郭暢 胡揚(yáng)洋

摘 ? 要：文章在梳理物理說理題的分類及其產(chǎn)生、應(yīng)用與沉寂歷程的基礎(chǔ)上，回顧了我國關(guān)于物理說理題在能力考查、解題障礙和教學(xué)方法三方面的研究。從國際科學(xué)發(fā)展的角度出發(fā)，通過分析物理說理題的題型結(jié)構(gòu)，提出“說理題”應(yīng)更加有利于學(xué)生學(xué)習(xí)、“物理說理題”應(yīng)當(dāng)走向“科學(xué)解釋題”的復(fù)興之道。

關(guān)鍵詞：物理說理題;科學(xué)解釋;國際比較;習(xí)題結(jié)構(gòu)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2020）1-0014-5

近幾十年來，我國物理說理題的涌現(xiàn)和沉寂在某種意義上折射出我國物理教育觀念與實(shí)踐發(fā)展的進(jìn)程，對此進(jìn)行梳理與回顧，旨在正確認(rèn)識物理說理題的內(nèi)涵和價(jià)值。結(jié)合我國物理教育的現(xiàn)狀，從國際科學(xué)教育發(fā)展的視角進(jìn)行分析、解讀，則有可能帶來新的助益。

1 ? ?我國物理說理題實(shí)例與應(yīng)用歷程的回顧

1.1 ? ?我國“物理說理題”的內(nèi)涵、分類與實(shí)例

殷傳宗等將“物理說理題”表述為：“物理說理題是較復(fù)雜、綜合的問答題。它與生產(chǎn)、生活或自然現(xiàn)象相關(guān)，并且涉及到較多的概念、規(guī)律。要解答它需將概念、規(guī)律綜合進(jìn)行邏輯推理，然后用語言表達(dá)出來?！盵1]概言之，這類習(xí)題要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，通過語言文字進(jìn)行敘述，解釋生活、生產(chǎn)中某一物理現(xiàn)象出現(xiàn)的原因或預(yù)測某種現(xiàn)象的出現(xiàn)，即“辨物說理”。我國對物理說理題的分類及對應(yīng)例題，如表1所示。

不難看出，各類說理題之間存在著相互交叉、部分重疊的現(xiàn)象。這也從側(cè)面反映出我國對于物理說理題的分類有些片面化，缺乏全面的思考和更具科學(xué)性、合理性的分類標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 ? ?建國以來物理說理題的產(chǎn)生

我國物理說理題的起源可追溯到上世紀(jì)五十年代。1950年，初中臨時(shí)課本《實(shí)用物理》一書中的章節(jié)標(biāo)題就已開始顯露出“說理”的特征。如“燈芯為什么能吸油——毛細(xì)管現(xiàn)象”“水在荷葉和紙上的秘密——內(nèi)聚力和附著力”[1]，這樣“現(xiàn)象+概念/本質(zhì)”式的命題為促進(jìn)學(xué)生理解并解釋日?，F(xiàn)象的能力養(yǎng)成奠定了基礎(chǔ)，也在某種意義上成為了物理說理題的“原型”。1952年頒布的《中學(xué)物理教學(xué)大綱（草案）》指出“要訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用所獲得的知識來解決物理問題和分析其周圍的現(xiàn)象”，后續(xù)頒布的教學(xué)大綱也秉持這一理念，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解釋生活現(xiàn)象能力的重要性。因此，物理說理題這類練習(xí)便成為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的有力憑借。到1987年，物理說理題在初中物理教材習(xí)題中的比重高達(dá)50.3%[2]，越來越多的物理教育工作者和一線教師開始對此相關(guān)問題投入研究?？梢?，物理說理題在我國物理教育的進(jìn)程中有著堅(jiān)實(shí)的歷史基礎(chǔ)和深厚的研究積淀，具有一定的時(shí)代性。

1.3 ? ?改革開放后物理說理題的應(yīng)用與沉寂

改革開放后，物理說理題不僅在第一屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽（1990年）中出現(xiàn)，而且后續(xù)也逐漸出現(xiàn)在我國各省市的中考題及模擬題中。以北京地區(qū)為例，2001年物理說理題以簡答題的形式第一次出現(xiàn)在中考試卷上，至2008年，共參與八年的北京中考。而近些年只有福建、江西等部分省區(qū)的中考試題中還留有此類題型。

