問題解決過程中物理學科閱讀素養的培養

吳志山

(江蘇省南通第一中學，江蘇 南通 226001)

1 問題的提出

閱讀是學生學習的基本能力和途徑,在教學中起著十分重要的作用,閱讀的過程也是知識吸收和積累的過程,所以各門學科都重視學生閱讀能力和素養的培養,但各學科閱讀素養有著各自學科的特點,不僅僅是閱讀時書面文本本身的意義理解,不同學科根據自身的特點對文本有不同的信息提取和加工過程．然而在實際教學過程中,有許多學生用文史類科目那樣閱讀學習的方法來學習物理,認為“熟讀唐詩三百首,不會作詩也會吟．”他們認為將物理的概念、規律和公式等記得爛熟就行,而實際上,這樣的學習顯然會造成理想和現實間的巨大心理落差,有許多學生對物理問題中的每個漢字或每個句子都認識,但對他們組成的物理情景或模型卻無法構建,導致物理學習總在門外徘徊,失去了思考的方向,最終只好放棄;還有些同學在解答問題的過程中能提取一些信息、理解問題情景,但總是丟三落四,信息殘缺導致問題的解決受阻;還有些同學不能在文字、符號、圖表、模型等內容間進行信息的提取和轉化,影響了問題解決的效能．學生學習的這些困難都和他們的物理學科閱讀素養有著很大的關系,我們有必要培養學生物理學科閱讀素養來提升他們的學習效能．

2 物理學科閱讀素養及其培養

國際學生評價項目(PISA)認為,不僅要強調閱讀者能夠理解所讀文章的內容意義,還要強調閱讀者應具備通過閱讀獲取知識信息,以此滿足目的需求的能力,這也是在閱讀的后面加上“素養”這個詞的原因．閱讀的目的是學生為了實現個人目標,發展知識和潛能以及參與社會活動,提升對書面文本理解、運用、反思并參與的能力．[1]在物理學習過程中的閱讀有別于一般文史類提升人文素養的閱讀而更具科學素養特色,物理學科閱讀素養的培養一般包括以下幾個方面．

2.1 對文字語言信息提取、分析、概括能力的培養

物理文字仍然是物理閱讀的主要對象,物理概念、物理規律、物理情景等的呈現離不開文字的表述,培養學生從字、詞、句、段、節、章等文字中讀出關鍵內容,并能加以分析概括的能力應該滲透在我們平時的教學過程中,特別是學生剛剛接觸某個概念或規律的時尤其重要.這將為學生以后解決物理問題打下良好的基礎．如牛頓第一定律的表述:“一切物體總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態,除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態．”在該規律本身的文字信息中要能讀出“一切”、“總”這些關鍵字詞表示沒有例外,是普遍適用的;整句說明一切物體都有保持勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質,說明一切物體都有慣性,也說明力不是維持物體運動的原因而是改變物體運動狀態的原因．規律的描述是精辟的,我們要培養學生能從概念或規律等精辟扁平的文字中讀出層次、維度和外延,然后再自我“同化”或“順應”,為日后問題的解決打下堅實的基礎．

2.2 對符號(公式)語言的理解、比較、應用能力的培養

物理經常用物理特有的符號或公式、方程來表征或演繹物理的概念或規律,物理問題的解決在許多情況下也是借助方程的呈現和推演來得出結論．這些符號語言具有“言簡意賅”的特點,往往能給學生留下深刻的印象而減輕記憶負擔,但沒有了一些描述性語言和限制條件的說明,也導致了學生機械記憶、不考慮其內涵而死搬硬套現象的發生．所以在教學過程中,對物理符號及公式一定要讓學生能理解其內涵,如物理中用電容器的電荷量與其兩端的電壓的比值來定義電容,但對于一個確定的電容器,其電容的值是固定的,并不能僅通過公式來說它與電荷量成正比,與電壓成反比,物理中類似的例子還有很多,如密度、電阻、電場強度、電勢等;還有一些物理量可能是用同一個字母表示,我們一定要根據實際情況加以區分,如字母E可以表示能量,也可表示電場強度,還可以表示電源電動勢等;另外,物理中同一個物理量可能有多個公式來表示,要通過類比、比較等方法讓學生知道公式適用的條件,如電場強度就有定義式、點電荷電場強度的決定式、勻強電場場強表達式等,還有一些動態問題中要注意公式使用對象的同一性、同時性等問題．這些素養的培養要求我們在平時教學中點滴積累,不斷分析比較,伴隨著問題的解決過程逐漸培養形成．

2.3 對圖表語言的識別、轉化、推斷能力的培養

相對而言,物理圖表對物理概念和規律的表述具有形象、直觀、信息含量豐富的特點,一般有原始圖、示意圖和函數圖等．我們常用示意圖來輔助受力分析或運動過程分析,可以使分析過程更明了;物理量間的函數關系圖不但能表示物理量間的變化關系,而且圖像的斜率、面積、交點、拐點等常蘊含著更多的關鍵信息,對物理問題的解決有著重要的作用．在物理教學過程中,我們要培養學生運用示意圖輔助分析的習慣,對物理量間的函數圖像的面積、斜率等意義要十分熟悉并自覺應用,如對常見的v-t圖就應該知道其切線斜率表示加速度,圖像與橫軸所圍成的面積就表示位移;對不常見的圖像也要進行類比、嘗試,如對Ek-x圖,由功能關系ΔEk=W合外力=F合x可知該圖像斜率表示合外力大小,類似的E機-x圖斜率表示除重力以外的力的大小等;另外,在對圖像的斜率、面積等拓展轉化應用時,應該在理解其物理量意義的基礎上,不能生搬硬套,如小燈泡的伏安特性曲線用斜率來表示其電阻變化時,許多人仿照v-t圖用切線斜率,而實際上根據電阻的定義,電阻是某個時刻的電壓與電流的比值,所以這里的斜率應該是圖像上的點與原點連線的斜率,同樣,電功率是瞬時量P=UI,不存在電壓在電流上的累積,不可以用U-I圖像的面積表示．[2]所以要利用圖表語言來解決問題一定要在理解的基礎上再進行拓展、轉化和應用．

