用陳述化語言表達程序性知識的策略學習*

汪欣

(廣州市執信中學 廣東 廣州 510080)

在高中物理教學中存在這樣的現象：課堂明明剛講過的問題學生依然不會；重復講過多次的問題也仍然出錯，這讓教師感覺困惑；課堂明明聽懂了，課后還是不會做題；公式明明記住了，習題還是不會做；時間確實多花了，效果還是不理想，這讓學生也感困惑.為什么在教師預設的教學目標與學生認知之間會出現這么大的差異呢？

當代認知學習理論對知識的分類認為：知識包括陳述性知識、程序性知識和策略性知識，對于上述現象是否可以理解為：當我們的學生只是在大腦中儲存了陳述性知識，比如物理原理、定律、定義，這些關于是什么、怎么樣的事實知識，卻不能表征出“怎么辦？如何做”等程序性知識，也不善于利用策略性知識指導自己如何表征問題的整體知識情境[1]，這樣就出現學生即使掌握了足夠的基礎知識但仍不會解題的現象.

程序性知識是自動運動的，是以非語言的形式儲存在大腦中，在教學設計中教師需要思考如何將直覺的程序性知識用陳述化的語言表達出來[1].

下面以筆者在高三電磁學復習課的教學實踐為例，談談如何在習題教學中將程序性知識轉化為陳述性知識進行授課，以期提升學生解題能力.

1 練習先行調動原認知中的知識和經驗

教學不一定非要是講授式的或灌輸式的，可以進行某種形式的預習或引導學習體驗[2].在高三復習課中，教師的主導作用是進行道路鋪設的作用，利用經驗創設合適的問題情境，給予學生思考的空間，促使學生有效調動原認知結構中與此訓練相關的學科知識和做題經驗.

【例1】如圖1所示，板間距為d，板長為4d的水平金屬板A和B上下正對放置，并接在電源上．現有一帶電的質點沿兩板中心線以某一速度水平射入，當兩板間電壓U=U0，且A接負時，該質點就沿兩板中心線射出；當A接正時，該質點就射到B板距左端為d的C處．重力加速度為g，不計空氣阻力．

圖1 例1題圖

(1)求質點射入兩板時的速度；

(2)當A接負時，為使帶電質點能夠從兩板間射出，求：兩板所加恒定電壓U的范圍(結果用電壓U0表示)．

解答本題，學生應該已具備如下3種類型的知識.

陳述性知識：平行板電容器場強的計算公式、電場力大小的計算公式以及方向的判斷、類平拋運動的分解等.

程序性知識：如果A接負，沿兩板中心線射出，那么重力等于電場力

電場力方向向上，因此質點帶正電，重力不可忽略不計；

如果A接正，質點射到B板距左端為d的C處，那么重力和電場力之和提供偏轉的加速度

質點做類平拋運動，分解為：水平方向做勻速直線運動，公式表達為v0t=d；豎直方向做初速度為零的勻加速直線運動，公式表達為

如果A接負，為使帶電質點從兩板間射出，由于射出位置的不確定性，那么就需要將不確定的情境明確化，分情況求解臨界值.

如果質點恰好從下板右邊緣射出，那么滿足

2d=v0t

由此求出電壓U1最??；

如果質點恰好從上板右邊緣射出，那么滿足

2d=v0t

電壓U2最大.最后確定電壓范圍U1≤U≤U2.

策略性知識：如果質點能在平行板電容器中沿著垂直于電場力方向做勻速運動，那么就要考慮重力平衡電場力的情況，由此確定重力是否能夠忽略不計.如果質點穿出平行板的位置不確定，那么就要將不確定的、模糊的情境具體化、明確化，以假設的方式進行具體的計算和討論.

給學生自我練習，可以有效地對已有知識進行提取和呈現，通過學生展示書寫過程，陳述和解釋做題步驟，訓練學生有意識地將程序性知識以語言的形式進行表達，這樣學生對知識的理解會更深刻，從而清楚認識到自己到底掌握了哪些知識或還沒有掌握哪些知識，從而產生解決問題的欲望.

2 認知重組獲取可描述的程序性知識

為了實現認知的重組，可將基礎問題進行變換，在已有的物理模型基礎上，引導學生思考：平行板電容器中的電場還能以哪些方式獲??？在此題情境中能否加入更多的物理情境，進行問題的重新設計？用指導性的問題引發信息加工，學生很自然地能夠將磁場和電磁感應的相關知識進行有機結合，以聯想的方式把新情境納入到已有的思維模式中，使問題變得更加具體、實在，將重組思考后得到的多種變形，如圖2所示.以圖示的形式展現出來，促使解決問題的清晰度更高了.

