中学物理教材分析.doc

中学物理教学资料教材是学生获得知识的主要来源，它集中体现了教育思想和教育观念，是教师在教学活动时需要加以利用的主要课程资源。但不管教材编得多么出色，它依然只是教师在教学过程中加工和重新创造的对象。随着基础教育课程改革的深化，迫切需要教师改变陈旧的教材观，在解读教材时至少应注意从四个层次来把握教材，只有这样，才可能真正使教材起到把教育思想转化为教育现实的纽带作用。一、知识观层次教师的基本职责是传道、授业、解惑，就是站在教育的立场上选择知识、组织知识、呈现知识，同时创造条件，激发和帮助学生探究知识、理解知识和运用知识，在此基础上追求个体智力、情感、品德和体质的全面发展。教师所从事的是一种知识的事业，因此，教师在工作中会不断地遇到下列问题：中学物理教材中什么知识最有教育价值？怎样传授这些知识才有价值？传授知识的目的究竟是为了什么？应该培养学生什么样的对待知识的态度与能力？这些源于教师的知识观的问题从根本上决定着教师以怎样的方式使用教材。对于知识的本质，有两种针锋相对的观点。柏拉图以及后来的现代知识观都认为，知识就是真理。杜威则对“知识的真理观”进行了非常激烈的批判，认为这种将“知识”看成是静止的、终极的、完美的和永恒的“真理”的看法是完全错误的。在他看来，所有的知识都是暂时的和不断进化的。知识本身是有机体和环境之间相互作用的中介，是有机体为了适应环境刺激而作出探究的结果。后现代知识观与杜威的观点相近，认为：“科学是一种意识形态支配下的活动”“科学知识实质上是一系列的假设或猜测”。所以，科学知识永远只是相对正确的。在这两种知识观的论争中，后现代知识观对“知识的真理观”所坚持的知识的客观性的批判颇值得物理教师关注。知识的客观性是指：知识正确地反映了事物的本质属性或事物与事物之间的本质联系。而后现代知识观认为，人们平常所说的知识与事物本身的属性及事物与事物之间的本来关系相符合的看法只是一种错觉。实际的情况是：第一，从来没有一种知识能够百分之百地就某一给定的条件与预期出现的结果之间作出精确的预测，也从来没有一种科学实验能够拒绝或排斥任何的“反常”。那些宣称获得了这种“符合性”的结论都是在“悬置”一定的反常现象时才得出的。这种情况在物理学领域确实存在，例如，波兰尼曾提出，在海王星发现的60年前，天文学家就已经注意到了行星运动的摄动现象，该现象不能用行星之间的相互作用规律加以解释。但是，为了不触动牛顿的万有引力定律，这种摄动现象被大多数天文学家作为反常现象搁置起来。其实，就是爱因斯坦的相对论也搁置了一些反常或不能解释的现象（自然的或理论的）。这一点往往为物理教师所忽视。第二，判断一种知识与客观实在是否相符合，运用的方法主要是归纳法。但是正如休谟和波普尔指出的那样，归纳法有着自身无法克服的缺陷，即我们永远不能用已出现的某种现象或现象间的联系来推论或代表没有出现的现象或现象间的联系。如，我们可以跑到刚修好的比萨斜塔上去，扔下密度比空气大的物体，结果发现物体真的掉下来了，你就认为“物体会下落”这是一条千真万确的规律吗？确实，每次实验时，物体都会掉下来，可是没有实验过的物体还是有可能不掉下来呀。也有可能在没有实验过的时刻、没有实验过的地方不掉下来，不是吗？所以，由于物理实验所使用的是一种“不完全归纳法”，因此，在逻辑上它并不能证明规律成立，而只能证明可能成立。已用实验证明过的规律在日后却被别的科学家用新的实验否定掉，这种例子在物理学史上屡见不鲜。如在18世纪，一般科学家都相信所谓“热素”的存在，一直到很久以后，德国的物理学家克劳修斯（1822-1888）提出新的实验和理论（热力学），热素的存在才被否定。万有引力与距离的平方成反比，这是牛顿以来的规律，是否真是如此，到现在科学家还在实验。教师的知识观直接决定其拥有怎样的教材观。纵观课程教材发展历程，人们的教材观可概括为两种：一是知识观的教材观，这种教材观视教材本身呈现的知识为目的，教学即以教材所负载的知识和技能的传授与掌握为宗旨，它也重视智慧的或发展的功能，但终究是把这种功能视为知识的从属和附庸。这种知识观的教材观，由于认为教材知识是经典和权威，就必然会制约存疑和求异能力乃至创新能力的发展。二是智慧观的教材观，这种观念不否认教材所负载的知识和技能的传授与掌握，但不以此为主要目的，在它看来，教材只是启迪智慧或促进发展的途径和手段，即认为教材不是学生必须完全接受的对象和内容，而是引起学生认知分析、理解事物并进行反思、批判和建构意义的中介，是案例或范例。因此，它强调教材是学生发展的文化中介，是师生进行对话的话题，师生进行教学活动的目的不是为了记住话题本身，而是为了通过以对话为中介进行交往，获得发展。这样，教材呈现的知识即被视为从属的和附庸的。