“知識形式教學”的意蘊及其實施策略

蔡 劍，趙燦冬

（1.靖江市教師發展中心，江蘇 靖江 214500；2.靖江高級中學，江蘇 靖江 214500）

一、“知識形式教學”基本含義的界定

什么是“知識形式”？從知識論的角度看，知識具有內容、形式、旨趣三個維度。知識形式是相對于知識內容而言的，主要指知識的思維方式、檢驗方式和表達方式。比如說，“楞次定律”的結論“感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”就是知識內容，對如何推導、求證得出結論的過程性思考方法則屬于知識形式的范疇。知識內容是人們在長期的生產、生活、實踐中積累起來的實踐經驗與精神財富。知識內容只有通過特定的探究過程、認識方法與思維方式，經過檢驗，借助一定的外在形式加以表達，才能為人們認識與理解。[1]物理課堂教學應將知識內容的生成蘊含在學科方法、思維方法的應用之中，用方法圖式支撐、催化知識圖式，實現知識的自主建構。

知識形式教學的基本特征，就是將知識形成過程中的方法要素顯性化，將探究活動中的思維方式顯性化，即把思維這一心理活動的具體過程通過易于感知的載體表現出來，將結論的導出過程類化成知識的產生過程，引導學生自覺生成“程序性知識”。換言之，即在創設的特定條件下，復演知識產生過程，釋放其應有的發展價值。

為何要在創設的特定條件下，復演知識產生過程呢？我們不妨先來認識什么是“知識發現”。科學家的“知識發現”（完成科學知識或理論建構的過程）,是在一定的情景中運用一定的方法實現的，顯然這些情景可能是很復雜的，科學家需要對情景進行抽象化、理想化等處理，并運用學科方法或思維方法進行邏輯的分析、推理、演繹等獲取新的認識（知識）。由此可見，缺少了一定的情景和方法要素，“知識發現”是難以實現的，這也正說明在“知識發現”這一過程中，“知識形式”的意義和價值高于“知識內容”。對于“知識學習”，很多教師往往理解成認識、理解科學知識，而對知識形成過程中的方法等較為“弱視”“短視”甚至是“漠視”，導致學生“知其然不知其所以然”。究其原因是因為這樣的“知識學習”缺少了“知識形式”的支撐，學生難以進入意義學習的境界。倘若我們把“知識發現”過程中的方法要素、思維方式在“知識學習”中再現或重演，就能克服上述學習中的“嚴重缺失”，使得“真學習”得以發生，使得“意義學習”落地，使得“過程與方法”維度的課程目標得以實現。

教學活動是受一定時間制約的，要讓學生完全重新經歷“知識的發現”過程、復演知識形成，顯然是不現實的。這就需要教師用心創設意義教學情景（也就是將“知識發現”的情景進行“簡化”和“生活化”），這里的“簡化”和“生活化”不是簡單地將“知識發現”情景進行刪減，而是一種基于學生的認知能力、緊扣學生的生活實際、體現蘊藏于“知識發現”中的方法要素、思維品質要素等的新情景，這樣的新情景有利于學生意義學習的發生。這也正是我們所說的“創設的特定條件”。學生在這種新情景中，選擇或尋找恰當的方法，進行邏輯的分析、推理、演繹，獲取的新知識，自然就是內生著“知識形式”的活的知識。

二、“知識形式教學”的意義

（一）“知識形式教學”裨益于達成“過程與方法”之目標

課程標準中的“過程與方法”目標與注重“知識形式教學”的追求是高度契合的，是同一問題的兩個不同視角：“知識形式教學”旨在強調在“學什么”的問題上，既要學習知識內容，也要學習知識形式；“過程與方法”之目標要求旨在改變“只重結果、不重過程”。其實質都是旨在通過科學情景的合理選擇、方法要素的科學介入、思維要素的即時顯化，催生物理模型、建構知識內容。注重“知識形式教學”所強調的和“過程與方法”目標所追求的，都是要求我們在教學過程中，把學科的概念、原理等的產生與相應的探究過程及方法論結合起來，引導學生激活、調度已有的學科方法、思維方法主動參與到問題的探索中來，進而獲得新體驗，形成新認識。這是一種由內容導向形式的伴生過程，是以學科思維的外顯和暴露為價值追求的過程。在這一過程中，實現了內容與形式的統一、過程與結果的統一，學生的心智和整個精神世界都能獲得實質的發展與提升，我們就能實現教學與發展、知識與素質的統一，實現轉識成智的教學追求。反之，如果我們把形成知識、結論的生動過程變成單調刻板的接受記憶，忽略問題探究過程，就從源頭上剝離了知識與能力的內在聯系和轉換條件。因此教學中，我們應想方設法創造條件、創設情景，引導學生經歷知識的“再發現”“再創造”過程，靈活運用知識的思維、檢驗、表達方式中不同的具體方法，促進學生在內生“知識形式”的過程中體悟知識習得的方法，獲得技能，達到對知識內容的深度理解和本質把握。