圖2 物理模型的多種變形

雖然在原有題目中加入了更多的元素，比如洛倫茲力方向的判斷以及大小的計算、電路的分析和求解、圓周運動的求解問題等，但解題步驟仍然是不變的：

(1)對粒子受力分析，畫出受力示意圖，確定電路結構、明確電壓大小和方向、計算感應電動勢的大小等；

(2)確定運動的類型，判斷運動是直線運動還是曲線運動，包括對曲線運動的分解；

(3)列出方程，求解計算.

學生能學到什么，直接取決于他是如何感知問題情境的，在主動思考過程中體驗經歷，回顧感悟，建立起知識和問題之間深層結構的分類聯系，幫助學生形成一個具有層次感的認知結構面.

課堂教學不僅僅只是知識的教學，更重要的是教會學生如何去補充知識的方法和程序，學生用語言表征出問題情境、解題步驟和方法，就達到了將程序性知識轉化為陳述性知識的訓練，同時讓學生明白陳述性知識不僅要記住，更要注重知識的質量，用語言有條理性地表征問題，從而在復習中才能呈現最一般、最概括的知識結構，幫助學生在頭腦中形成一個可描述的程序性知識，為有效解決同類問題儲備知識經驗.

3 思維概括提供可管理的學習策略

高三的復習課,絕不只是把學生已經學過的知識內容進行“濃縮”,那只能使學生的學習僅僅處于回憶階段，復習課的教學更多地是幫助學生完善知識體系，讓學生的知識系統關聯性更強.最具生成性的策略是讓學習者解決難度逐漸增加的一系列問題，并用指導性的問題引發信息加工、集中注意力和喚起這些教學事件中所描述的策略[2].

(1)若兩狹縫平行且盤靜止，某一粒子進入磁場后，豎直向下打在感光板中心點M上，求該粒子在磁場中運動的時間t;

(2)若兩狹縫夾角為θ，盤勻速轉動，轉動方向如圖3(b)所示.要使穿過N1，N2的粒子均打到感光板P1P2連線上.試分析盤轉動角速度ω的取值范圍(設通過N1的所有粒子在盤轉一圈的時間內都能到達N2).

圖3 例2題圖

例2是屬于復雜的、定義不良的問題，在學生掌握了原理后，提出思考：對這些新的情境，與前面的例1在知識上建構了哪些關聯？這一類題的切入點在哪里？關鍵的步驟是什么？基本思路是什么？問題的提出，可以促使學生用準確的語言像描述概念、定理一樣，把解題方法和思路作為學生必須掌握的程序性知識去加以訓練.

本題所涉及到的陳述性知識包括：帶電粒子在磁場中的偏轉問題，以及圓盤的圓周運動；但粒子在磁場中的運動落點位置卻是模糊不確定的，那么就需要啟動程序性知識將問題清晰呈現：如果粒子落點有最小半徑，對應就有最小的運動速度，那么粒子在板間運動時間就最長，對應盤轉動就有最小的角速度；如果粒子落點有最大半徑，對應就有最大的運動速度，那么粒子在板間運動時間就最短，對應盤轉動就有最大的角速度.通過“如果……那么……”這種表述將不同運動之間的相互制約關系呈現出來，從而達到解題就是程序性知識的自動運行.

愛因斯坦曾說：你能夠看到什么，取決于你大腦中有什么知識.當學生充分掌握了知識原理后，還可以從知識的分類去幫助學生建構以問題為中心的發散題型，通過信息加工，構建學生的問題解決策略.比如，在同類題型中，可能還有運動條件的不確定，運動過程的不確定，運動類型的不確定，運動結果的不確定等，如果學生大腦中已具備了清晰的基本原理和概念等陳述性知識，已儲備了清楚的解題思路和步驟等可描述的程序性知識，再加上可以管理的策略性知識：如何將不確定的因素明確化，如何將模糊條件具體化的策略學習，那么學生就已經建構了一個完整的解題流程.要提高學生解題的質量，就必須加強方法教學，努力培養學生反思總結的能力[3]，在教學中要善于引導學生概括自己的思維過程，把新事物納入已有的思維模式之中，促使思維模式愈益普遍、概括化，并在后續的反饋練習中使用這些學習策略，促進這些模式識別技能越來越自動化和程序化，知識就可以以一種促進問題解決的方式得到重新組織和精致[2].

100多年的學習心理學研究表明，一旦學習類型正確劃分以后，每類學習的規律被揭示清楚了，教學并不是“教無定法”的，教師只要按照學習論所揭示的規律進行教學設計與施教，便能保證學習成功[4].作為中學教師，在我們的教學設計中需要思考：教師教什么？學生學什么？教師如何教？學生如何學？如何知道學生學會了？如何檢查學生掌握了？如何實現能力的養成？課堂教學中有3種結構形態(即知識結構、認知結構、教學結構)，每種結構又有各自的規律(知識序、思維序、教學序)，我們要在物理教學過程中同步、有效地進行科學思維訓練，去幫助啟發學生思考學習，真正做到授之以漁.