胡慧青

1 問題提出的意義

現(xiàn)代知識觀根據(jù)反映活動的形式不同，將知識分為陳述性知識和程序性知識.程序性知識也叫操作性知識，是個體難以清楚陳述、只能借助于某種作業(yè)形式間接推測其存在的知識.這類知識主要用來回答“怎么想”“怎么做”的問題.

獲得程序性知識的過程體現(xiàn)了知識學(xué)習(xí)的連續(xù)性和完整性，也體現(xiàn)了能力的養(yǎng)成途徑，因此，對于克服傳統(tǒng)教學(xué)中技能與知識相脫節(jié)的形式主義傾向及發(fā)展學(xué)生的能力有很重要的理論與實踐意義.

2 典型案例

基于高中學(xué)生的特點，下面以《牛頓第二定律》的教學(xué)為例，采用科學(xué)探究和變式練習(xí)教學(xué)對物理學(xué)科中的程序性知識的教學(xué)進行探索.

首先明確任務(wù)是科學(xué)探究a與F、m的定量關(guān)系.由于任務(wù)比較復(fù)雜，學(xué)生沒有頭緒，所以我們采用“小步子”教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生將任務(wù)分為三步來探究.

第一步，大膽實驗，自主探究.學(xué)生根據(jù)控制變量法設(shè)計初步實驗方案如圖1.小車作為研究對象，通過在小車上增減砝碼改變小車質(zhì)量，小車受到的拉力大致是鉤碼的重力，通過增減鉤碼來改變小車受到的拉力.學(xué)生觀察小車的運動，研究小車的加速度a與拉力F及小車質(zhì)量m的關(guān)系.

第二步，改進裝置，定量求證.因為初步實驗中沒有測量a，所以無法定量a與F、m的關(guān)系.針對實驗中的問題，我們引導(dǎo)學(xué)生將課堂進一步推進，根據(jù)s=at2/2可知在t相同時，a1/a2=s1/s2，將比較難測量的加速度轉(zhuǎn)換為位移的測量，然后確定新的實驗方案，改進實驗裝置如圖2.該方案操作簡單，不必測量時間，形象直觀，學(xué)生也能自主地處理數(shù)據(jù)，比較準(zhǔn)確地得到結(jié)論，大大地激發(fā)了學(xué)生的興趣.

第三步，趁熱打鐵，逐層深入.充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，設(shè)置了幾個具有思維梯度的問題讓學(xué)生討論，層層遞進，以達成教學(xué)目標(biāo).問題1：力的單位“牛頓”的意義是什么？問題2：牛頓第二定律更一般的表述是什么？問題3：定律中的力是指什么力？問題4：加速度到底取決于什么？如何認識a=Δv/Δt與a=F/m？

在得到結(jié)論之后，通過變式練習(xí)，應(yīng)用定律來解決生活生產(chǎn)中的實際問題.我們選擇“汽車是否超速追尾”問題為例，首先引導(dǎo)學(xué)生明確已知量、待求量，尋找各量之間的關(guān)系，代入求解，解決實際問題，然后，總結(jié)“解決已知力求運動”的共同解題過程如圖3.接著以“吊車對纜繩的要求”作為學(xué)生的鞏固練習(xí)，提煉“解決已知運動求力”的共同解題過程如圖3.最后，實踐操作——學(xué)生自制加速度計，學(xué)生設(shè)計加速度計的原理圖、制作加速度計并檢測小車運動的加速度.

3 幾點體會

3.1 陳述性知識和程序性知識的學(xué)習(xí)是互為條件、互相促進和相互轉(zhuǎn)化的

牛頓第二定律的內(nèi)容是陳述性知識，當(dāng)學(xué)生能夠復(fù)述出定律時，表明學(xué)生已經(jīng)完成了陳述性知識的學(xué)習(xí).但是，不能被學(xué)生用言語陳述的表象所蒙蔽，更不能以言語陳述為最終教學(xué)目的，應(yīng)促進學(xué)生相應(yīng)技能的形成與發(fā)展.所以，在教學(xué)中我們應(yīng)該創(chuàng)設(shè)問題情境，以如何獲得新的陳述性知識來設(shè)計教學(xué)策略，給學(xué)生充分的時間和機會去探究、去理解、去討論，將靜態(tài)的陳述性知識由動態(tài)的程序性知識獲得.接著，教師提供適當(dāng)?shù)淖兪骄毩?xí)，讓學(xué)生又將靜態(tài)的知識轉(zhuǎn)化為動態(tài)的技能，掌握程序性知識學(xué)習(xí)的高級階段——解決實際問題.

總之，陳述性知識的獲得常常是學(xué)習(xí)程序性知識的基礎(chǔ)，程序性知識的獲得又為獲取新的陳述性知識提供了可靠保證.

3.2 科學(xué)探究是獲得程序性知識的一種非常有效的方法

如果學(xué)生只是記住了物理概念和定律的內(nèi)容，至于結(jié)論怎么來的、探究的過程和方法是什么都沒有體驗、沒有思考，那么只能說明學(xué)生對概念和規(guī)則的學(xué)習(xí)還處于陳述性階段，尚未轉(zhuǎn)化為能力和技能.

