论文部分内容阅读
初中物理教学目标主要由三部分组成，基础知识，基本技能和基本能力。基础知识中包括物理现象，物理事实，物理概念和物理规律。物理知識按照知识所表征的信息类型及表征方式的不同，可以将其分为两类：一类是能够描述或者识别客体、事件和观念的陈述性知识；另一类是能够用于执行某些身体或心理活动的程序性知识。物理概念和物理规律本身属于陈述性知识，而物理规律的应用则属于程序性知识。初中学生在物理学习中存在很多误区，比如有同学认为物理概念的学习就是死记硬背，物理规律的应用就是套用公式计算，因而在学习中往往对概念认识不深刻，对规律掌握也漏洞百出。针对这种情况如何在物理教学的课堂中有效的将陈述性知识和程序性知识有机结合起来也是值得我们研究的问题。
例如在物理力学教学中，力的概念是陈述性知识，而受力分析的方法和步骤则是程序性知识，惯性的概念和牛顿运动定律是陈述性知识，而如何利用牛顿运动定律解决问题则是程序性知识。在物理教学过程中，必须紧密结合陈述性知识与程序性知识，在运用中加深对概念规律的理解，也只有真正从概念和规律出发，才能正确解决实际问题。
力的概念属于陈述性知识，力的概念很早就产生了，但是科学的力的概念是从牛顿的定义开始的，人们对力的认识，最初是从日常生活和生产劳动中得到的，是和人力相联系的。亚里士多德之所以认为”物体受力就运动，不受力就静止”，除了其他各方面的因素以外，当时没有科学的力的概念也是一个很重要的原因，试想，如果只把肌肉的作用称为“力”，那么亚里士多德的结论也就不难为现代人所理解了。
而牛顿是怎么科学的定义力的概念的呢，可以从牛顿三定律讨论起。牛顿第一定律的内容为：每个物体总是要保持静止或匀速运动的状态，除非有外力迫使它改变这种状态。而牛顿第三定律的内容为：物体和物体之间的力总是等大、反向，作用在同一条直线上的。归结起来，可以根据牛顿定律，将力定义为：力是一种对物体的推动作用，使其改变静止或匀速直线运动的状态。或者说成：“力是一种能使物体的运动状态发生改变的物体间的相互作用”，其实牛顿第一定律陈述了力的作用效果之一——改变物体运动状态，而力的作用效果还有一个，就是改变物体的形状。所以严格来讲，牛顿第一定律也并不是完整的力的定义。当然，主要原因还在于牛顿的著作《自然哲学的数学原理》一书主要论述的是动力学内容，而并不讨论静力学内容。
例、“一个力的效果如果跟那两个力的作用效果相同，则这个力就是那两个力的合力” ，这里的“效果”指的是什么？
A、只指改变运动状态的效果
B、只指使物体发生形变的效果
C、同时指上面两种效果
D、不是指上面两种效果中的任何一种
可能有不少老师或同学会认为，力的作用效果有两个，所以正确答案要选C，其实，本题的正确答案是A！ 可以通过教材中的一个简单例子来说明：两个小孩共同提着一桶水与一个大人单独提着一桶水。可以看出来这两种情况下桶的把手所发生的形变是不同的！但我们仍然认为，两个小孩的作用力与一个大人的作用力“效果”相同，这里的效果，显然指的是与重力平衡的效果。
从这个例子可以看出来，陈述性知识的教学也并非易事，因为知识并不都是独立的个体，知识之间可以通过联结和组织从而形成更大的知识整合体，尤其是对于概念的学习，要明白不同概念的内涵和外延是有差异的，有的内涵大，外延小，有的内涵小，外延大。概念也是有等级和层次的，概念是抽象的，它们在真实世界并不存在，真实世界存在的只是概念的单个样例。概念的抽象程度不一样，有些概念简单、明了和具体，而有些概念则较为抽象、复杂和模糊。
明确力的概念后，我们再来看受力分析的方法和步骤，首先要明确完整的受力分析是定量的分析，而受力分析的方法来源于力的概念：
①从施力物体入手——看有哪些物体可能对它有力的作用，一般先是场力，后是接触力（包括弹力和摩擦力）。
②从受力物体入手——看它运动状态是否发生改变，如不改变，则处于平衡状态，所受合外力为零，若改变，则受力分析与加速度的求解直接相关，应根据牛顿第二定律列方程求解。
受力分析的方法和步骤显然属于程序性知识，程序性知识是关于“如何做”的知识，通常表示为一系列要遵循的步骤。无论是动作技能还是心智技能，都可以用程序性知识来存储。按照加涅的观点，认知策略是一种对学习和思维极为重要的心智技能，因此，程序性知识也包含认知策略在内。程序性知识所表征的技能有一个重要特点：自动化，即个体在执行某一技能时已达到无须有意识的思考和决定每一步行为的程度。
