郎和 張超

教材是教學(xué)的重要依據(jù)與資源，教材的編寫直接影響學(xué)生的學(xué)和教師的教.有意義學(xué)習(xí)是一種符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的學(xué)習(xí)方式，奧蘇貝爾認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)，如果有價(jià)值的話，應(yīng)該盡可能地有意義學(xué)習(xí).有鑒于此，本文運(yùn)用有意義學(xué)習(xí)理論分析和比較了中美教材中矢量概念的展開順序、展開方式的異同.

1 奧蘇貝爾的有意義學(xué)習(xí)

戴維·奧蘇貝爾是當(dāng)代美國著名的認(rèn)知教育心理學(xué)家.奧蘇貝爾在教育心理學(xué)中最重要的觀念之一，是他對意義學(xué)習(xí)的描述.有意義學(xué)習(xí)過程的實(shí)質(zhì)，就是符號所代表的新知識與學(xué)[JP3]習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的適當(dāng)觀念建立非任意的和實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系.

邵瑞珍在《學(xué)與教的心理學(xué)》中給出了有意義學(xué)習(xí)必須滿足的三個(gè)條件：

（1）學(xué)習(xí)材料本身具有邏輯意義.

（2）學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中具有同化新材料的基礎(chǔ)知識，也就是具有必要的起點(diǎn)能力.

（3）學(xué)習(xí)者具有有意義學(xué)習(xí)的心向，即積極地將新舊知識關(guān)聯(lián)的傾向.

上述三個(gè)條件中，第一個(gè)條件是外部條件，第二和第三個(gè)條件是學(xué)生的內(nèi)部條件.其中，第二個(gè)條件為認(rèn)知因素，第三個(gè)條件為情感態(tài)度因素.

2 中美教材比較

2.1 教材介紹

美國教材：選自美國麥格勞—希爾公司出版的高中物理教材的中譯本，《物理：原理與問題·上冊》（2008年版），該教材被很多國家選作教材或參考書，是如今美國高中選用最多的一套物理教材，具有一定的代表性.

中國教材：選自人民教育出版社出版的《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理1·必修》，這套高中教材是目前我國內(nèi)地高中使用較多的教材.

2.2 教材比較

矢量內(nèi)容的學(xué)習(xí)屬于概念學(xué)習(xí)，它符合有意義學(xué)習(xí)外部條件中的“學(xué)習(xí)材料本身具有邏輯意義”，所以矢量概念的學(xué)習(xí)可以進(jìn)行有意義學(xué)習(xí).

以奧蘇貝爾有意義學(xué)習(xí)為理論依據(jù)，從有意義學(xué)習(xí)必須滿足的兩個(gè)外部條件出發(fā)，比較中美教材中矢量概念內(nèi)容的展開順序和展開方式的異同，從教材展開順序看對學(xué)生認(rèn)知的影響、從教材的展開方式看對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的影響.

2.2.1 展開順序的比較——以學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律為基礎(chǔ)

中國教材關(guān)于矢量概念的內(nèi)容分別出現(xiàn)在了第一章第二節(jié)、第三章第四節(jié)和第五節(jié)；美國教材關(guān)于矢量概念的內(nèi)容分別出現(xiàn)在了第二章第二節(jié)和第五章第一節(jié).相關(guān)內(nèi)容的展開順序見表1.

（1）矢量概念與相關(guān)概念展開順序的比較

由表1可以看出，無論是在第二章、還是在第五章，美國教材都將矢量放在相關(guān)概念之前，并且在二維空間上先呈現(xiàn)矢量計(jì)算法則，再將其運(yùn)用到二維力中，其關(guān)系如圖1.

我國教材在第一章第二節(jié)將矢量概念呈現(xiàn)在位移概念之后，并且在第三章中先呈現(xiàn)各種力的相關(guān)概念，再以彈力為例在第三章第四節(jié)中提出力的計(jì)算法則，最后在第五節(jié)推廣到矢量計(jì)算法則，其關(guān)系如圖2和圖3.

