美國物理教材《物理：原理與問題》滲透反思性學習的方式和方法

朱玉敏 程敏熙

(華南師范大學物理與電信工程學院 廣東 廣州 510006)

隨著新課改的深入，越來越多的教育工作者意識到培養學生反思能力對學生學習的重要性，也在課堂中采用各種方式促進學生進行反思，例如數學采用一題多解和變式的方式[3]，采用概念圖的方式促進大學生反思[4],在化學中采用化學史重現情景法[5]，在本科的護理教育科采用督促護理生通過寫日記的形式[6]，甚至需要教師在課堂上有意識的提問追問來引導學生．但是這些“自發”性的教學方式僅僅在小范圍內由教師大力的推進，并且由于反思性學習資源匱乏，反思性學習的實施過程非常費神費力！若是教師沒有培養學生反思能力的意識，學生便難以養成反思習慣，因此，要讓學生養成反思的習慣就顯得異常艱辛！而且在這種教學模式下，學生往往能很明顯地感受到教師的教學意圖．前蘇聯教育家蘇霍姆林斯基指出：任何一種教育現象,孩子在其中越少感覺到教育者的意圖,他的教育效果就越大[7]．

通過研讀國外的高中教材，筆者發現：國外培養反思性學習的方式是在教材中滲透具有反思性的問題．本文以美國高中物理教材中影響非常大、學校應用也較多的《Physics Principles and Problems》(浙江教育出版社出版的《物理：原理與問題》是其中文版，以下簡稱為美國教材)進行比較和分析，期望能得到一些基本的應對策略，使我們的物理課堂教學中更科學有效，更符合學生的認知水平，希望能以教材帶動教學的形式整體性的培養學生在物理學習中的反思思維能力．

1 反思性學習介紹

反思性學習是學習者對自己的思維過程、學習結果進行再認識的檢驗過程．即是對所給情景進行評判，提倡學生對自己的思考進行重新認識、優化探索、深化延拓、提煉方法、總結經驗等．讓學生經歷察覺問題、分析問題、假設、搜索、探究并最后通過實踐檢驗一系列階段，進而借以培養學生能像科學家一樣思考．

反思的主體是學生，因此要靠學習者自覺且有意識地進行持續性的反思活動，而非一般意義上的思考，亦不是簡單的“回顧一下”或者“總結一下”，而是深究學習活動中所涉及的知識、方法、思路、策略等，具有了較強的科學研究的性質．反思活動應該滲透在學習實踐中的各個環節，是一個循環反復不斷提升的過程．當代建構主義學說認為：學習要在活動中進行建構，要求學生對自己的活動過程不斷地進行反省、概括和抽象．

根據反思任務可將反思性學習分為學習目標的反思、學習資源的反思、學習內容的反思、學習方法和策略的反思、自我評價的反思[5]．依據反思的方式又可將反思性學習分為質疑式自我反思、對比式自我反思、歸納式自我反思、因果式自我反思、換位式自我反思等類型．

2 反思性學習滲透在教材中實驗模塊的體現

眾所周知，物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗數目與實驗類型的多少直接影響了學生對所學知識的認知度，美國的物理教材非常重視實驗，其實驗分為3種形式，分別為起步實驗、迷你實驗和章節實驗，這些大大小小的實驗分布在各個知識點之中，因此在實驗之中滲透培養學生反思性思維是不言而喻的好方法．

2.1 起步實驗

起步實驗位于每章介紹新知識點之前，作為引入本章學習而設置的簡單定性、促進學生思考的小實驗．在起步實驗的“分析”模塊中，目的是引導學生反思前人得出的實驗結果與自己的實驗結果進行比照，培養學生對學習結果進行反思的思維．如“按照亞里士多德的觀點，單枚硬幣與一卷硬幣同時下落時，下落速度應該有什么不同？而你的觀察結果又是怎樣的？”促使學生反思亞里士多德的觀點能否解釋學生所做實驗的事實，有哪些合理的地方又有哪些不合理的地方；又如“當尺移近紙屑時，你是否觀察到某些未曾預料到的結果？如果是，請描述這些結果”，促使學生反思剛剛所做是實驗是否觀察的仔細，是否有細節被忽略了．