課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生“理解牛頓運動定律.”至于如何讓學(xué)生理解，與此相關(guān)的程序性知識還需要教師自己總結(jié)開發(fā).科學(xué)探究和物理實驗是獲得程序性知識的一種有效方法.新問題進入原有的命題網(wǎng)絡(luò)，與原有知識形成聯(lián)系，學(xué)生通過探究、實驗習(xí)得學(xué)習(xí)的過程和方法，將原有的知識進一步推進，建立一種新的陳述性知識.學(xué)生在此過程中獲得程序性知識，提高能力，發(fā)展技能.學(xué)生在已經(jīng)具備牛頓第一定律與慣性概念的基礎(chǔ)上，通過探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系，得到牛頓第二定律.實驗過程中，學(xué)生在實際的學(xué)習(xí)情景中解決具體的物理問題，設(shè)計實驗方案、改進裝置、實驗操作、記錄數(shù)據(jù)、總結(jié)結(jié)論等等，學(xué)生不僅牢固地掌握了知識，更重要的是思維能力的批判性、邏輯性、創(chuàng)造性都得到了充分的發(fā)展，有利于創(chuàng)造性人才的培養(yǎng).

3.3 變式練習(xí)是程序性學(xué)習(xí)非常關(guān)鍵的一步

我們經(jīng)?？吹揭恍W(xué)生對一些公式、定義、定律說得頭頭是道，但一旦遇到問題就束手無策了，這種情況的原因往往是缺乏練習(xí)的結(jié)果.這時學(xué)生所掌握的概念和規(guī)則主要以一種靜態(tài)的方式存儲，要使這種靜態(tài)的“陳述性知識”轉(zhuǎn)化為動態(tài)的“技能”，則需要通過適當(dāng)?shù)淖兪骄毩?xí)來完成，將命題網(wǎng)絡(luò)方式存儲的知識轉(zhuǎn)化為以“產(chǎn)生式”為表征的程序性知識.

解答物理練習(xí)的最初階段，適宜選擇與原先學(xué)習(xí)情景相似的問題情景進行練習(xí)，隨著知識逐漸穩(wěn)定和鞏固，問題類型要有變化，可以逐漸演變?yōu)榕c原先學(xué)習(xí)情景完全不同的新情景，以促進學(xué)生習(xí)得的概念和規(guī)則的縱向遷移.

利用F=ma求解實際問題，如果沒有真正理解其物理思想和方法，當(dāng)遇到新的物理情景時，就覺得“無從下手”或者“丟三納四”.怎樣才能讓學(xué)生不是機械化的模仿和簡單記住解題步驟，而是真正做到“知其然，還知其所以然”呢？通過變式練習(xí)可以達到這樣的目的.應(yīng)用F=ma求解的變式練習(xí)如下：

例題 通過“汽車剎車”問題，初步體會F=ma中的F是合力，以及定律的矢量性.并提煉“已知力求運動”的解題思路.（圖4）

變式1 “吊車對纜繩的拉力要求”，將水平運動變?yōu)樨Q直運動，將一個力變?yōu)閮蓚€力.并提煉“已知運動求力”的解題思路.（圖5）

變式2 設(shè)計“加速度計”的原理圖，進一步將兩力共線變?yōu)椴还簿€求合力.提高解題的難度.（圖6）

通過教師提供適當(dāng)?shù)淖兪骄毩?xí)，讓學(xué)生熟知規(guī)則適用的各種不同情景，并能在情景中，通過新舊知識的融會貫通，由淺入深、循序漸進地分析問題，并且通過串接和回顧，將產(chǎn)生式的條件與問題解決相聯(lián)系.這樣，不僅可以豐富學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)，還可以培養(yǎng)學(xué)生分析能力和正確尋找解題思路的能力，才真正有可能在以后碰到不同的情景時，一旦識別了產(chǎn)生式中的條件，就有可能迅速地作出相應(yīng)的行動反應(yīng)，從而正確解決所面臨的問題，實現(xiàn)觸類旁通.

由此可見，教師只有在教學(xué)中精心設(shè)計，才有可能避免將程序性知識當(dāng)作陳述性知識來教，滿足于單純的記憶要求，也才有可能避免大量的重復(fù)練習(xí).科學(xué)探究和變式練習(xí)有效地促進了學(xué)生程序性知識的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，將知識學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)緊密、和諧地結(jié)合起來.

總之，突破傳統(tǒng)知識觀念的束縛，理解和深化現(xiàn)代認知心理學(xué)關(guān)于知識分類的理論，探討程序性知識的傳授與學(xué)習(xí)，對于解決長期困擾我們的知識與能力的錯位，以及如何在知識學(xué)習(xí)中發(fā)展能力的問題，將是一個實際的解決措施，有利于真正把素質(zhì)教育落到實處.