如今，物理說理題逐漸退出歷史舞臺，無論是學(xué)生的日常練習(xí)或是各類大型考試中，都很少出現(xiàn)此類題型的身影。造成這一結(jié)果的原因有以下兩點(diǎn)：首先是相關(guān)政策的引導(dǎo)。北京地區(qū)在2009年的《中考物理考試說明》中明確指出要“減少答題文字的表述量”，刪去了“簡答題”，即物理說理題。這一政策的頒布不僅改變了北京中考試卷的試題結(jié)構(gòu)，而且也對天津、湖南等地區(qū)的物理中考造成一定的影響，一些地區(qū)陸續(xù)在中考中取消了物理說理題。其次是物理說理題陷入模式化，主要體現(xiàn)在題目模式化、教學(xué)模式化和學(xué)習(xí)模式化三方面?；仡?001年至2008年北京中考出現(xiàn)的物理說理題不難發(fā)現(xiàn)，物理說理題的題干表述越來越省減，考查形式也日趨僵硬化，遠(yuǎn)沒有最初富有的情境性和靈活性。為了應(yīng)試，教學(xué)也越發(fā)聚焦于培養(yǎng)學(xué)生的解題能力，忽略了與知識相結(jié)合[3]，沒有考慮到學(xué)生的主體性和差異性。作為學(xué)習(xí)主體的學(xué)生也未能表現(xiàn)出充分的主觀能動性，學(xué)習(xí)陷入“死記硬背做練習(xí)”的題海戰(zhàn)術(shù)中。作為對這些教學(xué)“病癥”的矯治方式，取消這類問題似乎顯得順理成章。

2 ? ?對我國物理說理題研究的回顧

事實(shí)上，物理題目在物理教學(xué)中有著不可或缺的作用。在很大程度上，廣大師生的所有工作都在與物理題打交道。物理說理題作為我國物理教育中極具特色的一類習(xí)題，對我國物理教育的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。我國物理教育工作者一直以來也對物理說理題展開了不少的調(diào)查與研究。

2.1 ? ?對物理說理題能力考查的認(rèn)識

物理習(xí)題不僅能夠起到鞏固概念、規(guī)律的作用，在其被解答的過程中，也伴隨著對學(xué)生分析、計(jì)算等能力的多方面考量。我國研究者認(rèn)為，解決物理說理題有助于學(xué)生理解物理概念，弄清物理現(xiàn)象的本質(zhì)和過程，充分理解并正確運(yùn)用物理相關(guān)定義和規(guī)律。解決這類問題對于提高學(xué)生的邏輯思維能力、知識遷移能力和語言表達(dá)能力也起到了積極的促進(jìn)作用[4]。物理說理題因與實(shí)際生產(chǎn)、生活緊密聯(lián)系，在一定程度上也能夠考查學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。在解題過程中，學(xué)生需要運(yùn)用比較、守恒等多種物理思想，對現(xiàn)象形成更加理性的認(rèn)識，同時(shí)也建構(gòu)起對物理世界的普適認(rèn)識[5]。

可見，物理說理題除了能從多方面、多角度更加綜合地考查學(xué)生的能力，還有益于學(xué)生思維能力的發(fā)展，表現(xiàn)出相比于物理選擇題、填空題等客觀性題目的獨(dú)特優(yōu)勢，具有一定的教育意義和發(fā)展價(jià)值。

2.2 ? ?對物理說理題解題障礙的概括

由上述分析可知，物理說理題對學(xué)生能力的考查具有多樣性，這在某種程度上導(dǎo)致了學(xué)生對于物理說理題的解答存在很多問題，如語言表達(dá)不夠清晰，論述不夠嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯方向不夠明確等[6]。為明確學(xué)生解題困難的癥結(jié)所在，我國物理教育工作者結(jié)合相關(guān)理論，采取問卷調(diào)查的方式，總結(jié)、歸納出以下兩個方面：第一，由于物理說理題是較為復(fù)雜、綜合的問題，學(xué)生解答此類題目的能力較為薄弱，主要體現(xiàn)在其存在著一定的思維障礙（包括邏輯推理障礙和語言表達(dá)障礙）和困難因素（基本概念、規(guī)律掌握困難）[1]。第二，彼時(shí)我國物理教育中存在“重計(jì)算輕說理”的現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生缺少對此類題目的重視及練習(xí)，因而得分率也偏低。

物理學(xué)科因存在諸多公式，難免會讓人產(chǎn)生“只要記住公式，能計(jì)算出正確結(jié)果，就可以做對物理題”這樣的“錯覺”。然而，物理不僅是與生活緊密相關(guān)的，更是研究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)和一般規(guī)律的學(xué)科。正因如此，物理說理題的存在才更具意義。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，只有真正理解現(xiàn)象背后的本質(zhì)或規(guī)律，才可謂學(xué)會物理。