2.4 對實驗探究、操作語言的理解、掌握、執行能力的培養

物理是以實驗為基礎的學科,實驗探究也是物理學科核心素養之一,實驗探究是解決物理問題的重要途徑,而問題的提出、實驗方案的設計、實驗現象的觀察要求、數據的處理、誤差的分析等這些實驗操作要義都離不開對實驗目的和要求的閱讀理解,并且一定需要內隱的物理思維和物理素養的支撐,所以對實驗探究的問題、現象、操作語言等的閱讀和理解也是重要的物理閱讀素養之一．如“打點計時器”是我們高中物理實驗中的常用儀器,在實驗探究過程中可能只是出現在備選器材中,普通閱讀者可能僅僅知道這是一種(通過打點)計時的工具,物理閱讀不僅僅要知道是什么,而且要知道根據它的使用條件、特點、誤差等判斷是否選用,具體操作時應該如何使用,怎樣能減小誤差,還有哪些拓展使用等;再如“平衡摩擦力”這樣一個實驗操作過程在高中力學實驗中也常用到,對物理閱讀素養較高的人來講,不僅應該知道怎樣進行操作,而且還要知道在什么實驗中需要該操作,在同一個實驗中是不是改變實驗條件重復實驗時都需要該操作等．可見,在物理實驗教學過程中,我們要有意識培養學生的實驗閱讀素養,對實驗儀器和實驗操作等要有精當的理解并能操作,知道各實驗步驟的目的和內涵,日積月累才能提高學生實驗閱讀素養．

3 在問題解決過程中培養物理學科閱讀素養

物理學科閱讀素養的培養貫穿于整個物理教學過程,從教材的閱讀、概念的理解、規律的掌握等到實驗的探究、習題的解答、課題的研究等,閱讀都是信息攝入的重要渠道,同時也是我們培養學生學科閱讀素養的重要途徑．在物理問題的解決過程中,學生通過對問題的閱讀和對閱讀信息的提取加工、轉化、應用,在培養學生的學科閱讀素養的同時也提高了學生解決問題的能力．

案例： 如圖1所示,有一矩形線圈的面積為S,匝數為N,內阻不計,繞OO′軸在水平方向的磁感應強度為B的勻強磁場中以角速度ω做勻速轉動,從圖示位置開始計時．矩形線圈通過滑環接一理想變壓器,滑動觸頭P上下移動時可改變輸出電壓,副線圈接有可調電阻R,下列判斷正確的是

圖1

(A) 矩形線圈產生的感應電動勢的瞬時值表達式為e=NBSωcosωt.

(C) 當P位置不動,R增大時,電壓表讀數也增大.

(D) 當P位置向上移動、R不變時,電流表讀數減小.

(閱讀指導1:文字信息的提取)可以先粗讀一遍,了解到這是個交變電流和變壓器結合的問題．該問題有配圖,對配圖的說明語句可以直接從圖形獲取信息,不能從圖中看出的文字信息應該適當標記,如“面積為S,匝數為N,內阻不計,以角速度ω做勻速轉動”等．選擇(A)、(B)項針對發電機問題,(C)、(D)項針對變壓器問題等．

(閱讀指導2:圖形信息的獲得)圖形是問題解決過程中的重要信息來源,也是問題解決的重要工具,細讀時我們一般應該結合圖形或示意圖進行深入分析．該問題中,圖形有兩個不同形式,也是兩塊不同內容的呈現,左側為交流發電機的立體圖形,右側為變壓器的平面示意圖,圖中可動部分如線框、滑動頭P等初始位置與題干描述吻合,不需要特別標記．

圖2

(閱讀指導4:總結反思與提升)解決問題并不是我們的終極目的,因為可以有無數的問題等著學生去解決,我們要讓學生在問題的解決過程中提升學科閱讀素養,在總結反思的基礎上發展解決問題的能力．與上例相似,許多物理問題的呈現都會是文字符號結合示意圖的形式,我們的學生要有標注關鍵字句,將文字符號轉化成示意圖、時序圖等的輔助分析意識,能主動關聯、構建和遷移物理模型并進行拓展,將物理文字圖形等信息立體化和網絡化,如上例在題干不變情況下(A)選項的呈現形式也可能是一個余弦函數圖像,還可能是要求磁通量的變化規律、電壓表的示數等,其他選項也可以作相關變化而成為新的問題．我們的學生應該看到,有時形式的變化并不影響閱讀和解決問題的方法,學生如果能養成良好的閱讀和解決問題的習慣與意識并自覺應用,再加上物理學科素養的支撐,我想學生們的學科閱讀素養和問題解決的能力都會得到提升．

總之,物理學科的閱讀素養培養需要閱讀能力的培養,更需要物理學科素養的支撐,有著其他學科一樣的泛讀、精讀方式訓練,更有物理學科本身特色的閱讀訓練,閱讀素養的培養能提升問題的解決能力,物理問題的解決過程也是提升學生學科閱讀素養的重要途徑．

參考文獻：

1 李余仙，王晶瑩.國際閱讀素養進展研究項目概述[J].世界教育信息,2011(11):44-46,54.

2 吳志山.對圖象斜率和面積的再思考[J]. 中學物理教學參考,2013(3)： 42-44.