于平常處見深入——一段教材研讀隨筆

郭影強

最近看到一本德國卡爾斯魯厄市的初中物理教材（浙江陳敏華老師翻譯，廣東教育出版社2018年出版），發現里面竟然有關于信息的知識主題。個人感覺其內容組織和知識呈現非常有功力，有味道，且拿來賞析一下。

書中選擇的第一個主題是“信息傳遞”。書中配了兩幅插圖，呈現了能量進入房間的通道：燃料通過煤氣管道進入房間，油料通過注油口（和油管）進入房間，電能通過電纜進入房間。類比觀察，信息通過電話線進入房間里的電話機，電視信號通過電視天線傳遞給電視，信件和報紙通過信箱的投遞進行傳遞。有趣的是接下來作者舉的例子：透過開著的窗戶，鄰居的叫聲;門鈴;閉路電視信號線……都是現實生活中可見的、必需的物理現象，基于初中學生的知識水平即可理解。

諾瓦克指出，意義學習視角下有三種基本的認知方式：表征認知、概念認知和意義認知。

在這本教材里，作者將現象觀察的情境巧妙地設置為普通人能夠接觸且容易理解的一間虛擬的房間，這間房間既是具體的，又是抽取大多數房間的共同特點而初步抽象的。在情境設置這一步，進行了表征認知的加工：能量與信息從房間之外傳遞到房間之內的過程識別。這一過程，水到渠成地演變為一個形象而又抽象的帶有物理學科知識面貌的現象表達。根據知識如果進行圖像和符號的雙重編碼更有利于學習的原理，這一情境的設置之妙可說是于平常處見深入。

接下來，教材中自然地引入了“信息攜帶者”的角色情境。但這一攜帶者不是人這樣的對象，而是電、聲、無線電波、光等。——這不就是我們討論的信息載體嗎！以往我在和學生討論信息載體的時候，往往以有聲符號的誕生從而帶來語言的誕生來舉例，引領學生去發現信息的載體與內容之間的聯系與區分。這本書接下來列舉了“揚聲器到耳朵的聲音載體傳遞、顯示器到眼睛的光載體傳遞和話筒到揚聲器的電載體傳遞”，再進一步，列舉出液晶顯示屏、充電二極管等現代電子水平的信息載體，一步步向前，所聚集的核心對象是信息，核心概念也是信息。基本過程是信息傳遞，關聯概念是信息的載體。這里帶領學生從表征認知進入到概念認知的層次。

隔了數章之后，教材再次設置了信息系統技術一章，講解放大器、電子計算機以及傳感器這類現代信息系統下的技術的物理的元件，同時配合相關的概念解讀。從計算機對信息量處理的貢獻來呈現計算機在信息處理上的作用和優勢，估計是基于學生知識水平考慮，也基于物理學科的視角，沒有討論程序設計與數據處理。在這里，教材的內容呈現，為學生從系統功能理解層次上的概念認知和信息系統發展到當下處于怎樣的問題解決層次的意義認知，提供了基礎，提供了理解的可能，也為教師的教學設計提供了扎實的基礎。

小結一下，這本物理教材關于信息主題的組織，有著自然的物理視角，更有著看似平常卻精心選擇的簡化的情境視角，更在運用學科概念自然地去觀察和解釋現實世界方面做到簡練而自然。看似平常，其實深入，忍不住道聲精彩。