改造习题模式 提升训练理念

1改造习题模式提升训练理念黄劲松（上海市建平西校200120）摘要：传统的“习题文化”所给予学生的仅仅是对现有命题模式的一种适应。新的习题观倡导习题以面向人的生成性活动为旨趣，强调：1．习题内容以人的活动为中心。２．习题形态指向多种表征方式。3．习题程序要关照人的解题心理。关键词：物理习题；对话；生成性在当前教学以转变学习方式为特征，强调倡导自主、合作、探究学习的同时，改造传统习题模式，提升训练理念，成为当下物理教学创新领域中一个十分迫切的任务。一、对传统习题模式的分析某地物理中考有这样一题：弹簧秤下挂一长L=20厘米的长方体物体，弹簧秤的示数为F1=27牛，在物体下方放一装有水的容器，容器的截面积S2（壁厚不计）是物体横截面积S1的3倍，当物体有2/5体积浸入水中时，弹簧秤的示数为F2=23牛。求⑴该物体的密度。⑵物体未放入水中与物体有2/5的体积浸入水中，水对容器底的压强差。现把命题与解题的思维活动概括列表如下：习题元素命题活动解题活动语境构造语境：复制教材“浸没在液体里的物体也要受到浮力”的演示情景。教材图略。解读语境：以语言描绘为线索，复现用弹簧秤测浮力大小的实验技能，其结果是提取解题需要的表象成分：物体在水中视重减小。确立以浮力为核心的思维范畴。语言主要由观察词项构成：弹簧秤、装水容器、物体。赋予语称对象以实在意义。数据从习题编制的角度来看，通常是先预设问题目标，然后假设情景，最后注入数据。阅读文本，拾取数据并与表象合并，形成数形相互证实的关系，即理解文本。目标用“数”表征密度和压强差。导致结果产生的公式推理。美国耶鲁大学心理学家R∙J∙斯腾伯格的成功智力论提出，用以达成人生中主要目标的智力构成是三部分：其一是分析性智力，强调比较、判断、提取和记忆；其二是创造性智力，强调发现、创造、想象和推理；其三是实践性智力，强调交流、合作、评估和应用。我们把以上表格中在四种元素支配下的学生活动简而概之，可以看出，以“语言”和“语境”为背景的刺激，生成表象和想象成分；以“数据”为线索的提示，形成短时记忆中的贮存（数形合并）和提取（物理公式、解题程序）；而以“目标”所导向的活动则演化为概念间关系的推理过程。因此解答本题所依赖的是记忆、想象和推理，至于解题中的发现与创造，交流与评估等成功智力的其它构成，则被以“不易量化评价”的理由而为传统命题屏弃。_____________________________2解题的实质是对话。学生解题的过程正是“解题者命题者”以符号为中介的交流与沟通。习题的内容（物理事实、规律和方法）、形态（物理情景表征方式）和程序（习题元素的组织形式）是构建对话意义的关键。传统物理习题编制正以几近流程化方式提纯和过滤现实世界，造成了习题中过于简化的事实和非生活化的情景，学生对命题者的“回话”被迫以记忆的提取、课堂的重复和推理方法的复制来进行，作为一个具有完整生命表现形态的个体，其活生生的体验和问题解决的独创性被隔离在外。大量类似的命题与解题，造就了学生智力发展的不平衡性，这样的“习题文化”所给予学生的仅仅是对现有命题模式的一种适应。二、确立以面向人的生成性活动为旨趣的习题观我们需要改变传统的思维方式，重新审视作为教学资源的习题，以关注人的生命的高度，运用生成性思维方式，构建一种新的习题理念。1．习题内容以人的活动为中心。人在物质世界中的活动构成了人的生活，习题内容要反映人的活动方式就要撷取现实的活动片断，包括感受和情绪。学生解读语境的过程是对活动主体的观察、倾听而不断获取情感体验的过程，是对伴随着主体活动的真实世界的选择、重组的过程，也是解题者个人经验、内心世界不断生成的过程，从而完成由现实世界到自我世界再到物理世界的转化。例如（习题附图已删除）：文汇报2001年4月4日发表了—篇短文。美国军用侦察机撞击我军用飞机的过程这三幅照片表明，美军用侦察机损伤部位都在飞机左前方，这说明美机是在与我军用飞机同向平行飞行中突然大动作向我机方向转向，撞击我飞机，致使我飞机失控坠海。