（二）知識形式教學有利于學生提升學科素養

任何一門學科的學科素養都與該學科的“知識形式教學”的深度與水準呈現著“正相關”的因果聯系，越是注重“知識形式教學”，學生的學科素養就越高。知識內容屬于理智探索的成果，探索過程必然有方法要素的參與，無論是假設的提出、猜想的誕生，還是實驗方案的設計、實驗操作的技巧、實驗數據的觀察和記錄、實驗數據的處理，抑或實驗結論的導出或交流等環節，都浸潤著科學探索的精神、態度與方法。在這些環節中，學生對方法的科學和規范應用，就會逐漸形成良好的科學學習習慣，養成和提升學科科學素養。

三、“知識形式教學”實施的基本策略

（一）“知識形式教學”的基本框架

人的認識始于對情景的感知，情景引發好奇，好奇生發問題，而對問題的解決過程即是知識獲得的過程。不同的情景會產生不同的感知，創設什么樣的情景，對引發什么樣的問題具有強烈的導向性。教材中展示的情景需要師生聯系生活實際和科學發展歷程進行優化重組，找到學生既熟悉又能激發興趣，既指向學習目標又基于已有認知，既利于觀察辨別又利于發現研究的問題，促使其意義學習得以發生。

發現問題后，接著就是解決問題。課堂教學中，運用知識形式教學來解決問題，其路徑就是再現知識的發現過程，這里所說的再現知識的發現過程，不是說要學生重走科學家發現知識之路，而是指歷經發現過程的關鍵環節，悟得方法之要，生長思維之樹；也就是說，對發現的問題需要運用何種思維方式、選擇何種方法在何時、何處參與，以利于學生在體悟中形成認識，化知為能。

再現知識的發現過程，既是學生已有科學方法的運用，又有生生、師生合作交流中不同方法的融合；既讓學生的思維過程得到完整的顯現，又讓學生在交流中修復和完善表達方式；既讓學生在探究檢驗的過程中獲得能力，又讓學生的科學素養得到自覺提升。

知識形式教學就是師生共創探究情景，發現研究的問題（課題），引導學生用科學探究的方法對問題進行分析，形成解決方案，指導學生完成探究實驗驗證，導出科學結論。

1.明了學什么（即在情景中尋找解決什么問題）

問題之于情景猶如鹽之于水，合適的濃度易于察覺鹽之所在，合適的情景易于發現問題之所在。創設合適的情景，學生在情景中或觀察、或體驗，必有所思、有所悟，也必有所“惑”，這個“惑”是對景的感悟與已有認知的沖突，這個“惑”的外顯形式就是問題，這個“惑”源自自我，是激起探究的“興奮劑”。可以說，創設科學合理的情景就是找到了問題的產房。

例如，筆者在進行《楞次定律》這堂課的教學時，首先表演了一個“魔術”：用被包裹的磁體推動閉合的鋁環。在激發學生學習興趣的同時，引導學生通過問題鏈進行思考：鋁環為什么會運動？（結論：磁體和鋁環間的作用力）→為什么會產生這個作用力？（結論：鋁環中有電流，電流產生磁場）→靠近時磁體和鋁環相互排斥說明什么？（結論：感應電流的磁場與磁體的磁場相反）→改變磁極的磁性，斥力會不會變成引力？（實驗證明：仍然是斥力）→磁體遠離圓環時是斥力還是引力？（實驗說明：磁體遠離圓環時是引力）→遠離時磁體和鋁環相互吸引說明什么？（結論：感應電流的磁場與磁體的磁場相同）→可以得出怎樣的推測？（結論：磁通量增大時，環中感應電流的磁場與原磁場方向相反；磁通量減少時，環中感應電流的磁場與原磁場方向相同）→這個結論正確嗎？（實驗證明：結果正確）

在此過程中，問題鏈的產生是學生思考問題時應該經歷的過程和必須掌握的方法，教師的引導是思維過程穩定的保證，而實驗的證實是對學生最好的鼓勵。

2.指導方法

方法是知識的催產婆，也是通往能力的橋梁，更是形成素養的基石。知識獲取的過程是問題解決的過程，然解決的道路常常被設“卡”，這些“卡”也正是教和學的難點所在，突破它需要不一樣的思維方式和檢驗方法。這些“卡”往往設在把生活情景轉化為物理情景之處，如在初中物理學習杠桿時，列舉了大量的生活實例，需要得到“硬棒”時，要求學生善用比較、歸納、概括的方法；這些“卡”往往設在把物理情景轉化為物理模型之處，如對杠桿的認識只要抓住支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂五個關鍵要素而不需要關注它是什么形狀，這需要模型法的建立；這些“卡”往往設在探究過程中對實驗條件的控制之處，如在探究物體動能大小與其質量關系時，需控制速度相等，可以再現比薩斜塔實驗，讓學生運用遷移類比的方法獲得；這些“卡”往往設在對數據的分析處理之處，如在學習牛頓第一定律時，小車在不同平面上前進的路程不同，其實質是不同的阻力使速度變化的快慢不同，可以運用推理的方法，讓學生體會出在阻力減小為0時，速度變化也為0，導出物體的速度不變。

