在习题教学中实现“知识与技能”目标的探讨，本文主要内容关键词为：习题论文,技能论文,目标论文,知识论文,教学中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
习题教学是高中物理教学中出现频率很高的教学形式；在现行高中物理教学中，师生对此十分重视。在实施新的课程计划时，如何在习题教学中实现三维目标，是必须考虑的问题。本文探讨在习题教学中实现“知识与技能”目标的问题。
一、“知识与技能”目标概述
现代认知心理学将知识分为陈述性知识和程序性知识。陈述性知识是关于“是什么”的知识，包括各种事实、概念、原则和理论等，它在人脑中是以命题和命题网络的形式存在的。程序性知识是关于“如何做”的知识，包括如何从事并完成各种活动的技能，它在人脑中是以产生式和产生式系统的形式存在的。绝大多数陈述性知识是可以言传的，比如物理概念、物理规律等内容；而很多程序性知识则是不能言传的，比如物理的一些解题技巧。陈述性知识与程序性知识的获得是学生学习过程中两个连续的阶段。最初，学生获得的通常是一些陈述性知识，经过大量的练习，这些知识具有了自动化的特点之后，就变成了程序性知识，使学生形成了必要的基本技能。由此可知，目标中的“知识”是指陈述性知识，“技能”是指程序性知识，实现这一目标的过程也就是知识建构的过程。
二、解题活动导致“知识与技能”目标实现的可行性
解题属于现代认知心理学中的“问题解决”的范畴，它与知识建构是两种不同的认知过程。那么，解题活动是如何导致知识建构的呢？原来，解题的过程需要学生运用自己原有的知识经验，将当前的问题情境同化到已有的经验结构中。而原有知识的运用并不是原封不动地套用，学生需要针对当前的具体问题，对原有的知识做一定的调整改变，即原有的知识经验会顺应于当前的问题情境。解题活动中的“同化”与“顺应”恰恰是知识经验建构的机制所在，恰恰在这一点上，解题活动与学生的知识获得过程得以相通。因此，通过解题活动实现“知识与技能”目标是可行的。
三、习题教学中实现“知识与技能”目标的基本途径
与解题活动密切相关的教学过程是习题教学，因此可以通过习题教学实现“知识与技能”的目标。下面结合笔者的教学实践，谈谈具体的途径。
1.通过解题巩固所学知识
物理解题的第一步是要根据物理定义和概念去理解题意，分析已知条件和求解要求；第二步是依据物理规律列式、作图或作文字解答。由于解题的每一步都离不开所学的物理知识，所以解题既可作为对原有知识、技能的应用，同时可以巩固相应知识的记忆保持，提高相应技能的熟练化程度。可以说，传统教学在新知识习得后所安排的习题在很大程度上就是发挥着这样的作用。
比如，质点的概念对初学者来讲较为抽象，教材上定义为“有质量的点”。由于缺少一个“有质量的小而又小的客观物体”，不论教师用多少种事例作多么形象生动的讲解，学生对质点概念的理解还是不一定很深入。对此，可设计如下对比练习。
【例1】练习(1)：一条隧道长500m，一辆长为300m的火车以40m/s的速度通过这个隧道，求需要的时间。
练习(2)：杭州到上海的距离为175km，一辆长为300m的火车以40m/s的速度从杭州到上海，求需要的时间。
练习(1)的求解并不难，由于火车的长度相对隧道长度不能忽略不计，火车不能看作质点。练习(2)中，若要精确研究，问题就会难于解决，因为火车出杭州或进上海，到底是车头出或进，还是车尾出或进？同样，出杭州和进上海，是出杭州的哪里，进上海的哪里？很显然，学生会很清楚，这些不是问题所强调的，也就是说火车及城市的形状、大小都可忽略，它们都被看做了质点。
通过这组习题的求解，将质点的概念与具体的解题活动联系起来，质点这一陈述性知识转变为程序性知识而存储起来，并随着运用次数的增加，学生运用起来会更加自动化。
2.通过解题整合所学知识
