琚 鑫 強 艷

(北京市第十五中學 北京 100054)

岳凌月

(北京師范大學附屬中學 北京 100054)

高中物理閱讀課程初探

琚 鑫 強 艷

(北京市第十五中學 北京 100054)

岳凌月

(北京師范大學附屬中學 北京 100054)

中高考越來越重視對學生閱讀能力的考查，而且閱讀能力也是今日社會所必備的一項能力.認識閱讀，要從心理學的層面來進行，我們提出了一套物理閱讀的理論模式，并且付諸于實踐.

物理 閱讀 心理學

2015年，我黨在十六大提出的“全民閱讀”的基礎上又提出建設“書香社會”.這個問題的提出可能是基于下列一個事實為依據(jù)的：2012年，上海學生在國際學生評價項目(PISA)測試中，總成績全球第一，其中數(shù)學、科學均獲第一，但閱讀成績并不理想.雖然這只是一個個案，但卻從一個側面指出了我國教育中對“閱讀”的不夠重視，因此上海學生的PISA考試事件只不過是一個導火索罷了.

就我們中等學校而言，最直接面對的就是考試，梳理一下2004年-2016年的北京中、高考物理試題的字數(shù)，興許可以看出一些端倪.

如圖1所示，2003年北京市開始收回中考命題權，但由于當年的非典，2004年的物理題才是北京市第一次自主命題的中考物理題.在2004年-2014年的11年間，北京市中考物理試卷的字數(shù)始終穩(wěn)定在4 500字左右，但從2015年開始，字數(shù)陡然增至7 900字左右，原因在于加入了兩篇閱讀理解的文章，以及科學實踐課的內容.目前中考物理對于閱讀考查的特點是“文字量大，學生對文本信息的提取有困難”.

下面再說高考，如圖2所示，北京市自2004年開始獨立命題理綜試卷，高考物理試題字數(shù)特點相對穩(wěn)定，2007年-2010年文字量相對穩(wěn)定，2011年以后字數(shù)呈現(xiàn)振蕩上行的特點，但最多也沒有超過2 800字，一個是物理試題數(shù)量較少，再一個要考慮與化學、生物相平衡.高考物理對于閱讀考查的特點是“文字量適中，但信息量大，學生對文本的深層解讀有困難”.

圖1 北京中考物理試題字數(shù)

圖2 北京高考物理試題字數(shù)

圖3 科學閱讀教材

我們在教學中也深深地感受到了學生閱讀能力的欠缺，因此在教學處的協(xié)調下，物理組與化學組聯(lián)合開設了“科學閱讀課程”，已經(jīng)成書(圖3)，其中物理部分共8講，分別由強艷老師和琚鑫老師完成，化學部分共6講，全部由師虹老師完成.這本書是我們的一次初步探索，其中肯定有很多不妥和不當之處，但是也積累了一些有用的經(jīng)驗和有益的嘗試，因此名為“初探”，在此同大家分享.

筆者報告的內容分為4個部分，分別是：

(1)理科閱讀的特點;

(2)影響閱讀效果的主要因素;

(3)閱讀課教學設計;

(4)成效與反思.

其中“(1)”是對閱讀文本的處理和分析，“(2)”是對閱讀者認知特點的討論和分析，然后在“(1)”和“(2)”的基礎上，我們提出一個閱讀的思維機制，“(3)”是在此機制上給出一個具體的教學設計，最后的“(4)”則是對整個課程的反思.

(1)理科閱讀的特點

1)理科對文本的解讀往往是有標準答案的

與文科不同，理科閱讀的最終理解結果會有唯一答案，因此這就給了我們一個判定標準，學生想的“對與錯”，這是一個終端的判定結果.但這并不是我們的終極追求.

