物理學科閱讀素養的特征研究

【摘 要】 物理閱讀素養，是指為完成物理學科學習任務，實現個人發展目標，理解、運用和反思多學科文本，獨立學習或參與共同體學習，所應具備的學科文本閱讀和非學科文本閱讀的基本素養。語文學科閱讀素養是跨學科閱讀素養的基礎，跨學科閱讀素養起步于語文學科閱讀素養，超越語文學科閱讀而服務于跨學科學習與研究。

【關鍵詞】物理學科；閱讀材料；閱讀過程

物理學科閱讀的材料相比于語文學科，形式更加多樣，內容取材廣泛，可以做如下特征分類：

一、閱讀材料的文本特征

閱讀材料的不同類型需要學生使用不同的閱讀技能。根據閱讀任務的不同，可將閱讀材料分成兩種類型：

（一） 連續文本主要是指以句子和段落構成的散文類文本，可以分為描述、說明、敘述、論證等不同的形式。將語文閱讀教學中的連續類文本與非語文類文本閱讀結合起來，是跨學科閱讀的重要內容。

實例1：

（上海物理高考試題） 自然界中的物體由于具有一定的溫度，會不斷向外輻射電磁波，這種輻射因與溫度有關，稱為勢輻射，勢輻射具有如下特點：①輻射的能量中包含各種波長的電磁波；②物體溫度越高，單位時間從物體表面單位面積上輻射的能量越大；③在輻射的總能量中，各種波長所占的百分比不同。處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時，也要吸收由其他物體輻射的電磁能量，如果它處在平衡狀態，則能量保持不變，若不考慮物體表面性質對輻射與吸收的影響，我們定義一種理想的物體，它能100%地吸收射入到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體，單位時間內從黑體表面單位央積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對溫度的四次方成正比，即P0=σT4，其中常量σ=5.67×10-3瓦/（米2·開4）。在下面的問題中，把研究對象都簡單地看作黑體。

有關數據及數學公式：太陽半徑RS=696000千米，太陽表面溫度T=5770開，火星半徑r=3395千米，球面積，S=4πR2，其中R為球半徑。

（1）太陽熱輻射能量的絕大多數集中在波長為2×10-9米～1×10-4米范圍內，求相應的頻率范圍。（2）每小時從太陽表面輻射的總能量為多少？（3）火星受到來自太陽的輻射可認為垂直射可認為垂直身到面積為πr2（r為火星半徑）的圓盤上，已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍，忽略其它天體及宇宙空間的輻射，估算火星的平均溫度。

（二）非連續文本則與連續文本的組織結構不同，依據格式可以將非連續文本分為表格、目錄、設計圖、地圖、曲線圖、廣告等。這些非連續性文本在非語文類學科中普遍存在，是重要閱讀對象。

實例2：

（全國物理高考試題）放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力F的作用，F的大小與時間t的關系和物塊速度v與時間t的關系如圖所示。取重力加速度g=10m/s2。由此兩圖線可以求得物塊的質量m和物塊與地面之間的動摩擦因數μ分別為（ ）

A.m=0.5kg，μ=0.4 B.m=1.5kg，μ=

C.m=0.5kg，μ=0.2 D.m=1kg，μ=0.2

二、閱讀材料的情境特征

PISA認為，能夠在日常生活中正確地識別科學問題，是公民適應未來生活的重要科學素養，處理科學問題時，方法的選擇以及表現通常與問題所置的情境相關。目前，大量非語文學科的閱讀材料以社會現實生活為設計框架，內容來自于社會生活的各個方面，密切聯系學生的自身生活實際，強調基于學生的直接經驗，以真實的生活情境呈現問題，而問題情景化正是檢驗學生運用學科知識解決問題能力的一種有效的方法。

實例3：

（ACT科學試題）學生實驗：驗證液體中的氣泡是否會影響罐子的滾動速度。為了測得罐子的滾動速度，學生們設計了一個傾角一定的斜面，讓裝有液體的罐子從高處滾至低處，同時測量滾動所用的時間。

