高中物理教材中科学方法显性特征的文本分析_高中物理论文

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      一、问题提出的背景

      我国物理新课程不仅重视帮助学生掌握物理知识，而且越来越重视学生对科学方法的掌握。为此，近年来有很多关于科学方法显性化的研究和呼吁。所谓科学方法显性化是教材在隐性使用科学方法建立物理知识的基础上，通过标示所使用的科学方法、对科学方法的内涵进行阐述、组织学生使用和训练科学方法等手段，更加明确地、显性化地进行科学方法教育，引导学生掌握科学方法。

      那么，我国物理教材在科学方法显性化表征上做得如何？有哪些经验和不足呢？对此，本文进行了教材文本分析，我们相信该研究对于教材的编写和使用具有一定的借鉴作用。

      二、研究设计

      1.研究对象的选取

      本研究以人民教育出版社2010年版高中物理教材必修1、必修2和选修3系列为研究对象，共计7本教材，分析内容包含前言、各章节及习题等部分。

      2.研究方法与研究工具

      本研究主要采用文本分析法，编制数据分析记录表、对照分析教材进行统计分析。

      首先，确定科学方法的种类。文献研究发现，科学方法的分类标准不同、类目多样，本文主要参考邢红军老师的分类方法，并考虑到其他的一些因素做了补充，如在一般科学方法中加入科学探究法，在实验方法中加入近几年教材中新出现的计算机模拟方法，最后，一共解析出24种基本的科学方法。

      我们对这些科学方法查阅大量资料，以确认其准确、全面、相互不交叉（即不出现一种具体的操作被归入两个科学方法的情况）、定义规范、方便理解[1]。然后，我们以这些科学方法为指标对物理教材进行分析以确定每一类科学方法出现的次数和显性化程度，尤其注意在物理知识点的建立、引申和扩展中，以及“键”（知识点与知识点之间的连结处）位置[2]等要点处确认科学方法使用情况。

      其次，确定科学方法的体现方式和显性化水平层次。教材在处理物理知识时会体现相应的科学方法，通过文献研究和预调查，我们发现有以下四种体现方式：渗透使用，教材在讲解物理知识时渗透某种科学方法，但不明确指出其名称、不进行解释说明，该方式只是隐性使用，并没有进行显性化处理；命名，教材明确给出该种科学方法的名称；讲解，教材解释或讲解该科学方法，如解释科学方法的内涵、总结其特点、给出一般性定义、举例说明、给出使用注意事项等，便于学生理解和掌握；组织使用，教材组织学生使用科学方法解决问题或训练学生掌握该方法。

      上述方式表现出的显性化水平是不同的，我们把它们分为以下四个水平层次（见表1）：

      

      从表1可以看出：当教材只是隐性使用科学方法时，教材并没有进行显性化处理，称为零水平层次；水平一层次是在使用该科学方法处理物理知识时明确给出名称，但是不讲解其内涵、不训练使用该科学方法，需要学生自己体会总结或者查阅资料来学习，因此其显性化水平较低；水平二、三层次的显性化程度更高。本研究在解析教材时采用该指标体系来分析科学方法显性化处理的方式和水平。

      再次，编制文本分析表。本研究根据以上分析指标编制了“科学方法显性化分析记录表”（见下页表2）作为文本分析的工具。

      最后，整体分析教材科学方法显性化表征的系统性。循序渐进是教学的一个基本原则，也应该是评估教材编写质量的一个指标。由于本研究涉及整个高中物理教材，因此，本研究可以对高中教材编写的系统化进行分析。

      

      3.研究工具的信度检验

      对于本研究工具，研究者进行了信度分析，请三名物理教学论研究生分别独立使用该工具对同样的物理教材进行分析，发现三者一致性较高，按照“评分者信度”的计算方法，达到0.928，表明本研究工具具有较高信度。

      三、研究发现

      1.研究数据的呈现

      我们对人教社高中物理必修1、2和选修3系列共计七本教材进行分析，整体数据如表3。

      2.数据分析

      分析数据统计表3，可以得出如下结论：

      第一，各类科学方法在高中物理新教材中出现的总数目合计为950次，相比于高中物理知识点数量，次数非常多，表明教材编写时重视使用和体现科学方法。

      第二，从出现的次数来看，各类科学方法在教材中使用和体现的情况差别很大，直接定义法出现的次数最多（353次）。一般来说，当教材中出现新概念时，需要通过直接定义来进行解释，该数据表明我国高中物理教材中出现的新知识是比较多的，教材信息量大。教材体现图形图像法的次数排名第二（100次），表明教材注重采用直观、易读的方法来展示物理内容。其次为观察法（78次），表明教材在引导学生对生活现象、实验现象的观察、分析方面，较为重视。之后为归纳法（66次），表明教材比较注重引导学生思考、建构知识，逐渐改变了传统教育过于注重直接讲解灌输的教学方式。随后是比较法（46次），表明教材注重引导学生思考、辨析来建立知识。体现较多的其他科学方法依次是近似估算法（45次）、分类法（34次）、科学研究法（30次）、计算机模拟法（29次）和演绎推理法（27次）。