那么程序性知识和陈述性知识需要怎样的有机结合呢？我们先来看下面这个例题，有的老师出这样的题考学生选择正确答案：
A、一个物体的运动状态发生改变，它一定受到了力
B、一个物体受到了力，它的运动状态一定改变
老师的解答是：A正确而B错误，理由是物体虽然受到了力，但是平衡力，运动状态就不改变。学生会犯迷糊的：牛顿第一定律是否也错了？其实，在理解这个题的时候，学生脑子中所理解的“力”非老师所理解的“力”，正是在这个关键概念的理解上出现了偏差，才会在这道题上产生歧义，如果改为B、一个物体受到几个力的作用，它的运动状态一定改变，则同学们理解起来就不会有问题了。还有一个题目也同样容易引起歧义，这是北京市的某一道中考题：小磁针放在磁场中，一定受到磁场的力的作用，这个选项正确么？如果说这个选项正确，那么下面的说法：任何一个物体放在电场中，一定受到电场的力的作用是不是也正确？学生的思维会彻底被搞乱了，说一个物体受到的力，到底是指合力还是指其中的某部分受到的力？还是指物体受到的某一个力？在物理教学中，这种搞乱思维的题还有相当多。
根据安德森等人的理论，程序性知识其实包含三个亚类：第一，关于具体学科的技能和算法的知识，例如数学关于异分母分数加法的算法、解方程的算法、证明三角形全等的方法；第二，关于具体学科的技术和方法的知识，例如，自然科学中关于设计和操作实验的一般方法，适合社会科学的研究方法的知识；第三，关于何时运用某种程序的知识，即知识是条件化的，知道在什么条件下可以运用该程序，例如，知道何时运用动量定理，能识别物理问题的类型并能运用适当的程序。
很多物理力学问题都属于第三个亚类，即知识是条件化的，在不同的条件下，所陈述的物理问题是有不同的含义的，例如：某人坐在沿水平路面匀速行驶的汽车上，他把手中的钢球竖直向上抛出，不计空气阻力，钢球会落回到他手中吗？这个问题其实缺乏条件的约定，即所研究问题到底以什么为参考系，高中物理第一章约定：凡不提参考系的，都以地面为参考系。本题“竖直向上抛出”是以谁为参考系？若以地面为参考系，则不能落回手中，若以车为参考系，则能落回手中，所以建议修改本题，给出明确的参考系。
我们在物理教学过程中，往往重视程序性知识的传授，而轻视了陈述性知识的阐释，一个成熟的物理教师，必须将两者有机结合起来，在运用物理规律物理方法的过程中加深对概念规律的理解，也只有真正从概念和规律出发，才能正确使用它们去解决实际问题。
例如在物理力学教学中，力的概念是陈述性知识，而受力分析的方法和步骤则是程序性知识，惯性的概念和牛顿运动定律是陈述性知识，而如何利用牛顿运动定律解决问题则是程序性知识。在物理教学过程中，必须紧密结合陈述性知识与程序性知识，在运用中加深对概念规律的理解，也只有真正从概念和规律出发，才能正确解决实际问题。
力的概念属于陈述性知识，力的概念很早就产生了，但是科学的力的概念是从牛顿的定义开始的，人们对力的认识，最初是从日常生活和生产劳动中得到的，是和人力相联系的。亚里士多德之所以认为”物体受力就运动，不受力就静止”，除了其他各方面的因素以外，当时没有科学的力的概念也是一个很重要的原因，试想，如果只把肌肉的作用称为“力”，那么亚里士多德的结论也就不难为现代人所理解了。
而牛顿是怎么科学的定义力的概念的呢，可以从牛顿三定律讨论起。牛顿第一定律的内容为：每个物体总是要保持静止或匀速运动的状态，除非有外力迫使它改变这种状态。而牛顿第三定律的内容为：物体和物体之间的力总是等大、反向，作用在同一条直线上的。归结起来，可以根据牛顿定律，将力定义为：力是一种对物体的推动作用，使其改变静止或匀速直线运动的状态。或者说成：“力是一种能使物体的运动状态发生改变的物体间的相互作用”，其实牛顿第一定律陈述了力的作用效果之一——改变物体运动状态，而力的作用效果还有一个，就是改变物体的形状。所以严格来讲，牛顿第一定律也并不是完整的力的定义。当然，主要原因还在于牛顿的著作《自然哲学的数学原理》一书主要论述的是动力学内容，而并不讨论静力学内容。
例、“一个力的效果如果跟那两个力的作用效果相同，则这个力就是那两个力的合力” ，这里的“效果”指的是什么？
A、只指改变运动状态的效果
B、只指使物体发生形变的效果