2)理科閱讀的最終目的是建立模型或明確條件

理科閱讀是要從文字中抽象出情境，然后建立解決問題、解釋現(xiàn)象的模型，或者從中分析出所給模型的具體限定條件.這一切是為了將問題模型化，模型化的一個好處就是可以將其符號化，符號化其實就是抽象化的過程.在此多說一句，人類認識事物抽象化的過程可以簡單地分為兩個，第一個過程是從具體數(shù)目到抽象數(shù)字的抽象，比如1棵樹、1頭羊、1支筆到不代表任何具體事物的數(shù)字“1”，第二個過程是從具體的數(shù)字1,2,3,…到字母a，字母a可以代表任意一個復數(shù)域內的數(shù)字，這就完成了符號化，符號化就使得問題可以定量化，無論是解析的定量，還是數(shù)值計算的定量.

3)理科閱讀，思維要發(fā)散，行為要閉合

閱讀是一個“思維發(fā)散”的過程，也就是面對同樣的文本，不同人因為知識背景、認識水平不一樣，對文本的解讀是不盡相同的，但是理科要求必須要建立同一個模型，因此他的行為必須是閉合的，也就是落實到一個個具體的操作上，才能得到同一個模型.

下面我們給出一個具體的案例，闡述我們是如何處理文本的：如圖4所示，這是人教版《物理·必修2》中第6章第2節(jié)“太陽與行星間的引力”，這一節(jié)如果上成閱讀課，我們是這樣處理教材的，我們針對這3頁課文，提出以下幾個問題.

問題1：假設行星繞太陽的軌道是圓形的，試根據(jù)相關知識推導行星與太陽間的引力表達式.

設計意圖:看懂原文思路，找出關鍵信息，并能夠重復.

問題2：如果要驗證上述表達式是否適用于行星與它的衛(wèi)星之間，需要測量這些衛(wèi)星運動的哪些物理量？如何驗證？寫出相應的表達式.

設計意圖:在新的情境下(“行星-衛(wèi)星”)，深入理解文章的推導，能夠明確哪些規(guī)律是普適的，哪些規(guī)律是依賴情景特定條件的.

問題3：什么是“月-地檢驗”？為什么要做這個事情？目的是什么？具體如何進行？需要驗證哪些量之間的什么關系？

設計意圖:通過對從“太陽-行星”到“行星-衛(wèi)星”的推廣，結合具體可驗證的實例“地球-月亮”，再次加深對上述推導的理解.

小結:對該文本提出的上述3個層面的問題組(提出問題→建立理論→驗證理論)，恰恰反映了牛頓的思維歷程，即像科學家一樣想問題.

圖4 “太陽與行星間的引力”教材截圖

(2)影響閱讀效果的主要因素

1)抽象詞的出現(xiàn)

所謂抽象詞，簡而言之就是一句話說不清楚的詞.舉個例子：

【例1】一質量為m的小球從距地面高h處自由下落，并且與地面發(fā)生彈性碰撞，求小球與地面接觸過程中動量的變化量.

這是學生初學“動量”時的一道中檔題，它之所以是中檔題，原因就在于長度僅為50個字的題干中，就有3個抽象詞，分別是“自由下落”“彈性碰撞”和“動量的變化量”，如果把這3個詞的內在含義全部寫出來，寫在題干里，這道題可表述如下：

“一質量為m的小球從距地面高h處由靜止下落，下落過程中只受重力，小球與地面接觸過程中，反彈的速度與其落地的速度大小相等、方向相反，求小球與地面接觸過程中動量變化量的大小與方向.”

題中的3個過程分別對應“自由下落”“彈性碰撞”和“動量的變化量”，這樣雖然文字量增加到了88個字，但是閱讀難度卻降低了，因為占用大腦內存小了.

當然，這個題如果這樣寫，也可以降低難度:

“一質量為1 kg的小球從距地面高10 m處自由下落，并且與地面發(fā)生彈性碰撞，求小球與地面接觸過程中動量的變化量.”

也就是把抽象的字母變成具體的數(shù)字，學生會覺得具體，難度就降低了.因此,專業(yè)詞匯、用字母表示的量都是科學閱讀中的抽象詞.這是我們在教學設計中應當注意的.

