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物理学科阅读素养培养分析论文
摘要：物理学科阅读有着物理学科特色，需要物理学科素养支撑，物理学科阅读素养的培养有助于提升学生物理学习效能．本文从文字、符号、图形、实验等方面解读了物理学科阅读素养范畴及其培养，并提出在问题解决过程中提升学科阅读素养的可行途径．
关键词：物理；阅读素养；问题解决
１问题的提出
阅读是学生学习的基本能力和途径，在教学中起着十分重要的作用，阅读的过程也是知识吸收和积累的过程，所以各门学科都重视学生阅读能力和素养的培养，但各学科阅读素养有着各自学科的特点，不仅仅是阅读时书面文本本身的意义理解，不同学科根据自身的特点对文本有不同的信息提取和加工过程．然而在实际教学过程中，有许多学生用文史类科目那样阅读学习的方法来学习物理，认为“熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟．”他们认为将物理的概念、规律和公式等记得烂熟就行，而实际上，这样的学习显然会造成理想和现实间的巨大心理落差，有许多学生对物理问题中的每个汉字或每个句子都认识，但对他们组成的物理情景或模型却无法构建，导致物理学习总是在门外徘徊，失去了思考的方向，最终只好放弃；还有些同学在解答问题的过程中能提取一些信息、理解问题情景，但总是丢三落四，信息残缺导致问题的解决受阻；还有些同学不能在文字、符号、图表、模型等内容间进行信息的提取和转化，影响了问题解决的效能．学生学习的这些困难都和他们的物理学科阅读素养有着很大的关系，我们有必要培养学生物理学科阅读素养来提升他们的学习效能．
２物理学科阅读素养及其培养
国际学生评价项目（ＰＩＳＡ）认为，不仅要强调阅读者能够理解所读文章的内容意义，还要强调阅读者应具备通过阅读获取知识信息，以此满足目的需求的能力，这也是在阅读的后面加上“素养”这个词的原因．阅读的目的是学生为了实现个人目标，发展知识和潜能以及参与社会活动，提升对书面文本理解、运用、反思并参与的能力．［１］在物理学习过程中的阅读有别于一般文史类提升人文素养的阅读而更具科学素养特色，物理学科阅读素养的培养一般包括以下几个方面．
２．１对文字语言信息提取、分析、概括能力的培养
物理文字仍然是物理阅读的主要对象，物理概念、物理规律、物理情景等的呈现离不开文字的表述，培养学生从字、词、句、段、节、章等文字中读出关键内容，并能加以分析概括的能力应该渗透在我们平时的教学过程中，特别是学生刚刚接触某个概念或规律的时尤其重要．这将为学生以后解决物理问题打下良好的基础．如牛顿第一定律的表述：“一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．”在该规律本身的文字信息中要能读出“一切”、“总”这些关键字词表示没有例外，是普遍适用的；整句说明一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，说明一切物体都有惯性，也说明力不是维持物体运动的原因而是改变物体运动状态的原因．规律的描述是精辟的，我们要培养学生能从概念或规律等精辟扁平的文字中读出层次、维度和外延，然后再自我“同化”或“顺应”，为日后问题的解决打下坚实的基础．
２．２对符号（公式）语言的理解、比较、应用能力的培养
物理经常用物理特有的符号或公式、方程来表征或演绎物理的概念或规律，物理问题的解决在许多情况下也是借助方程的呈现和推演来得出结论．这些符号语言具有“言简意赅”的特点，往往能给学生留下深刻的印象而减轻记忆负担，但没有了一些描述性语言和限制条件的说明，也导致了学生机械记忆、不考虑其内涵而死搬硬现象的发生．所以在教学过程中，对物理符号及公式一定要让学生能理解其内涵，如物理中用电容器的电荷量与其两端的电压的比值来定义电容，但对于一个确定的电容器，其电容的值是固定的，并不能仅通过公式来说它与电荷量成正比，与电压成反比，物理中类似的例子还有很多，如密度、电阻、电场强度、电势等；还有一些物理量可能是用同一个字母表示，我们一定要根据实际情况加以区分，如字母Ｅ可以表示能量，也可表示电场强度，还可以表示电源电动势等；另外，物理中同一个物理量可能有多个公式来表示，要通过类比、比较等方法让学生知道公式适用的条件，如电场强度就有定义式、点电荷电场强度的决定式、匀强电场场强表达式等，还有一些动态问题中要注意公式使用对象的同一性、同时性等问题．这些素养的培养要求我们在平时教学中点滴积累，不断分析比较，伴随着问题的解决过程逐渐培养形成．
