知識結構化視角下物理教材的比較分析*
——以“運動的描述”為例

馬北河 溫榆華 劉奕江 徐 燕

(1.廣東省廣州市海珠區教育發展中心,廣東 廣州 510310；2.華南師范大學物理與電信工程學院,廣東 廣州 510006;3.廣東省廣州市第86中學,廣東 廣州 516400;4.廣東省廣州市第五中學，廣東 廣州 510220)

知識結構化視角下物理教材的比較分析*
——以“運動的描述”為例

馬北河1溫榆華2劉奕江3徐 燕4

(1.廣東省廣州市海珠區教育發展中心,廣東 廣州 510310；2.華南師范大學物理與電信工程學院,廣東 廣州 510006;3.廣東省廣州市第86中學,廣東 廣州 516400;4.廣東省廣州市第五中學，廣東 廣州 510220)

本文主要從章節設置、知識安排順序、科學研究方法和知識結構四個方面對國內外物理教材進行分析。在知識結構化的視角下，建議教師整合各版本教材，用活教材，更好地向學生揭示物理知識的體系，以促進學生形成良好的認知結構。

知識結構化；教材分析；高中物理

1 引言

美國心理學家和教育學家奧蘇泊爾提出：學生的認知結構是從教材的知識結構轉化而來的，好的教材結構可以簡化知識，可以產生新知識，有利于知識的運用，教材是知識的呈現，是學生學習的材料，是教師教學的材料。若教師能整合各版本教材、用活教材，合理地向學生揭示知識的結構，將更有效地促進學生對學科知識的理解和運用。因此，從知識結構化視角下分析各版教材，進而活用各版教材，以促進學生對知識的結構化理解十分重要。

2 知識結構化的概念界定

知識結構化是指把所學的知識劃分為不同的部分或歸入某種更大的范疇，在頭腦中組織起來，形成知識組塊，進而形成良好的知識結構。物理知識結構化的目的就是為了形成良好的物理認知結構。在物理知識的學習過程中，通過教師的教和學生的學，物理知識結構完全可以轉化為學生的物理認知結構。

3 國內外物理教材對比

國內的教材選取廣東教育出版社和人民教育出版社的高中物理教科書必修1為分析對象，國外的教材選取美國主流教材《科學發現者：物理原理與問題》上冊為分析對象。以“運動的描述”這一章為例，從章節設置、內容呈現順序、科學研究方法顯化、知識結構圖的角度進行對比分析。

3.1 章節對比

從章節設置對比如表1所示，在章節設置的內容上看，粵教版和人教版的內容較為相似，差異體現在粵教版打點計時器安排在“速度”之前。在美國教材的“運動的描述”這一章中，未設置加速度的內容，也未涉及打點計時器的介紹和運用。相應地美國教材介紹了運動圖，從思想和原理上來說，運動圖其實就是打點計時器的抽象。

表1

3.2 內容呈現順序對比

奧蘇泊爾認為有意義學習是對學習材料和對學生已有認知結構的雙向交互。當學習材料自身具有邏輯意義，且符合學生的認知特點時，會有利于學生的知識構建。因此，分析教材的知識內容呈現順序很有必要。

表2

從知識點呈現數量上來說，人教版數量最多，資源最為豐富。從順序上來說，三個版本教材存在較大的差異，以質點和參考系和坐標系為例，人教版的安排是質點—參考系—坐標系；粵教版是參考系—質點—圖像—坐標系；在美國教材中，順序則為質點—坐標系，不介紹參考系。就粵教版進行分析，參考系在質點前更符合學生學習最近發展區的理論，因為學生在初中已學習了參照物的概念。而人教版先介紹質點，再學習參考系和坐標系更符合學科邏輯結構。

3.3 科學方法呈現對比

我國高中物理課程的培養目標是進一步提高學生的科學素養，滿足全體學生的終生發展需求。古語云：“授人以魚，不如授人以漁”。因此，在教學中將科學方法顯化也十分重要，表3是各版本教材關于科學方法顯化教育的對比。

粵教版和人教版教材都以方框的形式呈現了理想化模型這一科學方法，美國教材除了理想化模型外還呈現了等效方法，具體體現在“描述運動的方法有很多種：文字、圖像(圖示)、運動圖、數據表以及位置—時間圖像等等。這些表示方法都是等效的”，等效方法是解決物理問題的重要方法之一，這一方法在人教版和粵教版中均有隱性的體現，如描述運動可用文字法和公式法。

表3

3.4 知識結構圖呈現對比

美國著名心理學家布魯納認為：“獲得知識，如果沒有完整的知識結構把它們聯系在一起，那么多半是遺忘的知識。”知識結構化有利于學生對知識的記憶，只有粵教版在章末設置了知識結構圖(如圖1)，筆者建議教師要有意識地加強知識結構化的教學，強化學生對知識的加工。

圖1

4 總結與討論

總結以上分析，粵教版的章末結構圖是一大亮點，美國教材則將科學研究方法顯化，而人教版的知識內容比較豐富。

西南交大附中的馬淑琴老師認為：每節課的教學中都應貫穿結構化知識的觀念，不斷強調,不斷強化,這樣在每一章結束時，教材的知識結構在教學中已經反復多次,應掌握的知識點在學生的頭腦中織成了知識網，形成了結構化知識。從知識結構化的角度看，教師應當熟悉教材的邏輯結構，把握知識的呈現順序；深入了解學生原有的認知結構，準確把握教學的起點，巧妙進行教學的設計，以促進學生的知識構建；指導學生依據知識間的內在聯系歸納總結，主動構建知識結構化框圖。

[1] 王曉艷.中學化學知識結構化策略的研究[D].山東師范大學,2010.

[2] 周長春.整合各種版本資源 用活粵教版物理教科書[J].課程教學研究,2012,(1):70-73.

[3] 賀江江.高中生物理認知結構測評及優化策略研究[D].陜西師范大學,2014.

[4] 馬淑琴.在課堂教學中強化知識結構——高一物理教學的一點嘗試[J].廣西師范大學學報(自然科學版),2000,(S2):199-201.

* 本文系廣東省教育科研“十二五”規劃2015年度研究項目“中學物理知識結構化教學策略實踐研究”(課題批準號：2015YQJK009)的階段性成果。