我們的大腦擁有強大的糾錯能力，這個能力是建立在我們對母語太過熟悉的基礎上的，我們會自動糾錯到熟悉的那個詞匯上去，這也就是為什么會出現(xiàn)考試時讀題讀錯了的情況，物理中就有一個經(jīng)典案例：“A和B的總動量相同，A和B的動量總相同”，就是“總”的位置不同，卻造成了句子意思的大相徑庭，第一個“總”表示求和運算，第二個“總”是個副詞，表示程度.再比如“我們的大腦有擁強大的糾錯能力”，這句話如果不是仔細讀，你不會發(fā)覺寫的是“有擁”.那這種現(xiàn)象如何避免呢，就是反復逐字地讀和反復訓練.因為有了這個案例，可能大家就會對后面的所有例子都認真研讀了.

3)人的知識結構、能力水平和情緒狀態(tài)

影響閱讀效果的因素有3個，分別是“知識結構”“能力水平”和“情緒狀態(tài)”.“知識結構”決定了哪些文本可以讀，哪些文本不可以讀；“能力水平”決定了可讀的文本，他可以理解到什么水平，比如學生沒有極限的概念，那么他對瞬時速度的解讀就只能是停留在文字表面的.“情緒狀態(tài)”則決定了學生閱讀的效果，也就是說，即使是閱讀課，也要有相應的組織教學.

基于上述研究，我們嘗試給出一個閱讀的思維機制，如圖5所示.

圖5 閱讀的思維機制

對圖5做一個簡單說明：閱讀者從閱讀材料的文本中獲取信息，在頭腦中形成一個對文本初步理解的情境，但是這個情境往往是很復雜的，因此要進行簡化，以便突出主要矛盾，因此將情境轉化為一幅圖畫——示意圖，這個示意圖就可以跟頭腦中已有模型(這一點也從側面說明，閱讀課不能用于起始課)進行對比，如果與已有模型的相似度低，閱讀者就會重新回到文本再次解讀，如果相似度高，就會根據(jù)頭腦中的知識結構圖，選擇這個模型對應的規(guī)律，再根據(jù)從情境中找出的條件，綜合規(guī)律和條件進行關聯(lián)決策，最終完成運算操作，這里的運算操作應當是廣義的，既包括數(shù)學運算，也應該包括邏輯的演繹.

因為物理學科中有大量的程序性知識，因此我們根據(jù)這個特點，將程序性知識的學習過程“外顯化”——制成表格,如表1所示.

在明確曲塊中OTU個數(shù)后，利用Venn圖可以展示樣品之間共有或特有OTU數(shù)目，直觀地表現(xiàn)出樣品間OTU的重合情況。結合OTU所代表的物種，可找出不同環(huán)境中的共有或特有微生物。分析表明：在制曲不同階段，共計發(fā)現(xiàn)100個OTU為各階段曲塊所共有；在T0、T1、T5期，曲塊中特有OTU數(shù)目分別為10個、2個和28個；在T2、T3和T4階段，無特有OTU（圖4）。

表1 程序性知識的學習過程“外顯化”

將該程序性知識“牛頓第二定律”的思維操作外顯化，讓學生去完成這個表格，哪行表格完成不了，就說明他在這個思維環(huán)節(jié)上出了問題，他無法完成這個操作，就說明他還不具備這個能力.

再舉一個物理上的例子，這是2015年的北京中考題：

圖6 例2題圖

【例2】小林做“碘的升華”實驗時，用酒精燈直接對放有少量固態(tài)碘的碘升華管加熱，如圖6所示.發(fā)現(xiàn)碘升華管內出現(xiàn)紫色的碘蒸氣，小林認為碘從固態(tài)變成了氣態(tài)，是升華現(xiàn)象.小紅查閱資料發(fā)現(xiàn)：常壓下，碘的熔點為113.60 ℃，碘的沸點為184.25 ℃，酒精燈火焰的溫度約400 ℃.根據(jù)這些資料，小紅認為小林所做的實驗中，碘可能經(jīng)歷了由固態(tài)到液態(tài)再到氣態(tài)的變化過程，小林的實驗并不能得出碘升華的結論.