在这种教材观下，学生的存疑与求异思维乃至创新就不必蛰伏于教材的或教学的霸权了。智慧观的教材观，是后现代知识观背景下中学物理教师的必然选择。它要求教师通过物理知识的传递培养学生的怀疑意识、批判意识和新的探究意识，从而使他们懂得知识是永远进步的，没有哪一种知识是不需要质疑和发展的，新的观点、新的方法、新的技术永远是值得尊重和赞赏的。这是物理学科应该承担的义务。二、课程组织取向层次课程组织就是智慧的“编织机”，将零散的“睿智”及其他原本分离的课程要素编织成华美的篇章。但编织的过程并不是一个价值中立的过程，任何课程组织模式总是受特定的教育观、课程价值观的支配，人们对课程组织模式的看法和认识就是课程取向。一般地，课程组织取向可分为以下三种。1学科取向的课程组织。学科取向的课程组织认为，课程应以学科逻辑为根据，围绕学科组织起来。夸美纽斯认为，人类知识是支撑社会存在发展的支柱。他的注重百科全书知识的主张形成了近代学校课程的基本特色。布鲁纳倡导立足于“学科结构”之上的“发现学习”，着眼点也在于通过学习者的学习，习得基本的概念与广泛的迁移力。从社会根源来看，这是人们对“知识激增”时代的积极应对措施。当知识的更新期迅速缩短、知识的数量魔幻般迅速增加时，人们努力寻求知识背后具有相对稳定性的内在逻辑，以此为基础对知识进行精简，这种知识的内在逻辑就是学科的结构。2学生兴趣和发展取向的课程组织。学生兴趣和发展取向的课程组织要求课程应根据学生的心理逻辑、经验，围绕学生的兴趣和发展予以组织。使课程适应学习者，而非学习者适应课程。如，进步主义教育的鼻祖杜威主张：儿童是教育的中心。3社会问题取向的课程组织。这种课程组织取向认为，课程应为学生适应或改进社会做准备。所以，课程组织应着眼于使学习者掌握社会生活必需的知识、技能。课程内容应源于社会或整个世界的状况和情景，强调社会实践活动或社会问题解决能力。上述三种取向的课程组织反映了课程的不同属性-文化属性、社会属性和人本属性。这些属性之间的关系既不是并列关系，也不是主次关系，更不是对立关系，而是相互联系、相互作用、辩证统一的关系。事实上，现实的课程很少有依据唯一的且极端的取向来设计和实施的，各种理论取向都有其一定的合理因素与借鉴价值。当前，世界各国课程改革的一个重要发展趋势是尊重学习者的主体意识，呼唤学习者的个性发展。这种课程价值观必须要求以学习者的经验作为课程内容的主导取向，以学习者的经验为核心整合学科知识，整合社会生活实践，这是体现时代精神的课程价值取向。那么，中学物理教师关注教材课程取向又有什么必要性呢？以往，作为一线的中学教师少有课程的概念，更不用说对课程取向予以研究了。然而，在实际发生的教学实践中，课程与教学必然是密切相关、不可分离的。教师在考虑怎样教的同时，必然涉及教什么的问题，有意识无意识地受到某种课程取向的影响。任何一名教育工作者，无论是理论工作者还是实际工作者，都有自己的课程取向。这可以通过人们对教和学的基本态度以及一些具体问题的认识予以反映。中学物理教师关注教材课程取向的必要性在于：（1）教师如果能了解自己的课程取向，并了解理论上不同课程取向的长处与短处，就能有意识地调整自己某些不恰当的取向，建立适合社会发展需要的、与当时当地的客观条件适应的课程取向。（2）提高教材的适切性是研究型教师的一项重要内容。教师通过对教材的分析，可以了解教材的设计者在一门具体课程中的取向，也能够比较深入地理解课程的结构和处理问题的方法，也能在教学中主动地调整教材在一些具体问题上的偏差，或者指出课程设计中一些不符合实际的地方，提高教材的适切性。所以，课程取向的问题不只是一个理论上的问题，也是一个具有十分重要的实际意义的问题，如浙江省现行的高中物理教材是人教社出版的全日制普通高级中学教科书.物理（试验修订本）以下简称新教材，从课程取向上来看，应属于学科取向的课程组织，其核心是“以学科逻辑为根据、围绕学科组织起来”。对比美国和英国的一些典型教材，其“尊重学习者的主体意识，以学习者的经验为核心整合学科知识，整合社会生活实践”的做法，就颇值得我们在解读教材时借鉴。三、教材各部分编撰意图和理论依据层次现在全国发行的教材，都要经过严格的审查，这就要求教材编撰者既是学科教育专家，又是教材研究专家。教材中的各个部分，之所以要如此设置和编写，都有编者的良苦用心和理论依据。也就是说，任何教材蕴涵的不只是文字所表达的学科知识，学科的思想方法和思维方式，还有教材编写的意图与依据。教师应全面驾驭教材的几条线索，才能更全面地发挥教材在教育中的功能。例如，以新教材中的“万有引力定律”一章为例，谈谈我对新教材中章后小结的思考。