２．３对图表语言的识别、转化、推断能力的培养
相对而言，物理图表对物理概念和规律的表述具有形象、直观、信息含量丰富的特点，一般有原始图、示意图和函数图等．我们常用示意图来辅助受力分析或运动过程分析，可以使分析过程更明了；物理量间的函数关系图不但能表示物理量间的变化关系，而且图像的斜率、面积、交点、拐点等常蕴含着更多的关键信息，对物理问题的解决有着重要的作用．在物理教学过程中，我们要培养学生运用示意图辅助分析的习惯，对物理量间的函数图像的面积、斜率等意义要十分熟悉并自觉应用，如对常见的ｖ－ｔ图就应该知道其切线斜率表示加速度，图像与横轴所围成的面积就表示位移；对不常见的图像也要进行类比、尝试，如对Ｅｋ－ｘ图，由功能关系ΔＥｋ＝Ｗ合外力＝Ｆ合ｘ可知该图像斜率表示合外力大小，类似的Ｅ机－ｘ图斜率表示除重力以外的力的大小等；另外，在对图像的斜率、面积等拓展转化应用时，应该在理解其物理量意义的基础上，不能生搬硬套，如小灯泡的伏安特性曲线用斜率来表示其电阻变化时，许多人仿照ｖ－ｔ图用切线斜率，而实际上根据电阻的定义，电阻是某个时刻的电压与电流的比值，所以这里的斜率应该是图像上的点与原点连线的斜率，同样，电功率是瞬时量Ｐ＝ＵＩ，不存在电压在电流上的累积，不可以用Ｕ－Ｉ图像的面积表示．［２］所以要利用图表语言来解决问题一定要在理解的基础上再进行拓展、转化和应用．
２．４对实验探究、操作语言的理解、掌握、执行能力的培养
物理是以实验为基础的学科，实验探究也是物理学科核心素养之一，实验探究是解决物理问题的重要途径，而问题的提出、实验方案的设计、实验现象的观察要求、数据的处理、误差的分析等这些实验操作要义都离不开对实验目的和要求的阅读理解，并且一定需要内隐的物理思维和物理素养的支撑，所以对实验探究的问题、现象、操作语言等的阅读和理解也是重要的物理阅读素养之一．如“打点计时器”是我们高中物理实验中的常用仪器，在实验探究过程中可能只是出现在备选器材中，普通阅读者可能仅仅知道这是一种（通过打点）计时的工具，物理阅读不仅仅要知道是什么，而且要知道根据它的使用条件、特点、误差等判断是否选用，具体操作时应该如何使用，怎样能减小误差，还有哪些拓展使用等；再如“平衡摩擦力”这样一个实验操作过程在高中力学实验中也常用到，对物理阅读素养较高的人来讲，不仅应该知道怎样进行操作，而且还要知道在什么实验中需要该操作，在同一个实验中是不是改变实验条件重复实验时都需要该操作等．可见，在物理实验教学过程中，我们要有意识培养学生的实验阅读素养，对实验仪器和实验操作等要有精当的理解并能操作，知道各实验步骤的目的和内涵，日积月累才能提高学生实验阅读素养．
３在问题解决过程中培养物理学科阅读素养
物理学科阅读素养的培养贯穿于整个物理教学过程，从教材的阅读、概念的理解、规律的掌握等到实验的探究、习题的解答、课题的研究等，阅读都是信息摄入的重要渠道，同时也是我们培养学生学科阅读素养的重要途径．在物理问题的解决过程中，学生通过对问题的阅读和对阅读信息的提取加工、转化、应用，在培养学生的学科阅读素养的同时也提高了学生解决问题的能力．案例：如图１所示，有一矩形线圈的面积为Ｓ，匝数为Ｎ，内阻不计，绕ＯＯ′轴在水平方向的磁感应强度为Ｂ的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动，从图示位置开始计时．矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头Ｐ上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻Ｒ，下列判断正确的是（Ａ）矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为ｅ＝ＮＢＳωｃｏｓωｔ．（Ｂ）矩形线圈从图示位置经过π２ω时间时，通过电流表的电荷量为０．（Ｃ）当Ｐ位置不动，Ｒ增大时，电压表读数也增大．（Ｄ）当Ｐ位置向上移动、Ｒ不变时，电流表读数减小．（阅读指导１：文字信息的提取）可以先粗读一遍，了解到这是个交变电流和变压器结合的问题．该问题有配图，对配图的说明语句可以直接从图形获取信息，不能从图中看出的文字信息应该适当标记，如“面积为Ｓ，匝数为Ｎ，内阻不计，以角速度ω做匀速转动”等．选择（Ａ）、（Ｂ）项针对发电机问题，（Ｃ）、（Ｄ）项针对变压器问题等．（阅读指导２：图形信息的获得）图形是问题解决过程中的重要信息来源，也是问题解决的重要工具，细读时我们一般应该结合图形或示意图进行深入分析．该问题中，图形有两个不同形式，也是两块不同内容的呈现，左侧为交流发电机的立体图形，右侧为变压器的平面示意图，图中可动部分如线框、滑动头Ｐ等初始位置与题干描述吻合，不需要特别标记．图２（阅读指导３：信息转化与应用）不同的学科对信息的加工和处理都具有学科特色，学科阅读素养的学科特点也体现在所获得信息的转化和综合应用上，问题的解决是信息转化与应用的结果．该问题题图左侧部分为立体图，问题中有动态的相关转动位置的问题，所以一般应将立体图转化成平面图如图２．这样更利于动态位置分析，在计时起点，线框与磁感线平行，此时要能由线框位置转化到线框两边切割的速度方向垂直磁感线，此时Ｅｍ＝ＮＢＳω，再根据线框是匀速转动，电动势变化满足余弦规律ｅ＝ＮＢＳωｃｏｓωｔ，（Ａ）选项正确．（Ｂ）选项要求线框转动特定时间，同样应该转化成线框位置，而题中的电荷量的问题ｑ＝珔Ｉｔ，ｑ＝ＥＲｔ＝ＮΔＲ，可见ｑ与电磁感应的契合点是在磁通量的变化，矩形线圈经时间ｔ＝π２ω＝Ｔ４，也就是转过９０°，所以Δ＝ＢＳ≠０，ｑ≠０，（Ｂ）选项不正确．（Ｃ）、（Ｄ）选项为操作性动态问题，学生要将这种操作信息转化成物理量的变化，（Ｃ）项：当Ｐ位置不动，ｎ１不变，线圈内阻不计→电压表读数不变．（Ｄ）项：当Ｐ位置向上移动，ｎ１减小→Ｕ２增大→Ｉ２增大→Ｐ出增大→Ｐ入增大→Ｉ１增大，电流表读数增大．（Ｃ）、（Ｄ）选项解决的重点在于将类似实验的操作转化成有条件限制下的动态变化并进行推理，对物理阅读素养要求较高．（阅读指导４：总结反思与提升）解决问题并不是我们的终极目的，因为可以有无数的问题等着学生去解决，我们要让学生在问题的解决过程中提升学科阅读素养，在总结反思的基础上发展解决问题的能力．与上例相似，许多物理问题的呈现都会是文字符号结合示意图的形式，我们的学生要有标注关键字句，将文字符号转化成示意图、时序图等的辅助分析意识，能主动关联、构建和迁移物理模型并进行拓展，将物理文字图形等信息立体化和网络化，如上例在题干不变情况下（Ａ）选项的呈现形式也可能是一个余弦函数图像，还可能是要求磁通量的变化规律、电压表的示数等，其他选项也可以作相关变化而成为新的问题．我们的学生应该看到，有时形式的变化并不影响阅读和解决问题的方法，学生如果能养成良好的阅读和解决问题的习惯与意识并自觉应用，再加上物理学科素养的支撑，我想学生们的学科阅读素养和问题解决的能力都会得到提升．总之，物理学科的阅读素养培养需要阅读能力的培养，更需要物理学科素养的支撑，有着其他学科一样的泛读、精读方式训练，更有物理学科本身特色的阅读训练，阅读素养的培养能提升问题的解决能力，物理问题的解决过程也是提升学生学科阅读素养的重要途径．
参考文献：
１李余仙，王晶莹．国际阅读素养进展研究项目概述［Ｊ］．世界教育信息，２０１１（１１）：４４－４６，５４．
２吴志山．对图象斜率和面积的再思考［Ｊ］．中学物理教学参考，２０１３（３）：４２－４４．
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