马北河 温榆华 刘奕江 徐 燕

(1.广东省广州市海珠区教育发展中心,广东 广州 510310；2.华南师范大学物理与电信工程学院,广东 广州 510006;3.广东省广州市第86中学,广东 广州 516400;4.广东省广州市第五中学，广东 广州 510220)

知识结构化视角下物理教材的比较分析*
——以“运动的描述”为例

马北河1温榆华2刘奕江3徐 燕4

(1.广东省广州市海珠区教育发展中心,广东 广州 510310；2.华南师范大学物理与电信工程学院,广东 广州 510006;3.广东省广州市第86中学,广东 广州 516400;4.广东省广州市第五中学，广东 广州 510220)

本文主要从章节设置、知识安排顺序、科学研究方法和知识结构四个方面对国内外物理教材进行分析。在知识结构化的视角下，建议教师整合各版本教材，用活教材，更好地向学生揭示物理知识的体系，以促进学生形成良好的认知结构。

知识结构化；教材分析；高中物理

1 引言

美国心理学家和教育学家奥苏泊尔提出：学生的认知结构是从教材的知识结构转化而来的，好的教材结构可以简化知识，可以产生新知识，有利于知识的运用，教材是知识的呈现，是学生学习的材料，是教师教学的材料。若教师能整合各版本教材、用活教材，合理地向学生揭示知识的结构，将更有效地促进学生对学科知识的理解和运用。因此，从知识结构化视角下分析各版教材，进而活用各版教材，以促进学生对知识的结构化理解十分重要。

2 知识结构化的概念界定

知识结构化是指把所学的知识划分为不同的部分或归入某种更大的范畴，在头脑中组织起来，形成知识组块，进而形成良好的知识结构。物理知识结构化的目的就是为了形成良好的物理认知结构。在物理知识的学习过程中，通过教师的教和学生的学，物理知识结构完全可以转化为学生的物理认知结构。

3 国内外物理教材对比

国内的教材选取广东教育出版社和人民教育出版社的高中物理教科书必修1为分析对象，国外的教材选取美国主流教材《科学发现者：物理原理与问题》上册为分析对象。以“运动的描述”这一章为例，从章节设置、内容呈现顺序、科学研究方法显化、知识结构图的角度进行对比分析。

3.1 章节对比

从章节设置对比如表1所示，在章节设置的内容上看，粤教版和人教版的内容较为相似，差异体现在粤教版打点计时器安排在“速度”之前。在美国教材的“运动的描述”这一章中，未设置加速度的内容，也未涉及打点计时器的介绍和运用。相应地美国教材介绍了运动图，从思想和原理上来说，运动图其实就是打点计时器的抽象。

表1

3.2 内容呈现顺序对比

奥苏泊尔认为有意义学习是对学习材料和对学生已有认知结构的双向交互。当学习材料自身具有逻辑意义，且符合学生的认知特点时，会有利于学生的知识构建。因此，分析教材的知识内容呈现顺序很有必要。

表2

从知识点呈现数量上来说，人教版数量最多，资源最为丰富。从顺序上来说，三个版本教材存在较大的差异，以质点和参考系和坐标系为例，人教版的安排是质点—参考系—坐标系；粤教版是参考系—质点—图像—坐标系；在美国教材中，顺序则为质点—坐标系，不介绍参考系。就粤教版进行分析，参考系在质点前更符合学生学习最近发展区的理论，因为学生在初中已学习了参照物的概念。而人教版先介绍质点，再学习参考系和坐标系更符合学科逻辑结构。

3.3 科学方法呈现对比

我国高中物理课程的培养目标是进一步提高学生的科学素养，满足全体学生的终生发展需求。古语云：“授人以鱼，不如授人以渔”。因此，在教学中将科学方法显化也十分重要，表3是各版本教材关于科学方法显化教育的对比。

粤教版和人教版教材都以方框的形式呈现了理想化模型这一科学方法，美国教材除了理想化模型外还呈现了等效方法，具体体现在“描述运动的方法有很多种：文字、图像(图示)、运动图、数据表以及位置—时间图像等等。这些表示方法都是等效的”，等效方法是解决物理问题的重要方法之一，这一方法在人教版和粤教版中均有隐性的体现，如描述运动可用文字法和公式法。

表3

3.4 知识结构图呈现对比

美国著名心理学家布鲁纳认为：“获得知识，如果没有完整的知识结构把它们联系在一起，那么多半是遗忘的知识。”知识结构化有利于学生对知识的记忆，只有粤教版在章末设置了知识结构图(如图1)，笔者建议教师要有意识地加强知识结构化的教学，强化学生对知识的加工。

图1

4 总结与讨论

总结以上分析，粤教版的章末结构图是一大亮点，美国教材则将科学研究方法显化，而人教版的知识内容比较丰富。

西南交大附中的马淑琴老师认为：每节课的教学中都应贯穿结构化知识的观念，不断强调,不断强化,这样在每一章结束时，教材的知识结构在教学中已经反复多次,应掌握的知识点在学生的头脑中织成了知识网，形成了结构化知识。从知识结构化的角度看，教师应当熟悉教材的逻辑结构，把握知识的呈现顺序；深入了解学生原有的认知结构，准确把握教学的起点，巧妙进行教学的设计，以促进学生的知识构建；指导学生依据知识间的内在联系归纳总结，主动构建知识结构化框图。

[1] 王晓艳.中学化学知识结构化策略的研究[D].山东师范大学,2010.

[2] 周长春.整合各种版本资源 用活粤教版物理教科书[J].课程教学研究,2012,(1):70-73.

[3] 贺江江.高中生物理认知结构测评及优化策略研究[D].陕西师范大学,2014.

[4] 马淑琴.在课堂教学中强化知识结构——高一物理教学的一点尝试[J].广西师范大学学报(自然科学版),2000,(S2):199-201.

* 本文系广东省教育科研“十二五”规划2015年度研究项目“中学物理知识结构化教学策略实践研究”(课题批准号：2015YQJK009)的阶段性成果。