在分析模塊下往往有一個“理性思維”的小模塊，這一模塊意在促進學生拓寬考慮問題的范疇，反思是否還存在其他情況，鼓勵學生運用現有知識進行大膽的猜想與創新．例如，“通常，在穩定的原子核內，中子比質子更多．為什么這個模型卻顯示出相同的情況？”引導學生思考新模型和原模型的異同，提出自己的看法；又如“這些物體的哪些特性會影響它們的滾動情況？列出的這些特性中哪些是類似的，哪些是不同的”，促使學生反思在眾多的滾動情況中是否還可以進行分類，培養學生歸類思考的習慣等．

2.2 迷你實驗

迷你實驗一般是針對新介紹的知識點而設置的小實驗．在迷你實驗的“分析與結論”模塊中，一般設計一些引導學生對數據能否反映現狀的反思．例如“解釋數據：你的觀察結果與衍射光柵的波長公式一致嗎？”又如圖1所示，迷你實驗有時還引入誤差數據，提醒學生不盲從前人得出的數據和結論，培養質疑的反思精神，為日后學習公式的修正做準備；再如“確定：你所聽到的音調中，可能形成八度、純五度、大四度和大三度的頻率”，促使學生主動的將所學的知識與實踐生活聯系起來，通過遷移反思學習，運用物理知識來指導生活等等．

圖1 3名學生做了許多次實驗，他們的測量結果一致嗎？學生1的實驗結果能不能被再次得到

2.3 章節實驗

章節實驗位于每章的章末，意為在學習本章的所有知識點后才須完成的實驗．編者往往利用章節實驗的“進一步探索”、“生活中的物理學”和“交流數據”3個模塊的一系列追問來促使學生對實驗所選方法策略進行反思，探討更好的方法加以改進，并時刻督促學生最大限度的運用本章所學知識來解決問題．例如“速度等于位移除以通過這段位移所用的時間．設計一個實驗，在教室里測量遙控車的速度．你會用什么作為標記？你測量的位移和時間的精確度為多少？在測量小車經過標記時，如果你的視線與小車存在一個角度，它對測量結果會產生影響嗎？影響又是多大？你該如何改進你的測量？哪些單位對速度有意義？你最多能預測到的小車的位置在何處？如果可能，請完成這個實驗，并總結你的結果．”

再如在“進一步探索”模塊中，一般會提出如下這些問題“繞地球運行的通信衛星或氣象衛星遵循開普勒定律嗎？收集數據以驗證你的回答”，編者意在提醒學生用所學知識來驗證實際事實，通過收集數據分析數據來反思定律的完善性，屬于對定律的質疑反思；“如果要將你在本實驗中設計的擺作為一個計時儀器，根據你的觀察結果，你認為它還存在哪些設計上的問題？”，促使學生反思自己的設計，是否存在紕漏、是否還有更好的方法等等，從這段話中，我們可以看到編者借“生活中的物理學”這個模塊讓學生積極到生活中去尋找資源來完善自己的知識結構．

而在“交流數據”模塊中，主要是指引學生對自己實驗所得的數據進行反思，培養比較反思的能力．例如“你可以登陸網站：physicspplcom/internet_lab，找出一張州地圖或國家地圖，把其他同學張貼在網上的g值數據記錄在地圖的相應位置上，你是否可以看出，不同的位置、區域和海拔對重力加速度有什么影響？”“你可以登陸網站：physicspplcom/internet_lab，將你測得的電梯的加速度張貼在網站上，并與全國各地，甚至世界各地的電梯進行比較．描述你乘坐電梯時的感覺，探討加速度與舒適度之間的關系”等等．

3 反思性思維滲透在教材中習題模塊的體現

此外，美國教材的習題集也頗具特色，設置了5種類型習題，分別為例題、練一練、本節復習題、測評和標準化．通過這些習題鞏固所學知識、傳播文化背景、帶動科技寫作等等，下面對這5種形式分別就教材如何滲透反思性思維的培養做詳細的介紹．

3.1 例題

例題位于介紹新知識點之后，主要是為鞏固剛剛所學知識點而設置的規范性解決問題的例子．例題由“分析概況問題”、“求解未知量”和“驗證答案”3個模塊組成．在“驗證答案”模塊下方另設置了3個小模塊：“單位是否正確”、“符號是否有意義”與“數值是否合理”，有些例題可能沒有第二個小模塊，主要是根據知識點是否涉及符號而定，從這3個小模塊中，我們可以發現編者在例題中從這3個方面滲透了促使學生反思結果是否正確，日積月累必然能形成對結果進行反思的習慣．