2.3 ? ?對物理說理題教學(xué)方法的探索

為解決物理說理題的教學(xué)問題并實(shí)現(xiàn)其功能立意，我國物理教育工作者付出了諸多努力，針對物理說理題的教學(xué)進(jìn)行方法指導(dǎo)和實(shí)證研究。研究總結(jié)出了如文字?jǐn)⑹觥⒐酵茖?dǎo)、對比分析、借助作圖等解答方法[7]，以及“理解題意、選擇正確的推理途徑、畫示意圖、物理公式”等相關(guān)解題步驟[8]。其中，不乏研究者采取對照實(shí)驗(yàn)的方式，深入教學(xué)一線，通過實(shí)踐證明“用邏輯語言翻譯計(jì)算題、用語言描述圖示”對于破除學(xué)生解答說理題思維障礙的有效性[1]。除此之外，教師在教學(xué)過程中也應(yīng)注意自身的語言表達(dá)，對學(xué)生因材施教，重視公式推導(dǎo)過程，充分利用物理實(shí)驗(yàn)[6]，使學(xué)生能夠進(jìn)行完整表述、正確作答。

我國物理教育工作者為學(xué)生解決物理說理題提供了規(guī)范化的步驟參考，使解題成為了可模仿的程序操作。對于提高學(xué)生得分率不失為一種捷徑，但是否真正有益于學(xué)生思維和能力的發(fā)展還有待商榷。尤其是當(dāng)教師教學(xué)中的“應(yīng)試技術(shù)”再不能被“命題技術(shù)”所壓制的時(shí)候，就會出現(xiàn)“應(yīng)試主義”[9]，使教學(xué)也變得機(jī)械、僵化。

3 ? ?國際比較下物理說理題的反思與發(fā)展

我國物理說理題的沉寂為我國物理題型編制以及物理教育敲響了警鐘。倘若一味追求鞏固基礎(chǔ)概念規(guī)律、囿于對固定知識或現(xiàn)象的考查、片面訓(xùn)練解題技巧，而不在教育觀念和思想上實(shí)現(xiàn)發(fā)展更新，必然會使一種又一種題型走入僵局。我國物理說理題的傳承與創(chuàng)新需要在更加寬廣的視野下進(jìn)一步考量。

3.1 ? ?對物理說理題題型結(jié)構(gòu)的分析

物理說理題命題與訓(xùn)練成敗得失的深層原因是什么？國際認(rèn)知科學(xué)和科學(xué)問題編制研究可以帶來新的啟示。美國俄亥俄州立大學(xué)包雷教授認(rèn)為：一個完整的物理問題（Problem）的結(jié)構(gòu)包括背景（Context）、變量（Variable）、提問（Question）、模型（Model）等要素及要素間的相互聯(lián)系。這一框架在一些疑難科學(xué)問題的分析中已顯示出有效性[10]。依據(jù)此結(jié)構(gòu)框架，以2005年北京中考的物理說理題為例，進(jìn)行如下分析（如表2所示）。

分析可知，相對于其他傳統(tǒng)的題型，物理說理題訓(xùn)練與考查的重點(diǎn)與優(yōu)勢不在于問題各要素本身，而在于各要素之間的關(guān)聯(lián)，即要求學(xué)生的作答呈現(xiàn)出要素間合理、完整的關(guān)聯(lián)性。應(yīng)該說，這在傳統(tǒng)題型中至今是少有的。例如，說理題的良好作答無疑需要學(xué)生“說清”自己是如何在提問的引導(dǎo)下，從背景中分離變量、建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，從而再回到背景中的——說清相互聯(lián)結(jié)的“道理”是關(guān)鍵。而傳統(tǒng)的選擇題、計(jì)算題往往聚焦于“模型”“變量”本身，而不突出各要素之間的關(guān)聯(lián)。

然而不容忽視的是，當(dāng)前物理說理題的命制背景相對簡單，并未提供有助于解題的相關(guān)信息;變量的呈現(xiàn)較為直接，提取也相對容易;問題簡明扼要，貼近學(xué)生所學(xué)知識，考查要點(diǎn)十分明確;解答過程也并不需要學(xué)生進(jìn)行復(fù)雜的建模過程，直接套用相關(guān)公式進(jìn)行闡述就能解決。這樣的物理說理題只對學(xué)生一般科學(xué)思維能力（記憶能力、理解能力，應(yīng)用能力）進(jìn)行考查，忽視了學(xué)生高階思維能力的發(fā)展，如分析能力、評價(jià)能力和創(chuàng)造能力[11]。

3.2 ? ?“說理題”應(yīng)更加有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)

我國現(xiàn)行人教版教材所設(shè)置的“動手動腦學(xué)物理”板塊中仍存在物理說理題。美國著名物理教材《概念物理》的每節(jié)課后習(xí)題中都有40道左右的“思考解釋題（Think and Explain）”，與物理說理題存在形式上的相同。中美教科書中兩類問題的對比與示例，如表3所示。

