探究物理陳述性與程序性知識的教學

摘?要：本文從理論和教學實踐兩方面來探究物理陳述性知識和程序性知識的教學策略。借鑒心理學中關于知識分類的方法，對物理陳述性和程序性知識進行分類，并且提出了物理陳述性知識和程序性知識的一般教學模型。本文以“物質的密度”一節的教學案例為例，來探究物理陳述性知識和程序性知識在教學中的實際應用。利用現代知識觀來進行物理教學設計，有利于打造優質高效的課堂教學，促進學生核心知識和能力共同發展。

關鍵詞：陳述性知識;程序性知識;物理教學

一、 引言

根據現代認知心理學，物理知識可以分為陳述性知識和程序性知識。物理陳述性知識是關于“是什么”的知識，主要關于物理的概念、規律、公式、單位等方面;物理程序性知識是關于“怎么做”的知識，是解決問題時的一套操作步驟，主要關于物理技能、算法，以及何時使用物理知識等方面。在物理教學中，陳述性知識和程序性知識有很大的差異，而很多中學老師往往會忽略知識的不同特點，不加區分地采用相同的教學模式進行教學。

二、物理陳述性知識和程序性知識的教學策略

（一） 物理陳述性知識的教學策略

陳述性知識是相對靜態的知識，其運用形式是輸入信息的再現。針對陳述性知識的特點，我國教育心理學家皮連生提出的陳述性知識教學的一般模型，如圖1（a）所示，大致分為以下幾個方面。

1. 引起與維持注意

在教師上課時，必須要引起學生注意，引出教學預期目標。在物理教學過程中，一般通過課堂實驗、生活素材、知識疑難、科學史料等方面去創設情境，引入陳述性知識。

2. 促進新舊知識相互融合

從心理表征來看，陳述性知識可以用命題與命題網絡、表象、線性排序及綜合圖示來表征。在講解陳述性知識時，可以利用框架圖，有意識地把有關的概念、公式歸納在一起，形成一個個命題網絡，便于學生學習和理解。

3. 促進認知結構改組與重建

在教學過程中，要教給學生復習和記憶的策略。從激活和提取來看，陳述性知識的激活速度比較慢，提取過程是一個有意義的搜索過程。在物理教學過程中一般采用比較法、質疑法、擴展引申法、演示實驗引導法。

4. 測量與評價陳述性知識的掌握情況

陳述性知識學習速度很快，但是遺忘速度也快。在教學過程中采用復述的策略，比如要求學生口頭上或書面陳述的方式，來檢測陳述性知識的學習情況。在檢測時，不能機械地檢測記憶情況。

（二） 物理程序性知識的教學策略

程序性知識是相對動態的知識，個人不用有意識地提取線索。皮連生根據程序性知識的特點，提出程序性知識的一般教學模式，如圖1（b）表示，陳述性知識的教學過程與程序性知識的教學過程的前四個階段是一致的。因為在程序性知識教學的第一階段是對陳述性知識的教學。在陳述性知識教學的基礎上，程序性知識的教學模式大概為以下幾個方面。

1. 展開性策略

從心理表征來看，程序性知識以產生式表征并以產生式系統儲存，即頭腦中儲存一系列以“如果……那么……”形式表征的規則。在教學之前把教學目標細化，程序性知識主要分為動作技能、智慧技能、認知技能三個方面。如在物理動作技能中的實驗技能。實驗技能具體包括：熟練操作某種儀器、掌握數據處理的方法和制作物理模型等。教師在做演示實驗時，盡可能降低示范速度，提供系統的、展開的、準確的過程，并且把每一步操作步驟都解釋清楚。

2. 建模策略

這是陳述性知識向程序性知識轉化的一個過程。在物理教學過程中，通過公式變形、類比遷移、探究實驗等教學方法，由簡單到復雜，順應學生認知發展的規律展開教學。在教學過程中應注意，引導學生自己分析問題，弄清楚邏輯關系，通過已有條件探究未知物理量，再建立解決問題的一套操作程序。

3. 提供練習和反饋

程序性知識只有通過訓練才能熟練地掌握，在學生已經建立一定物理模型的基礎上，一定要多加練習才能運用程序性知識解決問題。在物理教學過程中，教師會為學生提供大量變式練習，并且通過及時反饋來提高練習效果，促進學生程序性知識的掌握。在教師設置變式練習時應注意，應當創設不同情境，進行實例練習;設置的題型要根據學生認知特點，有層次、梯度地進行練習，不能陷入題海戰術，進行“填鴨式”訓練。教師要及時對學生的練習進行反饋，不僅要顯示學生正確與否，還要分析學生錯誤的原因。

三、 教學案例

在《物質的密度》一節中，主要是引導中學生關注生活中關于密度的知識和現象，能用密度知識來解決生活中的實際問題。其中理解密度的概念是本節內容的重點，密度的概念是屬于陳述性知識，回顧用比值定義法來定義速度的方法，利用實驗探究法來對密度進行“比值”定義;理解“密度是物質本身一種特質”是本節難點，通過密度進行“比值”定義的數據分析，歸納出結論。本節中密度單位、含義及寫法讀法，單位之間的換算值都是陳述性知識，可以利用陳述性知識框架圖的方法來加深對知識的理解和記憶;運用密度公式來解決問題，是程序性知識，通過建立一般物理模型來進行應用。

