梁平 鄭穎 程敏熙

(華南師范大學物理與電信工程學院 廣東 廣州 510006)

馬北河

(廣州市海珠區(qū)教育發(fā)展中心 廣東 廣州 510310)

知識結構化指把所學的知識要素按其相互作用、相互聯系的方式和秩序組合起來，并劃分為不同的部分或歸入某種更大的范疇中，進而在頭腦中形成良好的知識網絡[1].中學物理的學習希望學生通過物理知識的學習，掌握科學方法，進而培養(yǎng)其解決問題的能力，形成科學思維.知識本身并不是教育的目的，而是建立科學方法的工具和手段[2,3].構建學生結構化的物理知識體系，物理知識與科學方法是不可分割的，需要教師根據物理知識與科學方法的聯系、物理知識與知識間的關系，引導學生有意識地將所學的內容聯系起來，在頭腦中形成結構良好的知識組塊.

研究表明，系統化、結構化的知識要比零散的、片段的知識更容易被人腦記憶[4]，幫助學生知識結構化是中學教師的重要工作之一.然而，當前涉及到學科的知識結構化研究比較少，物理學科的相關研究更是少之又少.為了解當前高中物理教師對知識結構化教學的認識與應用情況，促進物理學科結構化教學的研究與發(fā)展，本文對153名高中物理教師做了問卷調查，根據調查結果提出問題，并給予有效地優(yōu)化建議.

1 研究設計及過程

本次研究采用自編的“中學物理知識結構化教學現狀的調查”問卷作為研究工具.分別從高中物理教師對知識結構化教學的認識情況、應用情況以及必備背景知識的儲存情況3個維度展開調查.應用SPSS軟件分析問卷內部一致性系數，α=0.723，處于可信區(qū)間.本次調查共發(fā)放問卷158份，回收問卷158份，有效問卷153份，問卷有效率97%.

研究選取廣東省廣州市的153位高中物理教師作調查對象，被測者覆蓋了廣州市的11個地區(qū)，教齡涵蓋1年到20年以上，學歷分布由大專至博士，任職學校包括了普通中學、示范性高中以及重點中學，具有較廣泛的代表性.因此，對他們的調查可以比較全面地了解高中物理教師對知識結構化教學的認識與應用現狀.

2 調查結果與討論

2.1 認識情況的調查結果

2.1.1 教師對結構化的教學行為與學生知識結構不良的表現識別能力較弱

“教師對知識結構化的教學行為判斷”和“教師對學生知識結構化不良表現的判斷”，這兩個項目的調查問卷以多選的形式出題，給出的4個選項均為正確選項，調查結果如表1所示.在教學行為的判斷上，累積答對3個選項的教師占44.50%，選擇“復習課引導學生做知識的思維導圖”的教師居多(83.7%)，其他3個選項選擇率在50%左右；在學生表現的判斷上，能選擇3個選項的累積百分比僅為28.70%.調查結果說明絕大多數教師對知識結構化的教學與學生表現的關注度不夠，認識比較局限.

表1 教師對知識結構化教學行為與學生知識結構不良表現的判斷統計

2.1.2 教師對知識結構圖的認識不全面

知識結構圖是結構化教學重要的教學手段.在教學中，不同知識結構圖有其自身的優(yōu)越性，面對不同情境與知識的講授時，教師應合理選擇知識結構圖輔助教學.調查顯示(圖1)，高中物理教師對個別知識結構圖的結構化作用肯定程度較低，與現有研究成果相差較遠.數據顯示，概念圖(M=1.993 5，SD=0.14018)和表格圖(M=2.5686，SD=0.158 40)的結構化作用不太好.然而現有研究表明，概念圖在陳述性知識的教學中能起到有效的結構化作用；表格圖因其明顯的對比與歸納作用能夠幫助學生有效建立知識間的聯系[5,6].產生以上較大差異的原因在于教師對這幾種知識結構圖的認識并不全面，對結構化教學的認識有待加深.

圖1 知識結構圖的使用頻率與結構化作用的調查結果

2.2 應用情況的調查結果

調查表明，77.1%(118人)的教師會有意識引導學生知識結構化學習，說明在高中物理教師中大多數教師對知識結構化的教學持肯定的態(tài)度，且會在教學中實施.為進一步調查教師在教學實踐中知識結構化教學的應用情況，問卷對選擇“有意識”的118位教師做深入地調查.

