問題解決過程中物理學(xué)科閱讀素養(yǎng)的培養(yǎng)

吳志山

(江蘇省南通第一中學(xué)，江蘇 南通 226001)

1 問題的提出

閱讀是學(xué)生學(xué)習(xí)的基本能力和途徑,在教學(xué)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(xué)科都重視學(xué)生閱讀能力和素養(yǎng)的培養(yǎng),但各學(xué)科閱讀素養(yǎng)有著各自學(xué)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(xué)科根據(jù)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(xué)過程中,有許多學(xué)生用文史類科目那樣閱讀學(xué)習(xí)的方法來學(xué)習(xí)物理,認(rèn)為“熟讀唐詩三百首,不會作詩也會吟．”他們認(rèn)為將物理的概念、規(guī)律和公式等記得爛熟就行,而實際上,這樣的學(xué)習(xí)顯然會造成理想和現(xiàn)實間的巨大心理落差,有許多學(xué)生對物理問題中的每個漢字或每個句子都認(rèn)識,但對他們組成的物理情景或模型卻無法構(gòu)建,導(dǎo)致物理學(xué)習(xí)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(xué)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(dǎo)致問題的解決受阻;還有些同學(xué)不能在文字、符號、圖表、模型等內(nèi)容間進行信息的提取和轉(zhuǎn)化,影響了問題解決的效能．學(xué)生學(xué)習(xí)的這些困難都和他們的物理學(xué)科閱讀素養(yǎng)有著很大的關(guān)系,我們有必要培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科閱讀素養(yǎng)來提升他們的學(xué)習(xí)效能．

2 物理學(xué)科閱讀素養(yǎng)及其培養(yǎng)

國際學(xué)生評價項目(PISA)認(rèn)為,不僅要強調(diào)閱讀者能夠理解所讀文章的內(nèi)容意義,還要強調(diào)閱讀者應(yīng)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(yǎng)”這個詞的原因．閱讀的目的是學(xué)生為了實現(xiàn)個人目標(biāo),發(fā)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(xué)習(xí)過程中的閱讀有別于一般文史類提升人文素養(yǎng)的閱讀而更具科學(xué)素養(yǎng)特色,物理學(xué)科閱讀素養(yǎng)的培養(yǎng)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(yǎng)

物理文字仍然是物理閱讀的主要對象,物理概念、物理規(guī)律、物理情景等的呈現(xiàn)離不開文字的表述,培養(yǎng)學(xué)生從字、詞、句、段、節(jié)、章等文字中讀出關(guān)鍵內(nèi)容,并能加以分析概括的能力應(yīng)該滲透在我們平時的教學(xué)過程中,特別是學(xué)生剛剛接觸某個概念或規(guī)律的時尤其重要.這將為學(xué)生以后解決物理問題打下良好的基礎(chǔ)．如牛頓第一定律的表述:“一切物體總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)．”在該規(guī)律本身的文字信息中要能讀出“一切”、“總”這些關(guān)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(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),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(tài)的原因．規(guī)律的描述是精辟的,我們要培養(yǎng)學(xué)生能從概念或規(guī)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(yīng)”,為日后問題的解決打下堅實的基礎(chǔ)．

2.2 對符號(公式)語言的理解、比較、應(yīng)用能力的培養(yǎng)

物理經(jīng)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(guī)律,物理問題的解決在許多情況下也是借助方程的呈現(xiàn)和推演來得出結(jié)論．這些符號語言具有“言簡意賅”的特點,往往能給學(xué)生留下深刻的印象而減輕記憶負(fù)擔(dān),但沒有了一些描述性語言和限制條件的說明,也導(dǎo)致了學(xué)生機械記憶、不考慮其內(nèi)涵而死搬硬套現(xiàn)象的發(fā)生．所以在教學(xué)過程中,對物理符號及公式一定要讓學(xué)生能理解其內(nèi)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(jù)實際情況加以區(qū)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(xué)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(dá)式等,還有一些動態(tài)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(yǎng)的培養(yǎng)要求我們在平時教學(xué)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(yǎng)形成．

2.3 對圖表語言的識別、轉(zhuǎn)化、推斷能力的培養(yǎng)

相對而言,物理圖表對物理概念和規(guī)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(shù)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(shù)關(guān)系圖不但能表示物理量間的變化關(guān)系,而且圖像的斜率、面積、交點、拐點等常蘊含著更多的關(guān)鍵信息,對物理問題的解決有著重要的作用．在物理教學(xué)過程中,我們要培養(yǎng)學(xué)生運用示意圖輔助分析的習(xí)慣,對物理量間的函數(shù)圖像的面積、斜率等意義要十分熟悉并自覺應(yīng)用,如對常見的v-t圖就應(yīng)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(guān)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(zhuǎn)化應(yīng)用時,應(yīng)該在理解其物理量意義的基礎(chǔ)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(jù)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(yīng)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(chǔ)上再進行拓展、轉(zhuǎn)化和應(yīng)用．