上述對“卡”的突破過程中，學科方法、思維方法是爆破手，學生在這一過程中，對方法不斷累積、不斷優化組合，思維方式不斷得到發展和完善，對問題的檢驗方式手段不斷多樣，策略性知識自覺形成，學科素養也就潛滋暗長。

3.導出結論

導出結論是問題解決的標志，但怎樣導出很有講究。導應基于實驗數據（記錄），需要比較、歸納、概括等；導應基于不同觀點的交流和碰撞。這個過程中，重要的是追問學生為什么得到這樣的結論，通過不同結論之間的辨析，學生的思維方式得以邏輯體現，表達方式趨于科學、規范。

例如，在高中課本中，使用水杯來類比電容器（參見表1）。

表1

表2

學生發現，水量和電量可比，水的高度（正比于水壓）也可比，但拿電容量和杯底面積比實在不合適。教師啟發學生能否找到自己能接受的類比方式呢？

經過學生的思考，給出了新的類比模式（參見表2），這種比較學生接受程度很高，而且在尋找類比方式的過程中也加深了學生對電容相關概念的認識。

（二）“知識形式教學”的基本流程

從知識形式教學的框架結構中可以看出，開端情境的創設明確了學什么，結論的導出則是水到后的一種渠成，而最重要的問題如何解決水到渠成中的“水到”，才是凸顯師生思維方式、檢驗方式最精彩實效的一環。從科學探究要素和過程與方法目標的達成角度來看，其中最關鍵的有以下幾個步驟，即：引發猜想與假設（有目標），擬訂實驗方案（有路子），控制實驗條件（有辦法），收集分析實驗數據（有證據）。加之框架中的第一步和第三步，知識形式教學的基本流程如圖1所示。

圖1 知識形式教學流程圖

例如，在進行初中物理歐姆定律教學時，其教學流程大致如下：

步驟1：創設實驗情境，從體驗中發現問題

具體做法：（1）將桌上提供的電源、開關、導線和其中一只電阻連成一個電路，用電流表測出電路中的電流。（2）如果添加一只滑動變阻器，請嘗試改變這個電路電流的大小。學生通過實驗體驗出電路中電流大小是可以變化的，其變化的原因來自電源或變阻器。

步驟2：添加器材再實驗，引發猜想與假設

具體做法：在上面實驗器材中再添一只電壓表，重做實驗，提出你對引發電流變化因子的猜想及這些因素對電流如何變化的猜想。

步驟3：設計實驗，確定研究方案

具體做法：學生設計的方案有兩種（電路圖分別見圖2、圖3）。

圖2 改變電壓

圖3 改變電阻

通過比較，選擇圖3的方案進行實驗探究。

步驟4：控制變量，進行實驗探究

具體做法：在探究電流與電壓關系時，控制電阻不變，學生知道將電壓表接在定值電阻兩端；在探究電流與電阻關系時，學生只是改變不同的定值電阻，出現沒有控制其兩端的電壓不變或不知如何控制，讓學生交流發現錯誤，結合上一步的實驗嘗試調試。

步驟5：分析數據，驗證猜想

具體做法：對電阻一定時的電流與電壓的數據分析較為簡單，可用比例法或圖像法，但對電壓一定時，電流與電阻的數據分析不能用前面的方法，可用比例法或圖像法分析電流與電阻的倒數的關系后進一步得到。

步驟6：歸納概括，得出結論

方式落實到具體操作中實則為方法。上述案例中，從發現問題至導出結論的全流程中，思維方法、檢驗方法、表達方法在各個環節具化為不同方法，這些方法或單獨出現、或組合出現，發揮著關鍵作用。也就是說，思維方式、檢驗方式、表達方式以不同的方法有機地融入在教學的各個環節，它們之間的關系如圖4。

圖4 知識形式與課堂流程的關系

不同類型的物理課堂其任務不同，有的是建構概念，有的是掌握規律，有的是理解原理、命題等等。但課堂教學應圍繞培養學生的科學素養這個大目標，不同類型的課中，應根據需要，對基本流程中的基本環節進行科學合理的選擇和組合，靈活運用。

[1]潘洪建.知識形式：基本蘊涵、教育價值與教學策略[J].課程·教材·教法,2014，34（11）：40-45，56.