基于學生學法指導的課堂教學研究

陳亮 郭金寧

初中物理教學目標主要由三部分組成，基礎知識，基本技能和基本能力?；A知識中包括物理現象，物理事實，物理概念和物理規律。物理知識按照知識所表征的信息類型及表征方式的不同，可以將其分為兩類：一類是能夠描述或者識別客體、事件和觀念的陳述性知識；另一類是能夠用于執行某些身體或心理活動的程序性知識。物理概念和物理規律本身屬于陳述性知識，而物理規律的應用則屬于程序性知識。初中學生在物理學習中存在很多誤區，比如有同學認為物理概念的學習就是死記硬背，物理規律的應用就是套用公式計算，因而在學習中往往對概念認識不深刻，對規律掌握也漏洞百出。針對這種情況如何在物理教學的課堂中有效的將陳述性知識和程序性知識有機結合起來也是值得我們研究的問題。

例如在物理力學教學中，力的概念是陳述性知識，而受力分析的方法和步驟則是程序性知識，慣性的概念和牛頓運動定律是陳述性知識，而如何利用牛頓運動定律解決問題則是程序性知識。在物理教學過程中，必須緊密結合陳述性知識與程序性知識，在運用中加深對概念規律的理解，也只有真正從概念和規律出發，才能正確解決實際問題。

力的概念屬于陳述性知識，力的概念很早就產生了，但是科學的力的概念是從牛頓的定義開始的，人們對力的認識，最初是從日常生活和生產勞動中得到的，是和人力相聯系的。亞里士多德之所以認為”物體受力就運動，不受力就靜止”，除了其他各方面的因素以外，當時沒有科學的力的概念也是一個很重要的原因，試想，如果只把肌肉的作用稱為“力”，那么亞里士多德的結論也就不難為現代人所理解了。

而牛頓是怎么科學的定義力的概念的呢，可以從牛頓三定律討論起。牛頓第一定律的內容為：每個物體總是要保持靜止或勻速運動的狀態，除非有外力迫使它改變這種狀態。而牛頓第三定律的內容為：物體和物體之間的力總是等大、反向，作用在同一條直線上的。歸結起來，可以根據牛頓定律，將力定義為：力是一種對物體的推動作用，使其改變靜止或勻速直線運動的狀態?；蛘哒f成：“力是一種能使物體的運動狀態發生改變的物體間的相互作用”，其實牛頓第一定律陳述了力的作用效果之一——改變物體運動狀態，而力的作用效果還有一個，就是改變物體的形狀。所以嚴格來講，牛頓第一定律也并不是完整的力的定義。當然，主要原因還在于牛頓的著作《自然哲學的數學原理》一書主要論述的是動力學內容，而并不討論靜力學內容。

例、“一個力的效果如果跟那兩個力的作用效果相同，則這個力就是那兩個力的合力” ，這里的“效果”指的是什么？

A、只指改變運動狀態的效果

B、只指使物體發生形變的效果

C、同時指上面兩種效果

D、不是指上面兩種效果中的任何一種

可能有不少老師或同學會認為，力的作用效果有兩個，所以正確答案要選C，其實，本題的正確答案是A！ 可以通過教材中的一個簡單例子來說明：兩個小孩共同提著一桶水與一個大人單獨提著一桶水?？梢钥闯鰜磉@兩種情況下桶的把手所發生的形變是不同的！但我們仍然認為，兩個小孩的作用力與一個大人的作用力“效果”相同，這里的效果，顯然指的是與重力平衡的效果。

從這個例子可以看出來，陳述性知識的教學也并非易事，因為知識并不都是獨立的個體，知識之間可以通過聯結和組織從而形成更大的知識整合體，尤其是對于概念的學習，要明白不同概念的內涵和外延是有差異的，有的內涵大，外延小，有的內涵小，外延大。概念也是有等級和層次的，概念是抽象的，它們在真實世界并不存在，真實世界存在的只是概念的單個樣例。概念的抽象程度不一樣，有些概念簡單、明了和具體，而有些概念則較為抽象、復雜和模糊。