（一） 發現特征，建立概念

在上課時引導學生對木塊、銅塊、鐵塊、鋁塊以及一杯水和一杯酒精進行辨別。利用物質的狀態、顏色、氣味、堅硬程度等特性。指出：特性指物質本身具有的，能進行相互區別、辨認的一種性質，例如顏色、氣味、味道、硬度等都是物質的特性。給出顏色、形狀相同的木塊、鐵塊，讓學生判斷。學生可能會對比物質的質量，引導學生思考，為什么相同體積的鐵塊比木塊重;來引出物質的另外一種屬性。在引入新課時，利用課堂實驗、生活素材直觀地來引起學生注意，有意識地把顏色、氣味、味道、硬度等物質的特性放在一起來引入，激發學生學習興趣，有利于學生命題網路的形成。

用質量和體積兩個物理量的比來表示密度，對學生來說存在一定的難度。通過類比和遷移，回顧用比值定義法來定義速度的方法。利用學生最近的發展區，設計一個學生探究實驗“探究同種物質、不同種物質的質量與體積的關系”。

通過老師給予的實驗器材設計實驗，探究同種物質與不同種物質的質量和體積到底有什么樣的關系。

實驗器材：托盤天平、銅塊、鐵塊、鋁塊三種，每種都有10 cm3、20 cm3、30

cm3。學生通過分組實驗，測量幾種不同體積物質的質量，記錄數據（見表1），繪制圖像。分析同種物質質量與體積的關系。再綜合不同小組的實驗結果分析不同種物質質量和體積的關系。

通過實驗可見，不同物質的質量與體積的比值不同，相同物質質量與體積比值相同，物質種類與這個比值息息相關，所以，這個比值能夠反映出物質的特性。由此引出密度的概念。

（二） 陳述概念，加深記憶

在物理學中，某種物質單位體積的質量叫做這種物質的密度。由密度定義推出密度公式，用ρ表示密度，m表示質量，V表示體積，計算密度的公式寫作ρ=m/V。

密度的單位g/cm3或者kg/m3以及它們之間的換算。教師呈現密度知識的框架圖，如圖2所示，通過直觀的框架圖，讓學生一目了然地了解信息，有助于學生理解和記憶。為了加深學生的記憶，需要學生口頭或書面復述。并且在教學過程中要求學生在書上或者筆記本上做好相應的筆記，不僅要記下知識點，還需要記下教師的分析過程。這樣有利于學生對知識的編碼儲存，便于初中學生更好地理解記憶。

（三） 應用程序，解決問題

換算單位的應用以及密度的應用，是屬于程序性知識，程序性知識習得慢，遺忘也慢，但遇見問題時激活速度快。面臨實際的問題時，應用相應的公式概念來運算和操作，來考查學生應用概念以及公式的能力。很多學生學習公式、定義、定律學得很好，也能復述表達，但遇到實際問題就不能很好地解決，往往是練習太少了。在教師設計程序性知識練習時，應注意遵循學生的學習特點。習題由淺入深，循序漸進，從簡單的帶模型化的到綜合復雜比較靈活的習題。注意在設計變式練習時，教師應使用截然不同的例子進行練習，可以促進學生理解和概括。在反饋時，不僅要顯示學生行為是否正確，而且要指明原因，如果學生做錯了，一定要指出學生錯在什么地方。變式練習設計如下：

【例1】查課本上表格，回答：水的密度是多少克每立方厘米，千克每立方米？冰的密度是多少克每立方厘米？

【例2】利用這節課知識，測出早上喝的牛奶密度是多少;喝掉一部分后，牛奶的密度將怎樣變化？

通過設置不同情境的變式練習，加深學生對知識的理解，提高學生解決問題的能力。在例1中，通過對比水和冰的密度，加深對密度概念的理解，也能解釋生活中買一瓶冰凍礦泉水，冰化后體積變小的實例;例2也是通過密度的特性，來分析生活中的實例，應用公式計算密度的大小，提高學生應用公式的能力，也能讓學生對于生活中物體的密度大小有更多的理解。在教師設置變式練習時，引入生活中的實例，設置物理原始問題來進行教學。在學生練習進行反饋時，不僅要關注學生是否做對，更要分析學生做錯的原因，指出做錯的地方。

四、 結束語

按照現代知識觀來進行教學設計，來打造優秀的課堂教學，促進學生核心素養的發展。中學物理陳述性知識和程序性知識對學生要求不一致，在教學過程中有必要根據不同的知識特點來進行不同的教學。教師在教學過程中，如果將程序性知識當作陳述性知識來教，只能滿足記憶要求，不能提高學生解決問題的能力;如果把陳述性知識當作程序性知識來教，會加重學生學習負擔。

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作者簡介：

陳曦，云南省昆明市，云南師范大學物理與電子信息學院。