“万有引力定律”的章后小结：“这一章我们从行星运动的规律入手，着重学习了在天体运动、形成、演变中起非常重要作用的万有引力定律。学习这一章的有关知识固然很重要，在学习中注意领会前人的研究方法也同样是非常有益的，请你回答下面的问题，整理一下本章所学的知识。（1）开普勒在行星运动规律的研究上的主要贡献是什么？（2）牛顿是怎样得出万有引力定律的？（3）卡文迪许的主要贡献是什么？（4）怎样依据万有引力定律及行星或卫星的运行求太阳或行星的质量？（5）你能算出第一宇宙速度吗？什么是第二、第三宇宙速度？”思考一：为什么要设置问题性小结？设计问题性小结的目的是通过问题迫使学生去总结一章所学的知识，从而从外部控制学习者的注意。它比单纯学习的效果要明显得多。思考二：为什么问题要在小结中而不是在前言中提出呢？心理学家罗斯科夫和柏克的研究表明：如果问题在阅读材料之前提出，它们则会影响学生的选择性注意，更加注意问题提到的信息。这是对知觉的一种顺向影响。如果问题在阅读后提出，则学生会回过头来重新知觉问题中提到的信息，这是一种逆向影响，它影响到学生对问题中提到的信息的注意量。阅读之后的测验表明：如果测量未提问的材料，问题在后的成绩比问题在前的成绩好。我们注意到，每一个问题都是每一节内容的核心问题。上述五个问题从整体而言构成了本章的主要结构。思考三：为什么提的都是结构性问题？有关问题类别的研究表明：如果问题涉及材料的结构，则学生会将注意力放在材料的内在结构上，从而有助于对材料的理解。整体原理告诉我们：凡是系统，一定具有一个由各个“部分”构成且存在相互联系的整体结构，这个结构可以发挥出“部分”所没有的整体功能。正因为如此，亚里士多德提出：整体大于部分之和。思考四：新教材相比于旧教材，更加重视让学生“注意领会前人的研究方法”，这是为什么？物理学从整体上由物理学科的知识和物理学的方法论组成。德国物理学家玻恩曾深刻地阐明了物理学方法论的重要性：“我荣获1954年的诺贝尔奖，与其说是因为我所发表的工作里包含了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里面包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础的发现。”新的课程改革把方法教育提到了很高的地位。要让知识“活”起来，使学生不仅仅是盛知识的“容器”，就离不开科学思想和方法，这也是教材功能的要求。课程教材专家高凌飚教授认为：“知识信息极度丰富的现状使教材无法包容学科知识的全部，或甚至仅仅是主要部分。教材向学生展示的是一些有助于学生理解学科领域的关键知识、方法、过程以及该学科与其他学科之间的关系、与社会和生活的关系的重要案例。在这种新的理念之下，教材应当是帮助学生进行学习和学会学习的工具，是引导学生理解认识人类已有经验和知识的媒介，是课堂学习的知识资源，是促进学生形成健康的情感态度和正确的价值观的催化剂。这是新课程对教材的要求，也是回顾了二十多年来国际教育教学理论的发展后对教材功能的重新认识和定位”。有了以上对小结的分析后，教师自然就能判断“小结”的优劣。如选修本“能量和能量守恒”小结中有这样一个问题：“如果除了重力做功，还有其他力对物体做功，这时重力势能跟重力做功的关系是怎样的？例如，一个物体在重力和空气阻力的作用下，竖直加速下落，由点下落到另一点，重力对物体做了10焦耳的功，这时重力势能减少多少焦耳？减少的重力势能转化成了什么能量？”这个小结显然过于细节化，心理学家柏克有关问题类别的研究同样表明：若问题涉及材料的细节，学习者就会注意材料细节，相应的，对材料的结构和主要内容的关注就会减弱。一旦教师能从教材编撰意图与理论依据的层次解读教材，教师对教材的理解就会深刻得多，视野也能放得更远。例如，上面小结中的问题都是外加的，即著者问读者。建构主义“以学习者为中心”的教育观念要求我们：教育的重点是培养学习者的学习能力、思考能力。那么，即使就“小结”而言，作为教师的我们又应该做些什么？四、教材结构和知识细节层次脑科学的发展也揭示了对细节关注的必要性。有关人脑的最新研究成果表明：人脑同时感知和创造部分与整体。无论忽略了局部还是整体，都会导致我们巨大的学习困难。局部与整体在概念上是相互作用的。它们彼此从对方获得意义。从这个角度上说，无论学生还是教师对教材结构的把握和对知识细节的推敲都是非常必要的。如，牛顿第一定律的表述：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变这种状态为止。如果我们仔细推敲这一定律，就会发现一些问题：力是物体对物体的作用，而是否受到力的作用只能通过物体运动状态是否改变来确定。这样，我们就陷入了某种逻辑循环的困境：物体