第一組實驗：學生選擇了自來水、肥皂水、碳酸飲料（已跑氣）共三種液體，分別裝入三個罐中密封。在未搖晃罐子的情況下測量罐子在斜面上滾動的時間，并在搖晃后立刻再次測量罐子滾動的時間。第二組實驗：學生把碳酸飲料裝入罐子密封，搖晃后靜置15分鐘后重復實驗1的步驟，在未搖晃及搖晃后的兩種情況下分別測量罐子滾動時間。把罐子放置兩小時后，再次重復實驗1的步驟，在未搖晃和搖晃后的兩種情況下測量罐子滾動時間。第三組實驗：把碳酸飲料裝入透明塑料瓶中并密封。學生觀察到瓶子滾動時無氣泡生成。搖晃瓶子，靜置15分鐘后仍有一些氣泡，過兩小時后無氣泡產生。

問題：（1）在第三組實驗中，對比塑料瓶和鋁罐，學生們使用塑料瓶而非鋁罐的最可能的原因是什么？（2）基于第一組和第二組實驗的結果，未搖晃時，下列哪幾次實驗中飲料罐有相同的平均速度？（3）在第二組實驗中，搖晃跑了氣的飲料罐的實驗結論是什么？（4）在第五次實驗中，看起來飲料罐在未搖晃前就立刻產生了大量的氣泡是嗎？（5）在第二組實驗中推測，當第五次實驗結束后兩小時，學生們未搖晃飲料罐測定了它的滾動時間，基于第四次和第五次實驗的結果，它的滾動時間最接近多久？（6）基于第三次至第五次實驗和第三組實驗，如果學生們向一個空的鋁罐中加入1升跑了氣的飲料，把它密封并且搖晃，多久后飲料中的氣泡對滾動時間的影響就幾乎消失呢？

由于閱讀材料的豐富性和學科化特點，非語文學科的閱讀素養體現在閱讀的過程中有如下幾個特征：

1.閱讀過程的認知模式特征

閱讀認知模式，就是用閱讀認知理論來簡潔直觀地揭示閱讀活動中各種因素的相互關系及其發展過程。美國的林賽和諾爾曼為此提出了“材料驅動”和“概念驅動”兩個概念。“材料驅動”是指對言語材料在感知水平上從最低的感覺材料開始，由下往上地分析、加工。“概念驅動”則和它相反，是在理解水平上，從最高的意義結構開始，由上往下進行分析。在理解一篇文章的時候，這兩種不同類型、不同方向的加工是協同進行的。“概念驅動”使讀者能將出現的材料（詞、短語、句子）作出預測，構成閱讀理解的導向。“材料驅動”則是提供讀者用于印證的具體對象，又使閱讀理解不至走出文本的軌道。

在實例1中，看似信息量很大、有一定的閱讀難度，事實上本題的學科難度中等，但在閱讀能力上要求不低，不是傳統意義上的物理試題，題干冗長，相當于一篇科技文章，閱讀量較大。閱讀過程中，首先通讀下來，應該從關鍵詞認識到這是“能量守恒”類型的問題，篩選出有用的信息，排除干擾，然后利用相關的學科知識，層層遞進，建立具體模型，正確引用相關公式，同時利用材料中出現的短語、數學公式等即可將整道題目的脈絡完全理清。

2.閱讀過程的認知策略特征

閱讀認知理論認為，閱讀理解不僅取決于合理的閱讀活動過程，它還涉及讀者用怎樣的方式、方法來閱讀。在此基礎上，就形成了各種不同的閱讀認知策略。強調主動性閱讀的心理作用，即閱讀不是簡單的信息輸入，更重要的是對文章信息進行加工、篩選、編碼，使之與讀者頭腦中已經儲存的信息知識相互聯系和重新組織，不斷地構建新的認知結構。這是所有的閱讀認知策略共同擁有的基本特征，也是區別于傳統閱讀類型的主要方面。