2.2.1 知識結構圖的使用率偏低，課堂結構化作用不顯著

結果顯示(圖1)，知識清單使用率得分(M=3.618 6，SD=0.096 98)最高.從整體看，知識清單的使用情況僅達到“偶爾使用”的水平；而概念圖(M=2.8136，SD=0.09396)、思維導圖(M=2.8220，SD=0.10605)、流程圖(M=3.0169，SD=0.09997)、表格圖(M=3.1441，SD=0.08534)的得分均不高，僅處于“不常用”的水平.說明高中物理教師在教學中對幾種圖表的使用率均不高，且使用時形式單一.

那么，物理教師課堂中最常用什么形式引導學生結構化的學習呢？進一步調查發(fā)現，近半數的高中物理教師最常用語言引導的方式幫助學生結構化學習，13.60%的教師選擇綜合習題，能夠經常運用知識結構圖的教師僅39.80%.雖然語言引導與綜合習題都有一定的知識結構化作用，但作用并不顯著.從調查結果可知，在實際的教學中，絕大多數教師常用的結構化教學手段有效性不大，教學的結構化作用并不顯著.

2.2.2 對程序性知識的應用率低

結果顯示(圖2)，除實驗課外，其他課型的使用率均高于60%，說明大多數教師能夠將知識結構化的教學應用于各個課型.實際教學中，概念課、規(guī)律課、復習課大多是針對陳述性知識的講授，而實驗課、習題課則更多的是鍛煉學生程序性知識的應用，調查結果同時說明高中物理教師在講授陳述性知識時能夠廣泛地使用知識結構化的教學策略，而在講授程序性知識時應用較少.

圖2 各課型教師使用知識結構化教學策略的情況

2.3 必備的背景知識儲存情況的調查結果

張憲魁先生認為，在物理學知識點建立、引申和擴展的過程中，知識點與知識點之間的連接處一定存在科學方法因素[7].在物理學科的知識結構化教學中，知識、科學方法是密不可分的.物理教師對科學方法、物理知識的深刻理解是物理結構化教學的重要基礎，而確立核心知識、建立物理知識與科學方法間的聯系是應用物理知識結構化教學的重要前提.

2.3.1 教師對核心知識的確立比較重視，但認識模糊

核心知識包括核心概念與核心規(guī)律，美國著名教育家赫德認為,核心概念是展現科學學科圖景的概念和原理，是學科結構的主干部分.核心知識的確立有利于學生知識的遷移，而圍繞核心概念組織知識能夠幫助學生形成良好的知識結構.調查結果如圖3所示，僅3.96%的教師選擇“不制定核心知識”，說明絕大多數的教師是比較重視核心知識的確立的.但是在制定核心知識時，僅48.4%的教師會考慮到知識的科學地位.說明高中物理教師雖然重視核心知識的界定，卻對核心知識的了解并不深入，在具體的知識分類時存在不足.

圖3 教師確定核心知識的依據統計

2.3.2 教師對科學方法與物理知識的關系的認識較淺

“由物理知識聯想科學方法”的測試中以等效替代法為例.等效替代法是高中階段重要的應用知識的科學方法.統計結果如圖4所示，49.70%的教師沒有聯想到科學方法，被測教師中能正確寫出“等效替代法”的教師僅占20.30%，即絕大多數(79.70%)的教師在講授重要的物理知識時不能正確聯想到對應的科學方法.由此說明，高中物理教師對科學方法的教學不夠重視，認識較淺，由物理知識聯想科學方法的能力較弱.

圖4 由“力的合成與分解”“速度的合成與分解”等物理規(guī)律聯想對應的科學方法調查結果

“由科學方法聯系物理知識”的調查，問卷以“比值定義法”為例.比值定義法是重要的獲得知識的科學方法，高中物理階段有13個物理知識是通過比值定義法獲得的，例如電場強度、磁感應強度、電勢、加速度等.調查顯示(圖5)本題的正確率僅28.60%.由此可見，高中物理教師對常見物理概念(規(guī)律)的獲得方法理解不深，由科學方法聯想物理知識的能力較弱.

綜合以上兩個測試結果可知，高中物理教師建立物理知識與科學方法聯系的能力較弱.

圖5 由“比值定義法”聯想對應的物理知識調查結果

3 總結與建議

3.1 總結與討論

3.1.1 絕大多數教師對知識結構化教學有所了解，但認識程度整體偏低

調查顯示，僅5.20%的教師“不了解”知識結構化教學，說明知識結構化教學在高中物理教師的教學培訓中比較普遍，絕大多數教師對其有所了解.而從前文的調查結果可以看到，高中物理教師對知識結構化的教學行為、學生表現、教學手段的認識都比較片面，并沒有多元地認識知識結構化教學.造成這些現象的原因可能是大多數教師并沒有意識到知識結構化教學的重要性，對于相關的理論學習不深入.