明確力的概念后，我們再來看受力分析的方法和步驟，首先要明確完整的受力分析是定量的分析，而受力分析的方法來源于力的概念：

①從施力物體入手——看有哪些物體可能對它有力的作用，一般先是場力，后是接觸力（包括彈力和摩擦力）。

②從受力物體入手——看它運動狀態是否發生改變，如不改變，則處于平衡狀態，所受合外力為零，若改變，則受力分析與加速度的求解直接相關，應根據牛頓第二定律列方程求解。

受力分析的方法和步驟顯然屬于程序性知識，程序性知識是關于“如何做”的知識，通常表示為一系列要遵循的步驟。無論是動作技能還是心智技能，都可以用程序性知識來存儲。按照加涅的觀點，認知策略是一種對學習和思維極為重要的心智技能，因此，程序性知識也包含認知策略在內。程序性知識所表征的技能有一個重要特點：自動化，即個體在執行某一技能時已達到無須有意識的思考和決定每一步行為的程度。

那么程序性知識和陳述性知識需要怎樣的有機結合呢？我們先來看下面這個例題，有的老師出這樣的題考學生選擇正確答案：

A、一個物體的運動狀態發生改變，它一定受到了力

B、一個物體受到了力，它的運動狀態一定改變

老師的解答是：A正確而B錯誤，理由是物體雖然受到了力，但是平衡力，運動狀態就不改變。學生會犯迷糊的：牛頓第一定律是否也錯了？其實，在理解這個題的時候，學生腦子中所理解的“力”非老師所理解的“力”，正是在這個關鍵概念的理解上出現了偏差，才會在這道題上產生歧義，如果改為B、一個物體受到幾個力的作用，它的運動狀態一定改變，則同學們理解起來就不會有問題了。還有一個題目也同樣容易引起歧義，這是北京市的某一道中考題：小磁針放在磁場中，一定受到磁場的力的作用，這個選項正確么？如果說這個選項正確，那么下面的說法：任何一個物體放在電場中，一定受到電場的力的作用是不是也正確？學生的思維會徹底被搞亂了，說一個物體受到的力，到底是指合力還是指其中的某部分受到的力？還是指物體受到的某一個力？在物理教學中，這種搞亂思維的題還有相當多。

根據安德森等人的理論，程序性知識其實包含三個亞類：第一，關于具體學科的技能和算法的知識，例如數學關于異分母分數加法的算法、解方程的算法、證明三角形全等的方法；第二，關于具體學科的技術和方法的知識，例如，自然科學中關于設計和操作實驗的一般方法，適合社會科學的研究方法的知識；第三，關于何時運用某種程序的知識，即知識是條件化的，知道在什么條件下可以運用該程序，例如，知道何時運用動量定理，能識別物理問題的類型并能運用適當的程序。

很多物理力學問題都屬于第三個亞類，即知識是條件化的，在不同的條件下，所陳述的物理問題是有不同的含義的，例如：某人坐在沿水平路面勻速行駛的汽車上，他把手中的鋼球豎直向上拋出，不計空氣阻力，鋼球會落回到他手中嗎？這個問題其實缺乏條件的約定，即所研究問題到底以什么為參考系，高中物理第一章約定：凡不提參考系的，都以地面為參考系。本題“豎直向上拋出”是以誰為參考系？若以地面為參考系，則不能落回手中，若以車為參考系，則能落回手中，所以建議修改本題，給出明確的參考系。

我們在物理教學過程中，往往重視程序性知識的傳授，而輕視了陳述性知識的闡釋，一個成熟的物理教師，必須將兩者有機結合起來，在運用物理規律物理方法的過程中加深對概念規律的理解，也只有真正從概念和規律出發，才能正確使用它們去解決實際問題。