2.4 對實驗探究、操作語言的理解、掌握、執(zhí)行能力的培養(yǎng)

物理是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,實驗探究也是物理學(xué)科核心素養(yǎng)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(shè)計、實驗現(xiàn)象的觀察要求、數(shù)據(jù)的處理、誤差的分析等這些實驗操作要義都離不開對實驗?zāi)康暮鸵蟮拈喿x理解,并且一定需要內(nèi)隱的物理思維和物理素養(yǎng)的支撐,所以對實驗探究的問題、現(xiàn)象、操作語言等的閱讀和理解也是重要的物理閱讀素養(yǎng)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(xiàn)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(jù)它的使用條件、特點、誤差等判斷是否選用,具體操作時應(yīng)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(xué)實驗中也常用到,對物理閱讀素養(yǎng)較高的人來講,不僅應(yīng)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(fù)實驗時都需要該操作等．可見,在物理實驗教學(xué)過程中,我們要有意識培養(yǎng)學(xué)生的實驗閱讀素養(yǎng),對實驗儀器和實驗操作等要有精當(dāng)?shù)睦斫獠⒛懿僮?知道各實驗步驟的目的和內(nèi)涵,日積月累才能提高學(xué)生實驗閱讀素養(yǎng)．

3 在問題解決過程中培養(yǎng)物理學(xué)科閱讀素養(yǎng)

物理學(xué)科閱讀素養(yǎng)的培養(yǎng)貫穿于整個物理教學(xué)過程,從教材的閱讀、概念的理解、規(guī)律的掌握等到實驗的探究、習(xí)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(yǎng)學(xué)生學(xué)科閱讀素養(yǎng)的重要途徑．在物理問題的解決過程中,學(xué)生通過對問題的閱讀和對閱讀信息的提取加工、轉(zhuǎn)化、應(yīng)用,在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科閱讀素養(yǎng)的同時也提高了學(xué)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(shù)為N,內(nèi)阻不計,繞OO′軸在水平方向的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動,從圖示位置開始計時．矩形線圈通過滑環(huán)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(diào)電阻R,下列判斷正確的是

圖1

(A) 矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e=NBSωcosωt.

(C) 當(dāng)P位置不動,R增大時,電壓表讀數(shù)也增大.

(D) 當(dāng)P位置向上移動、R不變時,電流表讀數(shù)減小.

(閱讀指導(dǎo)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(jié)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(yīng)該適當(dāng)標(biāo)記,如“面積為S,匝數(shù)為N,內(nèi)阻不計,以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動”等．選擇(A)、(B)項針對發(fā)電機問題,(C)、(D)項針對變壓器問題等．

(閱讀指導(dǎo)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(xì)讀時我們一般應(yīng)該結(jié)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(nèi)容的呈現(xiàn),左側(cè)為交流發(fā)電機的立體圖形,右側(cè)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(biāo)記．

圖2

(閱讀指導(dǎo)4:總結(jié)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(shù)的問題等著學(xué)生去解決,我們要讓學(xué)生在問題的解決過程中提升學(xué)科閱讀素養(yǎng),在總結(jié)反思的基礎(chǔ)上發(fā)展解決問題的能力．與上例相似,許多物理問題的呈現(xiàn)都會是文字符號結(jié)合示意圖的形式,我們的學(xué)生要有標(biāo)注關(guān)鍵字句,將文字符號轉(zhuǎn)化成示意圖、時序圖等的輔助分析意識,能主動關(guān)聯(lián)、構(gòu)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(wǎng)絡(luò)化,如上例在題干不變情況下(A)選項的呈現(xiàn)形式也可能是一個余弦函數(shù)圖像,還可能是要求磁通量的變化規(guī)律、電壓表的示數(shù)等,其他選項也可以作相關(guān)變化而成為新的問題．我們的學(xué)生應(yīng)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(xué)生如果能養(yǎng)成良好的閱讀和解決問題的習(xí)慣與意識并自覺應(yīng)用,再加上物理學(xué)科素養(yǎng)的支撐,我想學(xué)生們的學(xué)科閱讀素養(yǎng)和問題解決的能力都會得到提升．

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

參考文獻(xiàn)：

1 李余仙，王晶瑩.國際閱讀素養(yǎng)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(xué)物理教學(xué)參考,2013(3)： 42-44.