3.1.2 大多數教師能夠有意識地引導學生知識結構化的學習，但有效性不高

前文的調查數據表明，77.1%的高中物理教師在日常教學中會有意識地引導學生知識結構化的學習，然而在具體的實施過程中，存在著結構化的教學形式單一，教師不能靈活地使用知識結構圖輔助教學；應用面不大，程序性知識的教學缺乏結構化；有效率不高，結構化作用顯著的知識結構圖的使用率偏低等問題.這些現象說明，大多數高中物理教師雖然肯定了知識結構化學習的有益性，但在選擇教學手段時存在不足，教師需要結合實際教學情境，學會合理地選擇教學手段，輔助課堂的結構化教學.

3.1.3 教師對物理知識與科學方法的重視程度有較大的差異，且兩者的知識儲備均不足

調查結果指出，高中物理教師對物理知識的分類、核心知識的界定是比較重視的，這是值得肯定的.但是對知識分類、核心知識等概念的認識存在一些偏差.值得注意的是，在實際教學中，科學方法的教學并不受重視，講授重要的物理知識時，半數以上的教師無法有效、正確地建立與科學方法的聯系.在應用物理知識結構化的教學中，物理知識與科學方法的儲備充足是重要的前提，然而調查結果表明當前教師的必備背景知識儲備急需提高.

3.2 建議

3.2.1 加強知識結構化教學的理論學習，構建學生結構化的認知體系

研究表明，認知結構缺陷是導致學生物理學習困難的主要原因，表現為物理知識儲備不足、知識組織程度低、知識表征不完善等[8].學生的物理認知結構是物理知識結構在頭腦中的主觀反映.有效構建學生結構化的認知體系，需要教師將物理知識結構化進行教學，同時教師應該以此為教學的目的之一[9].然而，當前物理教師對知識結構化教學的認識處于比較基礎的水平.因此，加強物理教師對知識結構化教學的理論學習不容忽視.教師應增強系統論，加強認知理論等內容的學習，同時也可借鑒其他學科的知識結構化教學理論，結合物理學科特色對其他學科的理論做參考性學習.

3.2.2 重視知識的結構化教學，既重視“教”也重視“用”

西南交大附中的馬淑琴老師表示：每節(jié)課的教學中都應貫穿結構化知識的觀念，不斷強調，不斷強化，這樣在每一章結束時，教材的知識結構在教學中已經反復多次，應掌握的知識點在學生的頭腦中織成了知識網絡[11].提高物理課堂的結構化有效性，不只是注重復習課的教學，而是在每節(jié)課每個教學環(huán)節(jié)上，都需要教師注重知識的結構化傳授.有效構建學生結構化的知識體系，需要教師的高度重視，不僅重視結構化的教學過程，即合理選擇知識結構化教學手段進行輔助教學；教師更要重視學生應用的結果，即定時對學生的知識結構現狀做檢測，根據反饋及時調整教學策略，查漏補缺.

3.2.3 增強結構化教學背景知識的補充與沉淀，顯化科學方法

如果學生學習了一門學科，卻沒有掌握這門學科的科學方法，那么，充其量只能說學生學過了這門學科，而不是掌握了這門學科[12].教師不能只講授知識，更為重要的是講授獲得知識的方法[11].因此，學生在頭腦中構建的知識結構不僅僅只有物理知識，更重要的是與知識相連接的屬于物理學科所獨有的物理科學方法.建議學?；蛳嚓P部門加強對教師知識分類、科學方法等內容的學習組織與培訓工作，另外，也需要教師充分利用網絡資源、各種培訓和遠程培訓等多條途徑有計劃、有針對性、有步驟地加強物理知識結構化教學必備的背景知識的補充和沉淀.

總之，要構建突出物理學科特色的知識結構體系，解決學生認知結構凌亂，物理學習困難等現象，需要物理教師重視物理知識的結構化教學，加強自身對物理科學方法的理解，多閱讀，全面學習知識結構化教學策略的理論知識.相信物理知識的結構化教學不僅能有效幫助學生深刻理解物理知識的本質，掌握物理科學方法，有效記憶與應用所學知識，還能提高教師自身專業(yè)發(fā)展，提高物理教學質量.