C、同时指上面两种效果
D、不是指上面两种效果中的任何一种
可能有不少老师或同学会认为，力的作用效果有两个，所以正确答案要选C，其实，本题的正确答案是A！ 可以通过教材中的一个简单例子来说明：两个小孩共同提着一桶水与一个大人单独提着一桶水。可以看出来这两种情况下桶的把手所发生的形变是不同的！但我们仍然认为，两个小孩的作用力与一个大人的作用力“效果”相同，这里的效果，显然指的是与重力平衡的效果。
从这个例子可以看出来，陈述性知识的教学也并非易事，因为知识并不都是独立的个体，知识之间可以通过联结和组织从而形成更大的知识整合体，尤其是对于概念的学习，要明白不同概念的内涵和外延是有差异的，有的内涵大，外延小，有的内涵小，外延大。概念也是有等级和层次的，概念是抽象的，它们在真实世界并不存在，真实世界存在的只是概念的单个样例。概念的抽象程度不一样，有些概念简单、明了和具体，而有些概念则较为抽象、复杂和模糊。
明确力的概念后，我们再来看受力分析的方法和步骤，首先要明确完整的受力分析是定量的分析，而受力分析的方法来源于力的概念：
①从施力物体入手——看有哪些物体可能对它有力的作用，一般先是场力，后是接触力（包括弹力和摩擦力）。
②从受力物体入手——看它运动状态是否发生改变，如不改变，则处于平衡状态，所受合外力为零，若改变，则受力分析与加速度的求解直接相关，应根据牛顿第二定律列方程求解。
受力分析的方法和步骤显然属于程序性知识，程序性知识是关于“如何做”的知识，通常表示为一系列要遵循的步骤。无论是动作技能还是心智技能，都可以用程序性知识来存储。按照加涅的观点，认知策略是一种对学习和思维极为重要的心智技能，因此，程序性知识也包含认知策略在内。程序性知识所表征的技能有一个重要特点：自动化，即个体在执行某一技能时已达到无须有意识的思考和决定每一步行为的程度。
那么程序性知识和陈述性知识需要怎样的有机结合呢？我们先来看下面这个例题，有的老师出这样的题考学生选择正确答案：
A、一个物体的运动状态发生改变，它一定受到了力
B、一个物体受到了力，它的运动状态一定改变
老师的解答是：A正确而B错误，理由是物体虽然受到了力，但是平衡力，运动状态就不改变。学生会犯迷糊的：牛顿第一定律是否也错了？其实，在理解这个题的时候，学生脑子中所理解的“力”非老师所理解的“力”，正是在这个关键概念的理解上出现了偏差，才会在这道题上产生歧义，如果改为B、一个物体受到几个力的作用，它的运动状态一定改变，则同学们理解起来就不会有问题了。还有一个题目也同样容易引起歧义，这是北京市的某一道中考题：小磁针放在磁场中，一定受到磁场的力的作用，这个选项正确么？如果说这个选项正确，那么下面的说法：任何一个物体放在电场中，一定受到电场的力的作用是不是也正确？学生的思维会彻底被搞乱了，说一个物体受到的力，到底是指合力还是指其中的某部分受到的力？还是指物体受到的某一个力？在物理教学中，这种搞乱思维的题还有相当多。
根据安德森等人的理论，程序性知识其实包含三个亚类：第一，关于具体学科的技能和算法的知识，例如数学关于异分母分数加法的算法、解方程的算法、证明三角形全等的方法；第二，关于具体学科的技术和方法的知识，例如，自然科学中关于设计和操作实验的一般方法，适合社会科学的研究方法的知识；第三，关于何时运用某种程序的知识，即知识是条件化的，知道在什么条件下可以运用该程序，例如，知道何时运用动量定理，能识别物理问题的类型并能运用适当的程序。
很多物理力学问题都属于第三个亚类，即知识是条件化的，在不同的条件下，所陈述的物理问题是有不同的含义的，例如：某人坐在沿水平路面匀速行驶的汽车上，他把手中的钢球竖直向上抛出，不计空气阻力，钢球会落回到他手中吗？这个问题其实缺乏条件的约定，即所研究问题到底以什么为参考系，高中物理第一章约定：凡不提参考系的，都以地面为参考系。本题“竖直向上抛出”是以谁为参考系？若以地面为参考系，则不能落回手中，若以车为参考系，则能落回手中，所以建议修改本题，给出明确的参考系。
我们在物理教学过程中，往往重视程序性知识的传授，而轻视了陈述性知识的阐释，一个成熟的物理教师，必须将两者有机结合起来，在运用物理规律物理方法的过程中加深对概念规律的理解，也只有真正从概念和规律出发，才能正确使用它们去解决实际问题。