奧蘇貝爾將學(xué)習(xí)分為下位學(xué)習(xí)、上位學(xué)習(xí)和組合學(xué)習(xí).下位學(xué)習(xí)又稱類屬學(xué)習(xí)，是指將概括程度或包容范圍較低的新概念或命題，歸屬到認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有的概括程度或包容范圍較高的適當(dāng)概念或命題之下，從而獲得新概念或新命題的意義；上位學(xué)習(xí)是指新概念、新命題具有較廣的包容面或較高的概括水平，這時(shí)，新知識通過把一系列已有的觀念包含于其下而獲得意義，新學(xué)習(xí)的內(nèi)容便于學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有觀念產(chǎn)生了一種上位關(guān)系；當(dāng)學(xué)生有意義地學(xué)習(xí)與認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有觀念既不產(chǎn)生下位關(guān)系，又不產(chǎn)生上位關(guān)系的新命題時(shí)，他們之間可能存在組合關(guān)系.這種只能憑借組合關(guān)系來理解意義的學(xué)習(xí)就是組合學(xué)習(xí).

在這三種學(xué)習(xí)方式中下位學(xué)習(xí)最簡單.所以在編寫教材時(shí)為了降低學(xué)生理解的難度，最好先為學(xué)生呈現(xiàn)一個(gè)概括性較高的概念，然后逐步豐富這個(gè)概念的內(nèi)容，使每一步學(xué)習(xí)都是豐富總括概念的下位學(xué)習(xí).盡量避免在呈現(xiàn)總括概念之前先為學(xué)生講解一些細(xì)碎的概括性較低的概念，同時(shí)也要注意避免單純的為了使教材中某一章節(jié)知識自成體系而把本應(yīng)是上、下位學(xué)習(xí)關(guān)系的內(nèi)容硬性拆開，使下位知識不能歸屬到上位知識中學(xué)習(xí)，阻斷知識的遷移.

矢量是一個(gè)包容性較強(qiáng)的上位概念，在這一概念下再學(xué)習(xí)位移、加速度、力等這些概括性水平較低的下位知識，使這些知識都能歸屬到與之相對應(yīng)的上位知識中.美國教材的這種編排結(jié)構(gòu)增加了下位學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，符合了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)矢量概念的難度.

（2）節(jié)與節(jié)之間展開順序的比較

由表1可以看出，中美教材關(guān)于矢量概念的內(nèi)容都分別出[JP3]現(xiàn)在了不同的兩章里面，但在節(jié)與節(jié)之間的關(guān)系上存在一些差異.

美國教材在第二章第二節(jié)里首先介紹了矢量的概念，并且給出了一維空間矢量的計(jì)算法則；在第五章第一節(jié)中將內(nèi)容深化，給出了二維矢量的計(jì)算法則.我國教材在第一章第二節(jié)“路程和位移”中呈現(xiàn)位移概念時(shí)，所配插圖（圖4）為二維矢量問題，在“矢量和標(biāo)量”的“思考與討論”欄目中給出了一個(gè)計(jì)算位移的二維矢量問題，在其后的“直線運(yùn)動(dòng)的位置和位移”部分以直線運(yùn)動(dòng)的位移為例又給出了一維矢量的計(jì)算；在第三章第四節(jié)“力的合成”和第五節(jié)“力的分解”中給出了二維矢量的計(jì)算法則.

通過以上分析可以看出，兩本教材都出現(xiàn)了兩次矢量概念的內(nèi)容，美國教材將這兩次矢量概念內(nèi)容的呈現(xiàn)明確的分為了兩個(gè)層次：第一個(gè)層次呈現(xiàn)解決矢量的概念和一維空間的計(jì)算問題，第二個(gè)層次呈現(xiàn)解決矢量在二維空間的計(jì)算問題.而我國教材雖然將其分在了兩個(gè)不同章節(jié)，但沒有明確的將其分為兩個(gè)層次，在第一章第二節(jié)中兩次出現(xiàn)了二維問題，并且在出現(xiàn)二維問題之后又回到了一維問題.