可以看到，中美相關(guān)題型都是基于生活中的物理現(xiàn)象提出問題。比較而論，我國題型側(cè)重學(xué)生對現(xiàn)象的物理解釋和分析;美國題型則在此基礎(chǔ)上更具開放性和創(chuàng)新性，且部分題目有“卷入”感，陳述時(shí)都以“你”為主語，更加容易拉近與學(xué)生的距離，幫助學(xué)生形成問題意識。這有助于在學(xué)生心理層面增加解決問題的動機(jī)[12]。此外，美國題型還通過“糾正或評價(jià)朋友、同學(xué)的論述”的方式發(fā)展學(xué)生的科學(xué)辯論（scientific argumentation）[13]和批判性思維，這是美國科學(xué)教育新理念的反映。

科學(xué)問題的功能不僅包括考查，首先是引導(dǎo)、促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。這需要科學(xué)問題編制時(shí)刻針對本土教學(xué)的現(xiàn)實(shí)，不斷更新命題理念與技術(shù)。例如，美國“背景豐富問題（Context-Rich Problems）”的起源與命制，不僅聚焦于美國物理教育的現(xiàn)實(shí)問題，還據(jù)此對問題解決的規(guī)程（包含小組合作與討論等非常規(guī)環(huán)節(jié)）作出了規(guī)定，開展了系列的研究[12]。而我國物理說理題的沉寂則是因?yàn)槠涿}理念停滯不前與教育目的缺失。當(dāng)下，我國科學(xué)問題編制應(yīng)重新確立這一宗旨：應(yīng)更加有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。

3.3 ? ?從“物理說理題”到“科學(xué)解釋題”

復(fù)興物理說理題蘊(yùn)含的積極因素，可深入挖掘其中的“科學(xué)解釋”意蘊(yùn)，實(shí)現(xiàn)由“物理說理”到“科學(xué)解釋（scientific explanation）”的蛻變。所謂科學(xué)解釋，就是“嘗試超越對自然現(xiàn)象觀察的描述，進(jìn)而提供理論闡述現(xiàn)象是如何依律而動的行為”[14]。

物理說理題要求學(xué)生用規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑捳Z“說明”客觀現(xiàn)象背后的物理學(xué)理論。然而應(yīng)看到，在科學(xué)認(rèn)識論的意義上，任何一種物理現(xiàn)象的形成或出現(xiàn)都是所有（各個學(xué)科的、已被發(fā)現(xiàn)和未被發(fā)現(xiàn)的）科學(xué)規(guī)律共同作用的結(jié)果。物理說理題的參考答案只能限定于有限的物理規(guī)律，誠然抓住了中學(xué)物理視角下的主要矛盾或矛盾的主要方面，但在根本上存在片面性。局限于此會禁錮學(xué)生的思考，阻礙學(xué)生對自然形成全面、完整的認(rèn)識，也會影響學(xué)生自主探究的興趣。

科學(xué)解釋題對認(rèn)識的主體性給予了關(guān)照。如圖1所示，在“科學(xué)理論”“自然現(xiàn)象”和“認(rèn)識主體”三個要素間，物理說理題關(guān)涉到了“科學(xué)理論”和“自然現(xiàn)象”兩者之間的聯(lián)系，而科學(xué)解釋題則包含了以上三者，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在解題中去理解、解釋客觀實(shí)際，并表達(dá)自身對自然和科學(xué)理論的全部認(rèn)識。

如表4所示，進(jìn)一步說明物理說理題和科學(xué)解釋題的區(qū)別。

科學(xué)解釋題的編制應(yīng)更具靈活性，意在充分調(diào)動學(xué)生所學(xué)的知識，鼓勵學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科思考，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)理論的基礎(chǔ)上適當(dāng)發(fā)揮想象進(jìn)行作答。這樣的問題空間很好地關(guān)注了學(xué)生科學(xué)思維的鍛煉和養(yǎng)成。為實(shí)現(xiàn)這些教育功能，科學(xué)解釋題的答題要求也應(yīng)突破固有模式，應(yīng)以科學(xué)寫作或面試（口述）的形式進(jìn)行考查，以幫助學(xué)生真正發(fā)展“解釋”“論證”和反思能力，從而達(dá)到建立個人科學(xué)理解的目的[15]。除此之外，應(yīng)以開放性的答案和多元化的評價(jià)方式給學(xué)生自主性表達(dá)的空間，促進(jìn)學(xué)生的獨(dú)立思考和個性解放。

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（欄目編輯 ? ?趙保鋼）