知识在头脑中不是孤立存储的，而是相互间形成联系的，我们称之为系统化的知识。系统化的知识以命题网络和图式两种方式表征。学习心理学家认为，系统化的知识是影响问题解决的重要因素。然而，对于学科知识，不是每个学生都会主动地将学习过的相关知识有机的组合起来，即使自己组织，也未必组织得合理。因此在巩固练习和阶段复习时，教师可以精心设计一些有坡度、有联系的物理习题，引导学生根据题目提出的一系列问题，把所学的零碎知识沟通起来，理清知识的脉络体系，揭示知识间的内在联系，形成更为整合、更为融会贯通的知识结构。
比如在“交流电”章节复习时，可设计这样的一道习题。
【例2】图1所示是一个交流发电机的示意图。线框ABCD处于匀强磁场中，已知AB=20cm，AD=10cm，B=1T。线圈匝数n=100匝。线圈电阻r=5Ω。外电路负载电阻R=5Ω。线圈以600r/min的转速匀速转动，问：
图1
(1)从图示位置开始经过
时，感应电动势的瞬时值为多少？线圈受到的磁力矩多大？
(2)电流表和电压表的读数多大？
(3)从图示位置开始转过30°角的过程中通过电阻R的电荷量为多少？
(4)若在R两端并联一电容器，为使电容器正常工作，电容器的耐压至少为多少？
学生运用电动势、电压及最大值、有效值、平均值、瞬时值等概念解答这些问题，不仅达到巩固、深化知识和提高解题技能的作用，而且经过反思归纳理清了这些概念之间的联系，起到对知识系统化的作用。
3.通过解题建构新的知识
(1)引入新知识
一个有经验的教师，在教学中非常注重新知识的引入，其中很重要的一点是建立新旧知识的联系；物理习题就是架设新旧知识之间的桥梁之一。在教学中若能巧妙设计物理习题，引起学生的认知冲突，在思想上产生强烈的疑问，将学生引入到新知识的情境之中。通过旧知识与新问题的联系，找准新知识的生长点，展示知识的发生过程，促进学生原有知识结构的调整和改建。
比如在“全反射”一节的教学中，教师往往直接通过实验引导学生发现全反射现象，然后再归纳分析。这样教学，虽然能完成对知识的讲授，但学生对知识发生过程缺少足够的体验。为了改善，笔者精心设计了一组有序问题，创设引起学生强烈认知冲突的情境，取得了很好的效果。教学设计如下。
【例3】当一束光线入射到折射率为
的玻璃中，
学生通过解答前面三个小题，并作出相应的光路图，达到复习折射定律、光路可逆等知识的效果。但当学生解得第(4)小题的答案为
，并试图作光路图时，却遇到了困难，因为不存在这样的折射光线，难道是折射定律错了吗？还是……
经过讨论，排除了折射定律本身的原因，猜测可能是光的传播本身发生了变化。为验证猜想，通过实验进行探究，最终发现全反射现象。同时，结合实验与习题的解答得出发生全反射的条件。整个过程，学生运用已有的知识经验解题，解题过程又引发新问题，对新问题的解决又使学生获得了新的知识。
(2)建构原理性知识
对物理知识的教学，不能仅靠教师的讲解和学生的复诵；特别是对一些抽象的物理知识，教师要引导学生理解其本质内涵。一个有效的教学手段就是精心设计有关的习题，通过求解，学生可以基于对问题的分析，建构起原理性知识，形成对某种概念、规律和关系的理解。解题的过程意味着由疑惑不解到理解洞悉，由不确定到确定，由含糊到明确，解题的结果就在于获得此问题的答案，答案本身就是所要建构的知识。
比如对“竖直上抛运动”的认识，学生习惯于对它进行分段理解，很难将整个过程看作是一个匀变速直线运动。在教学中，笔者通过精心设计习题让学生解答，很好地突破了难点。教学过程设计如下。
【例4】竖直上抛一物体，初速度为30m/s，求：
①求出物体在、1s末、2s末、3s末、4s末、5s末、6s末、7s末的速度，并将结果填入表1。(
)
表1
②在图2中作出v-t图（设竖直向上方向为正方向）。
③根据作出的图像，写出图像的解析式。
④结合图像及得出的解析式，你可以得出什么结论？
教学过程：
①学生通过计算，可得到如表2数据；
表2
②画出竖直上抛的v-t图，如图3所示。
③根据图3，写出图像的解析式为