實例4：

（全國物理競賽試題）在人造衛星繞星球運行的過程中，為了保持其對稱轉軸穩定在規定指向，一種最簡單的辦法就是讓衛星在其運行過程中同時繞自身的對稱軸轉，但有時為了改變衛星的指向，又要求減慢或者消除衛星的旋轉，減慢或者消除衛星旋轉的一種方法就是所謂消旋法，其原理如圖所示。一半徑為R，質量為M的薄壁圓筒，其橫截面如圖所示，圖中O是圓筒的對稱軸，兩條足夠長的不可伸長的結實的長度相等的輕繩的一端分別固定在圓筒表面上的Q、Q′（位于圓筒直徑兩端）處，另一端各拴有一個質量為m/2的小球，正常情況下，繩繞在圓筒外表面上，兩小球用插銷分別鎖定在圓筒表面上的P0、P0′處，與衛星形成一體，繞衛星的對稱軸旋轉，衛星自轉的角速度為ω0。若要使衛星減慢或者停止旋轉（消旋），可瞬間撤去插銷釋放小球，讓小球從圓筒表面甩開，在甩開的整個過程中，從繩與圓筒表面相切點到小球的那段繩都是拉直的。當衛星轉速逐漸減小到零時，立即使繩與衛星脫離，解除小球與衛星的聯系，于是衛星轉動停止。已知此時繩與圓筒的相切點剛好在Q、Q′處。（1）求當衛星角速度減至ω時繩拉直部分的長度l；（2）求繩的總長度L；（3）求衛星從ω0到停轉所經歷的時間t。

本道試題學科難度很大，對文本信息的解讀與建構要求很高，建立基本的力學模型后，還必須遷移提升，如果沒有自己真正的觀點建立，基本上這樣的題目即便反復閱讀也是無從入手的。由于在整合理解、建構解讀上的角度上有不同，本題的解法并不唯一，解答方式各有巧妙，只有充分調動了有效的閱讀策略，對本題的處理才能水到渠成。

3.閱讀過程的認知能力特征

PISA確立了關于閱讀素養的五項評價標準：獲取信息、整合理解、建構與解讀、反思并評價文本內容及反思并評價文本形式，也就是獲取信息、整合與解讀、反思與批判三方面的內容體系。其中對于閱讀素養中的反思能力的評估最為重視，要求學生思考文章的內容，應用他們已有的知識理解、思考文章的結構或形式，其目的就是為了強調閱讀是相互作用的過程，即閱讀者必須從材料中提煉出自己個人的觀點和體驗。

在實例3中，借用了一個簡單的物理斜面模型，使用了物體的受力分析方法，進行了多個物理量的定量測定，取得了較為全面的測量量表。整段文字內容重在考查學生通過文字閱讀、表格閱讀、圖形閱讀獲取信息的能力，目標明確地考核學生綜合的科學素養，而并非簡單局限在對某個特定的物理理論或物理公式的理解掌握度的考察上。這些提問啟發學生進行科學思維，對比、分析實驗中的各項數據，而實驗并不在最后以列公式的形式陳列出實驗結果，采取讓學生自行歸納，通過題目的提問回答有效檢驗學生的研究探討能力。短短的考試時間內，學生要迅速解決這樣的問題，就需要調動各種思維能力：抽象、分析、綜合、推理、概括、總結。而試題在同一情境下的一系列問題前后銜接渾然一體，以推理題目的形式出現，多角度、多方位地考查了各種分析推理的可能，問題的設置環環相扣，逐步推進，學生置于試題的情境中，必須具有不斷變換思維角度、大膽靈活地進行理性思維的思考，有效反思與評判，才可能正確提煉出科學的觀點。

【參考文獻】

[1]“培養高中生跨學科閱讀素養的策略研究”開題報告

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[4]郭燕.美國ACT大學入學考試物理試題特征分析[J]《高中數理化》，2013

【作者簡介】

郭燕（1972.4），女，漢，河南省新鄉市，本科，中教高級，高中物理教育。

（作者單位：江蘇省南通第一中學）