首先，美机左机翼外侧撞击我飞机，美机机翼下的天线损坏。然后，美机左二发动机螺旋桨撞击我机，美机螺旋桨受损变形。最后美机机头撞击我飞机尾部后，机头雷达天线罩脱落。三图中(1)为美机对我机第一撞击点，(2)为美机对我机第二撞击点，(3)为美机对我机第三撞击点。（新华社发）(1)阅读上面短文，要求从中找出三个跟物理知识密切相关的物理名词、短语或句子，并分别写出涉及到的物理知识(概念、规律或名词)，填入下表的空格内。短文中的物理名词、短语或句子涉及到的物理知识例：撞击力是物体对物体的作用(2)假如拍摄这三张照片的照相机镜头的焦距不变，拍摄哪张照片时照相机离飞机最远?本题以新闻报道和现场图片为背境向学生讲述了一个发生在我国南疆的真实事件，事件以忠诚、献身和国家安全为主题，夹带着责任、正气和民族气节，直落学生心田，实现了解题活动中人的身心发展的“增值”。本题尝试用新闻语言代替物理学科专用术语碓砌的叙事方式，对学生业已习惯的语言环境形成挑战，学生由过去的“情景问题”二元解题推理变为“事件情景问题”的多元操作，其间力的概念、规律以内涵、潜隐或“伪装”方式镶嵌在撞击事件全程中，形成一个现实、此在、方法与模型的“场”。解题活动既包涵与原有力的认知经验的交感，又要与新进入的事件互动，新旧信息交感互动的结果，产生概念重建——对物体间力的作用的重新认识。学生最终获得情景关联记忆，实现了解题中的认知“增值”。物理习题以活动立论，随着人物活动场景的转移，物理事实不断更迭，过程不断展开，“来自不同方向的主题通过非线性、多维度的穿越”，形成与解题者多角度多层次的交流和对话，实现了复杂环境下运用知识的可能性。3２．习题形态指向多种表征方式。习题形态是指习题内容的表征形式。物理习题的教育目标决定了习题内容表达功能的两重性，一是传递性，二是生成性。习题形态不仅决定内容传递的准确性与可靠性，同样也影响着解题的“对话”质量，包括思维方向、解题策略和个性化解题方法的生成。有鉴于此，笔者以为物理习题的表征形式应该与语文教育及信息技术的初步方法结合起来，方法有：叙事习题表述要部分的体现出五个“Ｗ”，即什么(what)，谁（who），哪里（where），时间（when），怎么样（why）。例如：上海音乐厅位于人民广场南端，占地约1200米２。2002年，市政府在市中心综合改造规划中决定对音乐厅进行保护性迁移，质量约5800吨的音乐厅将被向南平移66米，并整体抬升3.4米。整个工程分以下步骤：首先将其与原基础“分离”，并置换到一个可以移动的、由钢筋混凝土浇注的“托盘”上，“托盘”质量达1800吨，相当于在音乐厅平面范围内整浇一块550毫米厚的钢筋混凝土板，使用千斤顶对音乐厅顶升；平移时推力可达2×107牛。请根据这些信息，求出两个有关的、不同类的物理量。可见，物理叙事是把曾经发生的、已经不在场的事件平铺直叙的“再现”出来，通过五个“Ｗ”把部分串联成整体，再以开放的问题为纽带，使今天当前的学习者介入其中，以便对事件重新组织，并作出合乎实际的判断、分析、选择、评估、预测和定性定量的解释。物理叙事要客观、详尽、准确和全面，以便学生能真正体验物理学科在实际决策中的工具性价值。短语习题表述要巧借成语、俚语、诗词的简洁、流畅与鲜明的节奏感来展现主题，触发联想，生成情景，获取体验。从严格意义上讲，任何短语都不具有作为物理习题所必备的四种元素，而短语的这种特征正是它区别于一般习题的优势所在。短语提供的只是零碎的线索，朦胧的架构，意向性场景，它需要的是灌注和输入。学生加工短语的过程，实际上是对短语原有喻意的剥离，再生成活动、事件、人物、地点、情节、概念、关系和问题等诸项元素注入，最后运用物理概念、规律进行自洽性解释。生成性是物理短语最具有意义的一个特征。例如：“剥离”后的短语意义完全开放。不同学生源自各自的知识、经验和观点，从不同角度和时间中理解它，不但语言风格、因果关系有所不同，甚至事件性质、物理模型也可能相反，短语的意义在时间中流动而未定。