矢量概念是高中物理的重要概念，美國教材從一維空間入手，既保證了知識體系的完整性又降低了學(xué)習(xí)的難度，使學(xué)生能更加順利的進(jìn)入二維空間矢量的學(xué)習(xí).美國教材通過漸進(jìn)的方法使教材的難度螺旋上升，利用教材的這種組織方式有效的降低了知識理解的難度.

2.2.2 展開方式的比較——以激發(fā)學(xué)生的興趣為出發(fā)點(diǎn)

我國教材在第三章第四節(jié)首先通過“思考與討論”欄目，給出：“如果兩個(gè)孩子用力的大小分別是F1和F2，F(xiàn)1和F2，兩個(gè)數(shù)值相加正好等于200 N嗎？”在該問題之后并沒有給出答 [LL]案，而是給出了一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)“探究求合力的方法”，主要的實(shí)驗(yàn)器材有橡皮條、彈簧測力計(jì)、白紙和小圓環(huán)，實(shí)驗(yàn)原理是胡克定律.通過這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生自己得出矢量計(jì)算法則.

美國教材在第五章一開始也給出了一個(gè)起步實(shí)驗(yàn)“2 N+2 N=2 N”，與我國教材相比處理上最明顯的不同之處是：美國教材是以任務(wù)的形式“用一只彈簧秤測量并記錄質(zhì)量為200 g的物塊所受到的重力.”實(shí)驗(yàn)原理是二力平衡.

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，實(shí)驗(yàn)探究能力也是高中物理學(xué)科能力中最重要的能力之一.物理概念可以通過實(shí)驗(yàn)探究的方式來引導(dǎo)學(xué)生建立，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過程中，加深對物理概念的認(rèn)識與理解.實(shí)驗(yàn)的形式可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生會(huì)主動(dòng)的將所學(xué)內(nèi)容與自己原有的知識聯(lián)系到一起.中美教材在展開方式上均選擇了實(shí)驗(yàn)探究，都是基于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的考慮，但美國的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加貼近生活，對于學(xué)生來說也更有親近感，中國教材實(shí)驗(yàn)的精確性更高，同時(shí)考慮力和力之間夾角兩個(gè)關(guān)系，對于學(xué)生而言難度會(huì)更高一些，新奇性也會(huì)更高一些，在細(xì)節(jié)處理上兩本教材有所不同，各有利弊.

3 總結(jié)

有意義學(xué)習(xí)必須滿足的外部條件之一是認(rèn)知因素.學(xué)習(xí)“新材料前的基礎(chǔ)知識”對于新的學(xué)習(xí)是重要的，所以美國教材在矢量概念展開順序上更加符合有意義學(xué)習(xí)的條件，一維空間中首先學(xué)習(xí)矢量概念，可以讓矢量概念成為后續(xù)物理概念的“基礎(chǔ)知識”；一維和二維空間中矢量概念的學(xué)習(xí)采取螺旋式上升的方式，可以讓學(xué)生在一維空間中學(xué)習(xí)的矢量概念成為二維空間中矢量學(xué)習(xí)的“基礎(chǔ)知識”.

有意義學(xué)習(xí)必須滿足的另一個(gè)外部條件是情感態(tài)度因素.告訴學(xué)習(xí)者自身“學(xué)習(xí)的心向”對于有意義學(xué)習(xí)來說是重要的，而教材中的問題與實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也就是學(xué)生的“學(xué)習(xí)心向”的重要手段.兩本教材中都采用了探究實(shí)驗(yàn)的方式，對于學(xué)生“學(xué)習(xí)心向”的培養(yǎng)上具有一致性，但在具體細(xì)節(jié)處理上還是有一些差異.美國教材更加貼近學(xué)生生活，中國教材實(shí)驗(yàn)更加精確全面，實(shí)驗(yàn)對于學(xué)生來說更加新穎，同時(shí)實(shí)驗(yàn)操作的難度也會(huì)更高一些.