      

      这10种方法的总次数占85%以上，说明教材编写者认为这些方法是物理学中基础的方法，应该进行一定的科学方法教育。

      第三，从“显性化数目”来看，较为明显的依次是：图形图像法（42次）、科学探究法（22次）、计算机模拟方法（21次）、近似估算法（16次）和实验验证法（13次）。表明教材注重对这些科学方法加以显性化处理，试图引导学生重视这些方法。

      第四，从“显性化比例”来看，较为明显的依次是：科学探究法（73.33%）、计算机模拟法（72.41%）、实验验证法（56.52%），其他方法，如图形图像法、近似估算法、理想化模型法、理想化实验、控制变量法、比值定义法的显性化比例都超过了25%，表明教材在使用这些科学方法时注意加以显性化处理，试图引导学生重视该方法。

      第五，从“显性化水平层次”来看，各类科学方法的显性化水平层次是不同的。处于水平一层次的科学方法有2类，分别是理想化实验法和归纳法，表明教材在使用这些科学方法处理物理知识时明确给出了这些方法的名称，让学生了解。处于水平二层次的科学方法有2类，分别是等效法和其他类别中的反证法，表明教材对这些科学方法直接进行了讲解，这是在讲解物理知识之外直接讲解科学方法，便于学生理解该方法的内涵。处于水平三层次的科学方法有11类（参见表3第8列），表明教材注重组织学生使用这些科学方法来解决问题，这种训练更有助于学生体会、应用科学方法。其中，科学探究法、实验验证法、计算机模拟法、图形图像法和近似估算法等科学方法在教材中是多次组织学生使用和训练，表明教材更为重视这些科学方法的教育。

      第六，从科学方法显性表征的系统化设计来看，教材显得比较弱。数据显示有8种科学方法涉及四个水平层次（参见表3），教材对此进行了一定程度的循序渐进式或系统化的设计，主要表现在：先隐性使用、再讲解该科学方法的内涵、然后再组织学生使用该方法。可以看出，这样的系统化设计更有助于学生理解和掌握该方法。

      还有五种科学方法处于水平三层次的显性化表征，教材多次要求学生使用这些方法进行学习活动，但是始终没有讲解这些科学方法的内涵。从系统化设计的角度来说是有不足的，也就是说，如果能够先给学生讲解清楚这些方法的内涵，再组织学生使用更有利于学生掌握。

      3.本研究的结论

      通过对高中物理教材进行系统的文本分析，发现：我国高中物理教材在讲解和建立物理知识的过程中非常重视体现科学方法，蕴含着丰富的科学方法教育素材。从使用次数和显性化水平来看，教材着重体现的十四种科学方法（参见表3）。教材采用渗透使用、命名、讲解、组织使用四种方式来体现科学方法，其中，渗透使用只是隐性的，并没有进行明确的科学方法教育，而后三种则是显性化的表征。教材对不同的科学方法采用的显性化表征方式不同、水平层次也不同，有些给出了讲解、训练使用等方法教育的设计，不过在系统化设计上还有不足。

      四、本研究的启示

      根据本研究的分析结果，我们提出以下建议：

      第一，物理教材中的科学方法种类繁多，在教材编写和课堂教学时，可以考虑初中、高中、必修、选修等不同性质特点分出主次，对于各类方法应该区别对待。

      第二，鉴于科学方法类目较多，在教材中体现的次数也非常多，建议教材编写时注意提示师生，如可以在前言或者附录中给出科学方法分类，以及重要科学方法，便于学生整体把握。

      第三，对于一些重要的科学方法，如科学探究法、图形图像法、观察法、归纳法、控制变量法等，教材应该加以系统化设计，从隐性使用、到讲解该科学方法的内涵、然后再组织学生使用该方法，循序渐进、系统化的设计更有助于学生理解和掌握科学方法。

      第四，物理教材中蕴含着丰富的科学方法教育素材，应该引起教师的重视，教师在分析教材时不仅要重视其中的物理知识体系，还要善于挖掘其中的科学方法，重视科学方法的教育。

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