探究物理陈述性与程序性知识的教学

摘?要：本文从理论和教学实践两方面来探究物理陈述性知识和程序性知识的教学策略。借鉴心理学中关于知识分类的方法，对物理陈述性和程序性知识进行分类，并且提出了物理陈述性知识和程序性知识的一般教学模型。本文以“物质的密度”一节的教学案例为例，来探究物理陈述性知识和程序性知识在教学中的实际应用。利用现代知识观来进行物理教学设计，有利于打造优质高效的课堂教学，促进学生核心知识和能力共同发展。

关键词：陈述性知识;程序性知识;物理教学

一、 引言

根据现代认知心理学，物理知识可以分为陈述性知识和程序性知识。物理陈述性知识是关于“是什么”的知识，主要关于物理的概念、规律、公式、单位等方面;物理程序性知识是关于“怎么做”的知识，是解决问题时的一套操作步骤，主要关于物理技能、算法，以及何时使用物理知识等方面。在物理教学中，陈述性知识和程序性知识有很大的差异，而很多中学老师往往会忽略知识的不同特点，不加区分地采用相同的教学模式进行教学。

二、物理陈述性知识和程序性知识的教学策略

（一） 物理陈述性知识的教学策略

陈述性知识是相对静态的知识，其运用形式是输入信息的再现。针对陈述性知识的特点，我国教育心理学家皮连生提出的陈述性知识教学的一般模型，如图1（a）所示，大致分为以下几个方面。

1. 引起与维持注意

在教师上课时，必须要引起学生注意，引出教学预期目标。在物理教学过程中，一般通过课堂实验、生活素材、知识疑难、科学史料等方面去创设情境，引入陈述性知识。

2. 促进新旧知识相互融合

从心理表征来看，陈述性知识可以用命题与命题网络、表象、线性排序及综合图示来表征。在讲解陈述性知识时，可以利用框架图，有意识地把有关的概念、公式归纳在一起，形成一个个命题网络，便于学生学习和理解。

3. 促进认知结构改组与重建

在教学过程中，要教给学生复习和记忆的策略。从激活和提取来看，陈述性知识的激活速度比较慢，提取过程是一个有意义的搜索过程。在物理教学过程中一般采用比较法、质疑法、扩展引申法、演示实验引导法。

4. 测量与评价陈述性知识的掌握情况

陈述性知识学习速度很快，但是遗忘速度也快。在教学过程中采用复述的策略，比如要求学生口头上或书面陈述的方式，来检测陈述性知识的学习情况。在检测时，不能机械地检测记忆情况。

（二） 物理程序性知识的教学策略

程序性知识是相对动态的知识，个人不用有意识地提取线索。皮连生根据程序性知识的特点，提出程序性知识的一般教学模式，如图1（b）表示，陈述性知识的教学过程与程序性知识的教学过程的前四个阶段是一致的。因为在程序性知识教学的第一阶段是对陈述性知识的教学。在陈述性知识教学的基础上，程序性知识的教学模式大概为以下几个方面。

1. 展开性策略

从心理表征来看，程序性知识以产生式表征并以产生式系统储存，即头脑中储存一系列以“如果……那么……”形式表征的规则。在教学之前把教学目标细化，程序性知识主要分为动作技能、智慧技能、认知技能三个方面。如在物理动作技能中的实验技能。实验技能具体包括：熟练操作某种仪器、掌握数据处理的方法和制作物理模型等。教师在做演示实验时，尽可能降低示范速度，提供系统的、展开的、准确的过程，并且把每一步操作步骤都解释清楚。

2. 建模策略

这是陈述性知识向程序性知识转化的一个过程。在物理教学过程中，通过公式变形、类比迁移、探究实验等教学方法，由简单到复杂，顺应学生认知发展的规律展开教学。在教学过程中应注意，引导学生自己分析问题，弄清楚逻辑关系，通过已有条件探究未知物理量，再建立解决问题的一套操作程序。

3. 提供練习和反馈

程序性知识只有通过训练才能熟练地掌握，在学生已经建立一定物理模型的基础上，一定要多加练习才能运用程序性知识解决问题。在物理教学过程中，教师会为学生提供大量变式练习，并且通过及时反馈来提高练习效果，促进学生程序性知识的掌握。在教师设置变式练习时应注意，应当创设不同情境，进行实例练习;设置的题型要根据学生认知特点，有层次、梯度地进行练习，不能陷入题海战术，进行“填鸭式”训练。教师要及时对学生的练习进行反馈，不仅要显示学生正确与否，还要分析学生错误的原因。

三、 教学案例

在《物质的密度》一节中，主要是引导中学生关注生活中关于密度的知识和现象，能用密度知识来解决生活中的实际问题。其中理解密度的概念是本节内容的重点，密度的概念是属于陈述性知识，回顾用比值定义法来定义速度的方法，利用实验探究法来对密度进行“比值”定义;理解“密度是物质本身一种特质”是本节难点，通过密度进行“比值”定义的数据分析，归纳出结论。本节中密度单位、含义及写法读法，单位之间的换算值都是陈述性知识，可以利用陈述性知识框架图的方法来加深对知识的理解和记忆;运用密度公式来解决问题，是程序性知识，通过建立一般物理模型来进行应用。