这是一个多种视界融合与启发的过程，也是教学以尊重个性的方式充分展开的过程。图片习题表述要借助图片的引导功能——习题内容或主题主要由图片生成，文字和符号只具有问题提示或附加线索的作用。这种安排有：采撷生活画面，提供组合图片，学习者自主作图与分享。例如，图1中的俄罗斯男孩何以能在涅瓦河“水上行走”呢（图片来源于《解放日报》2003年10月1日）？就解题而言，图片配备的文字材料没有实际意义，所有已知只能从图中读出。学生围绕问题对图片加以取舍，从中抽取出河水、球状物和“行人”重构出习题情景，再从千里之堤溃于蚁穴《韩非子·喻老》：“千丈之堤，以蝼蚁之穴溃”。小事不注意就会出大问题。①当江河出现长时间高水位时，会发生散浸、管涌等险情。这是由于液体的压强与深度成正比……。②排除管涌险情的方法是在管涌出口围堰蓄水反压，减小堤内外水位差，以减小压强。短语来源喻意注入、解释、决策4球状物能增大Ｖ排的角度出发，联系阿基米德原理给予说明。学生解题的思维活动，除相应增设情景转换外，原情景传达出的生活态度，独具匠心的项目设计以及烂漫浓郁的俄罗斯风情，无不越过图片本身的新闻价值和科学范畴，影响和左右着解题人的心理格局。或者提出新的问题，诱使解题者作出二次转换——对自己建构的习题情景的再转换，譬如提出：怎样使男孩由球状内行走变为球状外的水上行走呢？你有几种办法可以实现？如果解题者在好奇心驱使下，能实际进行类似的水上运动，那么这种解题方式就不仅限于“单纯的思维”，更是技能与智能的挑战，它带给学生的可能是刻骨铭心的体验。由此可见，“图片”之优于“文本”的地方在于它所蕴涵的“思维驱动机制”，它使图片在习题中的功能突破了激发兴趣，丰富表象等传统视野，而同时兼具培养能力、引导活动、促进自学等功能。表格我们强调物理习题的表格形式，是因为表格作为通俗化的信息结果已经成为现代社会不可或缺的工具。在制表、填表、读表中实现信息的记录、吸收和转换，成为现有物理知识和学生未来工作环境相链接的一种方式。表格展现的纵横关系，独特的数据表征模式，问题解决的思想方法及其在自然科学研究中具有的普遍意义和思想价值终将引导和产生新的学习方式和内容，导致概念的发展及意义的深化，获得新的建构。例如：图2为课本“比热”一节的实验装置。100克水和100克煤油分别放在酒精灯上同时加热，观察到煤油的温度升得比水快。某小组同学认为，该实验装置很难保证两只酒精灯在相同时间里供给相等的热量，于是对实验进行了改进：把烧杯改成试管分别装入等质量的水和煤油后同时放入沸水中，如图3。这样相同时间内沸水将向水和煤油提供相同热量，可以使实验更准确。新的实验结果如下表。时间(秒)0234691325486190130T水(℃)102030405060708085909598T煤油(℃)101521273442506071808692∆T水:∆T煤油21.81.761.671.561.501.401.231.141.121.07水浴实验表明水的温度升得比煤油快。难道是课本实验误差较大而导致错误结论?还是新的实验中蕴涵着什么规律?其实，课本中的实验是存在误差，这是因为两个实验装置难以完全相同，但这些误差并不至于使实验结果发生错误。导致实验结果出现逆转的是传热方式的差异。课本中的传热起主要作用的是对流，而水浴实验主要由传导交换热。水的传热系数是煤油传热系数的近4倍，这是水温上升较快的主要原因。从表格发现，开始时∆T水:∆T煤油＝２:１，而后逐渐趋向１:１。这是因为传导的热量不仅跟传热系数有关，还跟液体内外的温差有关。分析表明该小组提出的实验方案是不可行的，是失败的，但这些同学敢于提出异质构想，通过实验检验猜想，引用表格加工数据，并在动手实践中获得新的认识，其行为本身的影响，已超出了知识的价值。由此还可看出表格在帮助人们从相类现象和过程中捕捉细微差异并由此展开更深入的探讨中所发挥的作用。物理习题采用表格法正是为了让更多的同学尝试和体验表格的这种信息化特征。3．习题程序要关照