3.2 練一練

“練一練”一般位于新知識點后或者例題后，目的是為鞏固剛剛所學的知識點而設置較為簡單的習題．在給出“練一練”的習題前，常有下列一段話“運用量綱分析進行下列換算．在計算前先檢查你的方程是否正確”，或“用代數法求解第5～10題．你也可以選擇其中幾題，再用圖像法求解，以驗證你的答案”等等，此類話語實質上是在提醒學生在解題時，對反思所運用的策略是否正確，用其他方法可否得到同樣的答案．

3.3 本節復習題

本節復習題位于每節課后，目的是為了簡單的練習本節的知識．在“本節復習題”中的“理性思維”的小欄里設計一些情境，通過這些反思性情境引導學生在不知不覺中運用遷移或者比較等方法對所學知識重新審視．如“一位學生問：‘當電流為正時，能量進入燈泡；當電流為負時，能量流出燈泡．因此凈流入為零．那么，交流電為什么還要消耗功率呢？’請說明這種說法為什么是錯誤的”，此類問題意在促使學生用所學知識對情境進行解釋，反思這種常見說法的不合理之處等．

3.4 測評和標準化測試

測評和標準化測試繪制位于每章的最后，作為本章知識點的總練習和測試，學生可以檢查自己對本章知識掌握的程度．在每章的“測評”中的第一道題都是本章的概念圖，如下圖2所示，采用概念圖的方式讓學生回想本章所學的概念與概念之間的聯系，進而讓學生能更好的理解和深化知識點，引導進行目標反思．當然，在美國教材的其他欄目也滲透著對學生反思思維的培養．在每章末的“物理學前沿”模塊的“進一步探索”欄目下面的問題“哪些過程需要精確地測量時間”、“為什么精確測量時間對太空導航至關重要”等等．

圖2 繪制概念圖

4 結論

4.1 美國教材的特點

通過以上對美國教材的分析，我們發現它的“問題”特別的多，隨便翻幾頁都可以發現到處都在提問題，疑問句和設問句時不時的穿插在介紹知識點之中，力求時時都能促進學生思考．這種以提問題為主線而編寫的教材，不僅可以在潛移默化之中培養學生邊學邊思考、理論聯系實際的思維，也是以春雨潤物細無聲的方式培養了學生隨時對自己的學習過程、學習策略、學習結果進行重新審視的反思習慣．

此外，濃郁的生活氣息和人文氣息也與所學的物理知識融合的非常好，絲毫沒有生硬的痕跡，過渡得很順暢，這為學生于不察覺中培養反思性思維增添了效果，真正的體現了人文關懷．

4.2 對我國教材編寫運用的啟示

一般來說，任何一種教育思想如果是以由小范圍推廣到全國性的方式進行，效率都非常低．盡管不少教師愿意嘗試在課堂教學中滲透反思性的教學方法，但這很大程度上取決于教師的自覺性，僅靠培訓、宣傳，難以達到理想的教學效果．長遠來看，單靠教師在課堂上以說教方式帶動學生進行反思性思考是非常費時費力的事情，時間久了難免會有教師出現松懈狀態，不利于培養學生養成反思的習慣．此外，我國的學生通常依賴教師在課堂的講解，課后就做作業，缺乏閱讀教材的習慣，缺乏自主學習的能力．所以，將“教師一言堂、學生被動聽”轉變為“教師引導、學生閱讀并思考”的教學模式的十分必要的．

因此，可以借鑒美國在教材中滲透反思性思想的做法，在我國教材中大量地滲透反思性問題，通過教材這種至上而下的方式進行推廣，從教材方面時時提醒教師不能松懈對學生反思性思維的培養，不僅提高教學效率，改進教學效果，也培養了學生獨立思考、自主學習的能力．

新課程改革倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力．在這樣的大背景下，我們應該積極借鑒國外教材的成功經驗，在教材中將反思性思維的培養更好地滲透進物理教材中，以促進學生更好地掌握物理知識，在潛移默化中接受科學思想的熏陶．

參考文獻

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4 徐美仙．概念圖在大學生反思性學習中的應用研究：[碩士論文].廣州：華南師范大學,2005

5 朱衛華．高中化學教學中培養學生反思性學習能力的實踐研究：[碩士論文].蘇州：蘇州大學,2008

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7 (前蘇)B·A·蘇霍姆林斯基著.帕夫雷什中學．趙瑋，王義高，蔡興文，紀強，等譯.北京：教育科學出版社，1983. 14

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9 孫奕．初中生反思性學習現狀調查及對策研究：[碩士論文].大連：遼寧師范大學,2011

10 顧紅燕．將認知與元認知策略培訓融入課堂教學．中國體衛藝教育，2011(10):54