（一） 发现特征，建立概念

在上课时引导学生对木块、铜块、铁块、铝块以及一杯水和一杯酒精进行辨别。利用物质的状态、颜色、气味、坚硬程度等特性。指出：特性指物质本身具有的，能进行相互区别、辨认的一种性质，例如颜色、气味、味道、硬度等都是物质的特性。给出颜色、形状相同的木块、铁块，让学生判断。学生可能会对比物质的质量，引导学生思考，为什么相同体积的铁块比木块重;来引出物质的另外一种属性。在引入新课时，利用课堂实验、生活素材直观地来引起学生注意，有意识地把颜色、气味、味道、硬度等物质的特性放在一起来引入，激发学生学习兴趣，有利于学生命题网路的形成。

用质量和体积两个物理量的比来表示密度，对学生来说存在一定的难度。通过类比和迁移，回顾用比值定义法来定义速度的方法。利用学生最近的发展区，设计一个学生探究实验“探究同种物质、不同种物质的质量与体积的关系”。

通过老师给予的实验器材设计实验，探究同种物质与不同种物质的质量和体积到底有什么样的关系。

实验器材：托盘天平、铜块、铁块、铝块三种，每种都有10 cm3、20 cm3、30

cm3。学生通过分组实验，测量几种不同体积物质的质量，记录数据（见表1），绘制图像。分析同种物质质量与体积的关系。再综合不同小组的实验结果分析不同种物质质量和体积的关系。

通过实验可见，不同物质的质量与体积的比值不同，相同物质质量与体积比值相同，物质种类与这个比值息息相关，所以，这个比值能够反映出物质的特性。由此引出密度的概念。

（二） 陈述概念，加深记忆

在物理学中，某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。由密度定义推出密度公式，用ρ表示密度，m表示质量，V表示体积，计算密度的公式写作ρ=m/V。

密度的单位g/cm3或者kg/m3以及它们之间的换算。教师呈现密度知识的框架图，如图2所示，通过直观的框架图，让学生一目了然地了解信息，有助于学生理解和记忆。为了加深学生的记忆，需要学生口头或书面复述。并且在教学过程中要求学生在书上或者笔记本上做好相应的笔记，不仅要记下知识点，还需要记下教师的分析过程。这样有利于学生对知识的编码储存，便于初中学生更好地理解记忆。

（三） 应用程序，解决问题

换算单位的应用以及密度的应用，是属于程序性知识，程序性知识习得慢，遗忘也慢，但遇见问题时激活速度快。面临实际的问题时，应用相应的公式概念来运算和操作，来考查学生应用概念以及公式的能力。很多学生学习公式、定义、定律学得很好，也能复述表达，但遇到实际问题就不能很好地解决，往往是练习太少了。在教师设计程序性知识练习时，应注意遵循学生的学习特点。习题由浅入深，循序渐进，从简单的带模型化的到综合复杂比较灵活的习题。注意在设计变式练习时，教师应使用截然不同的例子进行练习，可以促进学生理解和概括。在反馈时，不仅要显示学生行为是否正确，而且要指明原因，如果学生做错了，一定要指出学生错在什么地方。变式练习设计如下：

【例1】查课本上表格，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】利用这节课知识，测出早上喝的牛奶密度是多少;喝掉一部分后，牛奶的密度将怎样变化？

通过设置不同情境的变式练习，加深学生对知识的理解，提高学生解决问题的能力。在例1中，通过对比水和冰的密度，加深对密度概念的理解，也能解释生活中买一瓶冰冻矿泉水，冰化后体积变小的实例;例2也是通过密度的特性，来分析生活中的实例，应用公式计算密度的大小，提高学生应用公式的能力，也能让学生对于生活中物体的密度大小有更多的理解。在教师设置变式练习时，引入生活中的实例，设置物理原始问题来进行教学。在学生练习进行反馈时，不仅要关注学生是否做对，更要分析学生做错的原因，指出做错的地方。

四、 结束语

按照现代知识观来进行教学设计，来打造优秀的课堂教学，促进学生核心素养的发展。中学物理陈述性知识和程序性知识对学生要求不一致，在教学过程中有必要根据不同的知识特点来进行不同的教学。教师在教学过程中，如果将程序性知识当作陈述性知识来教，只能满足记忆要求，不能提高学生解决问题的能力;如果把陈述性知识当作程序性知识来教，会加重学生学习负担。

参考文献：

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[5]裴昌根，宋乃庆.基于核心素养的优质高效课堂教学探析[J].课程·教材·教法，2016（11）：45-49.

作者简介：

陈曦，云南省昆明市，云南师范大学物理與电子信息学院。

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