析概括能力，學生通過教師的引導可以逐步完善自身對于“橢圓”的非定性理解．

3.2.2活動式教學

基于高考學科任務巨大，因此，活動式教學常常被忽視．筆者認為在諸如參觀、調查類的活動中學生能更多地接觸社會，這對學生綜合能力的提高和視野的開拓都有幫助，如果條件允許，適當的活動教學是有意義的．我國的很多城市已經開設大大小小的科技館，學生可以利用周末或假期的時間參觀學習，因此，場館學習被視為一種新興的活動教學．很多科技館會發放學習卡幫助學生了解不同儀器的工作原理，對此，教師可以利用科技館的資源，自行制作輔助本學科學習的資料卡片，讓學生帶著問題去參觀，帶著新的問題回到教室，通過課堂學習進一步完善緘默認知體系．例如，有條件的地區都可以嘗試大型望遠鏡等參觀活動．此外，通過搜集資料、詢問等方式調查生活中與行星運動相關的現象(日凌、日月食、潮汐、極光等)產生的利弊、可以加深學生對于宇宙、行星、航天等方面問題的認識．

3.2.3探究式教學

(1)實驗探究教學

物理學是以實驗為基礎的學科，因此，對于實驗探究教學，物理學科本身就可以提供大量的例子，但是可以發現的是，中學物理實驗多數為驗證性的實驗，而探究性實驗往往由于學生探究效果差、課程時間安排不足等原因而被教師教成了“操作性實驗”，這是令人悲哀的．考慮到學生的年齡特征和學科壓力，下面提供一些可利用課余時間進行的游戲或競賽類探究實驗的方式供參考．NASA(美國航空航天局)網站中曾提供一項“紙飛機活動”，要求學生選擇和構造的5種不同的紙飛機設計，并通過5次試飛測量其在空中的最大距離和最長時間．這個活動的目的讓學生探究機翼的升力和其面積的關系，學生還可以從速度、機翼的形狀、飛機的重量等因素出發．這種半游戲半探究的意義不僅在于傳播壓強的知識，更助于培養學生多角度思考問題的科學思維能力、實際操作能力、自主探究和創新能力以及團隊交流合作能力．此外，“發射炮彈”Flash小游戲是通過讓學生自行增加火藥提高炮彈發射初速度，按“fire”鍵發射，觀察炮彈運動路徑，這種讓學生在游戲中建構軌道運動相關知識的方法更生動形象，相對于傳統講授要更易于理解．

(2)小制作類設計活動

參考美國火箭團體挑戰賽或國內外的一些競賽項目，在考慮中學生能力和精力的前提下，開展一些設計活動，例如設計紙火箭、水火箭或火箭的構造及外形，說明其工作原理，并預期其飛行的高度或時間，如果條件允許且效果良好，可進一步開展實驗．學生在實踐的初期就能暴露緘默知識的不足，通過教師引導和學生協作，學生逐步發現自我認知的不足，并讓學生對于宇宙航空儀器具有一定感性認識，鍛煉其將理論付之實踐的能力．此外，讓學生自行設計安全頭盔、航空服、太空陸用交通工具等，這一實踐過程頗具挑戰性，因此，教師可提供一些參考資料，并通過交流平臺及時了解學生的困惑并加以解答．

(3)匯報類合作學習活動

曾有教師就教材中“行星的運動”的教學結合webquest模式，讓學生通過小組合作形式，圍繞物理學家生平和成就進行網頁制作[8]．對于此類匯報類學習活動的展開，NASA平臺提供了豐富的資源，例如“物理科學的時間軸”是一個物理天文學發展演變的時間軸，其中介紹了15000 BC到2014年的重要的研究成果和進展，包括古代觀測星體的儀器介紹、不同時期卓有貢獻的偉人以及現代探索宇宙的進程等，這一時間軸從不同角度全面展示了天體物理學的發展狀況．此外，還有“行星探索的50年”，記錄了從世界第一個宇宙飛船發射成功(1962)到第一個空中起重機成功降落(2012)的50年間，人們對于行星的探索與科技突破；美國Apollo 1，7-17號12個航天器的視頻介紹等．教師可以利用這些資源，讓學生進行課外閱讀，并就某一個感興趣的話題或成果進行課堂交流或展開知識競賽等，在自主學習過程中完成緘默知識的顯性化過程．

此外，教師還可以提出一些非良性結構的問題引導學生利用已有知識嘗試解釋和解決，如“如果我能超越光速，我會……”，“有人預言當太陽變為紅巨星，冥王星將變成綠洲，適合人類居住的第二個地球應當滿足什么樣的條件”等等問題都會激發學生的強烈興趣和求知欲．

4結語

通過分析，基于緘默知識理論的物理STS教學展現出可行性，但是關于這方面的研究尚待完善．本文提供了通過激發、反思的過程利用或修正學生原有緘默知識的方式，這個過程是漫長的，但是并不是難以實現的，最重要的一點就是我們的教師能夠對緘默知識有所意識，并能啟示學生加以關注．

參 考 文 獻

1Polanyi．M．The Study of Man．London: Routledge & Kegan Paul．1957

2黃小蓮．整合“緘默知識”教育，重構教育教學圖示——兼談對教育教學理論進行“有效教學”的途徑．高等師范教育研究，2003，15(1)：42～48

3金生鈜．理解與教育——走向哲學解釋學的教育哲學導論．北京：教育科學出版，1997

4熊春玲．初中物理STS教育運行機制的建構與實踐．課程·教材·教法，2008(10)：44～47

5梁志紅．物理教學中STS教育觀滲透策略探討．甘肅聯合大學學報，2008，22(3)：97～100

6喬際平，孫海濱．中學物理教學中的STS教育．首都師范大學學報，2000(4)：116～117

7周光岑，陳明英，劉英．在課堂教學改革中滲透緘默知識理論的初步嘗試．四川教育學院學報，2007，23(12)：95～96

8戴小民．“行星的運動”教學設計．中國電化教育，2006，23(7)：65～67

Discussion on the Physics STS Teaching Based

on Tacit Knowledge Theory

Yang JingWu Wei

(Nanjing Normal University, Teacher Education Department, Nanjing，Jiangsu210000)

Abstract:Tacit knowledge plays an important role in actual teaching activities. Now our country carries out physics STS education on the form of osmosis, whose characteristics of situation and practice make it much easier that the tacit knowledge reach a resonance with the tacit knowledge in students’ mind. It dose play a positive role in practicing effective teaching activities and fostering students’ scientific literacy. This article is aimed at offer some advice by researching the model of physics STS education basing on tacit knowledge theory.

Keywords:tacit knowledge;STS education;physics education;advice

物理·科學·文化