請針對小紅的質疑，設計一個實驗，證明碘能從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài).可以選用上述器材或補充必要的輔助器材.寫出實驗方案并簡要說明.

經(jīng)過一定訓練的學生會很快把目光聚集在“設計一個實驗，證明碘能從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)”這句話上.于是就根據(jù)這句話回憶相應的模型“物態(tài)變化”，如圖7所示.

從知識結構圖中發(fā)現(xiàn)，決定物質聚集狀態(tài)的物理量是溫度(注：其實還有壓強，但初中階段只討論等壓過程，因此暫不涉及壓強問題)，因此重新回到文本尋找與溫度有關的信息：“常壓下，碘的熔點為113.60 ℃，碘的沸點為184.25 ℃，酒精燈火焰的溫度約400 ℃.”于是將上述碘的特殊條件1：碘的熔點為113.60 ℃，碘的沸點為184.25 ℃，標在知識結構圖中，如圖8所示.

圖7 物態(tài)變化模型

圖8 根據(jù)第1個條件標示碘的沸點和熔點

題目還有一個特殊條件2：不出現(xiàn)液態(tài)碘，也就是不能發(fā)生熔化，如圖9所示，不發(fā)生熔化的條件是溫度低于熔點即可.于是我們就可以進行“運算”，找到一種可以控溫在113.6 ℃以下的實驗裝置——水浴.怎么想到水浴的呢？原來在初二上“熔化”這節(jié)課中，用過這個實驗方法，這就反觀我們的教學，初二的新課教學是否到位，初三的復習教學是否到位.

圖9 根據(jù)第2個條件進一步修改模型

下面再舉一個高考的例子，這是一道2000年的陳題，但是它卻把上述思維機制表現(xiàn)得淋漓盡致，我們來一起看一下這道題：

【例3】2000年1月26日我國發(fā)射了一顆同步衛(wèi)星，其定點位置與東經(jīng)98°經(jīng)線在同一平面內，若把甘肅嘉峪關處的經(jīng)度和緯度近似取為東經(jīng)98°和北緯40°，已知地球半徑R，地球自轉周期T，地球表面重力加速度g(視為常量)和光速c，試求該同步衛(wèi)星發(fā)出的微波信號到嘉峪關處的接收站所需的時間(要求用題給的已知量的符號表示).

大家讀過題之后，頭腦中都會有一個相應的情境圖，然后可以跟筆者的情境圖對比一下，如圖10所示.

但這是立體圖，并不好分析，于是我們分別沿著東經(jīng)98°面和赤道面各切一刀，就得到了2張圖，如圖11和圖12所示.

圖10 根據(jù)題意構建情境圖

圖11 沿東經(jīng)98°切面圖

圖12 沿赤道面切面圖

其中圖11是學生在數(shù)學課上熟悉的情境圖，已知三角形的兩邊及其夾角，自然想到余弦定理，圖12則是萬有引力問題中的常規(guī)圖，于是問題迎刃而解.

(3)成效與反思

閱讀，即能夠完成對信息的提取和加工，是程序性知識.閱讀能力是可以提高的，并且是有“路徑”可循的，比如將思維過程“外顯化”.我們自編教材，作為對傳統(tǒng)教材的補充，在編寫過程中注重“人-文”交互性，通過一定的技術手段實現(xiàn)，比如鏈接按鈕.

通過一年的教學嘗試，學生接受并初步掌握了閱讀的操作步驟.外在變化就是靜下心來讀題、審題，有了畫圖的意識，對于論述較長題目的畏難情緒有所降低.在一些題目較長，題意較為隱晦的題目作答上，學生的得分率有了明顯的提高.

進一步，應當再配合以合適的教學方法，合理運用講授、討論、對話的教學模式，激發(fā)學生的思考，將閱讀的效果深化并外顯.

1 劉如德.教育心理學.北京：北京師范大學出版社，2008

2 王邦平.贏在會學.北京：電子工業(yè)出版社，2012

2017-04-07)