v=30-10t
图2
图3
④从这一例子推向更一般情况，竖直上抛的规律可写为
由此可见，竖直上抛运动的全过程可以被看做是以初速度为
，加速度为-g的匀变速直线运动。
学生运用掌握的知识与技能逐步解决了一个个子问题，这些子问题的解决最终导致了新知识的建构；其实质是完成了从程序性知识出发到新的陈述性知识的获得的过程，这样获得的知识将更具有生命力。
(3)提高解题技能
学习心理学家对专家与新手的解题技能进行了对比研究，发现专家能快速解题的主要原因是专家记忆里储存着大量的基本知识和解决问题的实际经验，这使他们形成了众多自动化的解题技能。同时，在他们的记忆里形成了有组织的“案例”，一个案例成为解决一类问题的图式。他们更广泛地使用“类推”策略，从记忆中寻找相似的“案例”，并应用其中的解题方法。而新手却匆匆选择一个方法，然后用大量的时间去尝试解题。因此，解题教学要努力通过学生的解题，让学生获得大量的问题的图式，形成相应问题的解题技能。
比如对于“多过程”问题，学生不容易解决；为了形成这类问题的解题技能，可设计如下练习。
【例5】练习(1)：一个质量为60kg的运动员，从离水平弹性网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为1.2s.若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小。
练习(2)：如图4所示，一长为l的轻绳，其上端固定，下端系一木块，木块质量为M，离水平地面高度为h；一质量为m、初速度的子弹水平射穿木块后水平射程为x。求木块能到达的最大高度。（设木块未与天花板相碰）
图4
练习(3)：如图5所示，斜面倾角为θ，质量为m的滑块（距挡板P的距离为
）以初速度沿斜面上滑。滑块与斜面间动摩擦因数为μ。若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失。求滑块停止时经过的路程。
图5
三个问题展示了三个不同的情境，但它们之间存在共性：问题都涉及多个物理过程。学生通过解答第(1)、第(2)个问题，从中体会到解决多过程问题的基本技能：过程分段法。对于第(3)个问题，先让学生用过程分段求解，然后引导学生发现过程整体的求解方法，再让学生对比两种方法以体会出过程整体思想在解决多过程问题中的优点。整个教学过程，学生利用已有的知识经验解题，并比较、体会在三种相关的情境下多过程问题的处理方法，最终形成解决多过程问题的图式，并在记忆中存储这些“案例”，解题技能得到提高。
四、实践与反思
传统的习题教学也很关注“知识与技能”目标，但由于过去的做法试图从量变到质变，不惜步入“题海”的漩涡，最终只是在知识巩固方面略有成效，而在其他方面收效甚微。过去的经验教训告诉我们，单纯的解题并不能自动地、必然地导致新知识的建构。通过实践，笔者认为要实现这一目标，要有两个必要条件。
1.习题训练的有序性
有序性要求习题训练时必须精心设计，而不能东一枪西一炮。其基本要求是：根据教学内容和教学目标的需要，研究每个习题的功能，设计和编排几个适当的习题，从探讨这几个习题的过程中吸收了一些物理知识和思想方法，真正体会到物理知识的产生过程，从而获取新的知识与技能。另外，要注重发挥整体大于部分之和的功效，提高和优化学生的物理思维品质；从简单到复杂，从浅显到深入，通过相关习题的解答，完善学生的知识结构，提高学生的解题技能。
2.解题活动的反思性
在解题中形成的知识与技能常常隐含地存在于解题过程之中。为了达到有效建构，学生需要监察、回顾问题的结构特征及解答过程，再现、抽象、明确其中的要义，概括出知识与技能。而且，学生需要按解题的逻辑关系，将所涉及的知识与技能联系起来，形成良好的知识结构。另外，反思性活动还将问题的特点与相关的知识联系起来，与解决问题的思路、策略联系起来，形成相应的问题图式，获得解决该问题的知识与技能。