基于智慧技能理论的教材习题应用策略研究

邓浩仪 许桂清 张军朋

摘   要：智慧技能从低到高被划分成了四个层次：辨别、概念、规则和高级规则。教材习题是培养学生智慧技能的重要素材，为了探究智慧技能各水平在教材习题中的呈现程度，从智慧技能的视角对新粤教版高中物理必修第一册的节末和章末习题进行统计分析，结果表明：规则水平的习题占比最高，概念水平次之，辨别水平最少。最后，针对教材中占比不均的各个水平习题提出教材习题应用策略，以期帮助教师利用教材习题素材更好地组织相关教学。

关键词：智慧技能;习题;物理;粤教版

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2022）4-0027-3

1    引  言

基于核心素养导向下的教育改革的推进，新高考的命题方向开始从“解题”转向“问题解决”，避免学生死记硬背套公式和开展题海战术机械刷题，这就要求教师从“教知识”转向“教能力、授方法”。再者，新课标提出，习题教学要全面提高学生的问题解决能力，使学生的物理学科核心素养得到有效提升[1]。教材中的习题与课标契合较好，而且是高考试题的重要来源[2]，因此，利用好教材中的习题，可以在一定程度上提高学生问题解决的能力。

在国内，学者们对教材习题的研究集中在习题的数量、类型、特点[3]、难度[4]、情境[5]等角度，但是很少从学生解决习题后的学习结果——培养学生的问题解决能力去进行研究。智慧技能理论的研究对象是问题解决能力，而教材的习题正是考查学生问题解决能力的达成情况的测评。本研究选择了2019年版粤教版高中物理教材必修第一册[6]（以下简称“新粤教版”）中节末和章末的习题作为研究对象，以智慧技能为理论依据，对教材的习题进行水平的划分和统计。在对习题培养学生问题解决能力水平层次情况进行分析后，针对各个水平的习题提出教材习题的应用策略，期望为教师应用教材习题开展教学提供有价值的参考。

2    习题的智慧技能水平划分及统计结果

美国著名的心理学家加涅将学习结果分成了五类——言语信息、智慧技能、认知策略、动作技能和态度，又将智慧技能从低到高分为四个层级——辨别、概念、规则、高级规则[7]，具体含义如表1所示。

据此，本研究对教材中的习题进行了水平的划分并进行统计，进一步阐述智慧技能四个水平之间的区别以及其在新粤教版教材习题中的体现（表2）。

为了使统计结果更加具体、科学合理，在统计的过程中，若题目中存在多个小题，则按照小题个数计算;若一道题目存在连续性的提问，但是没有划分为小题，则按照一题来统计。此外，若有习题符合智慧技能中的多个水平，则将该习题归类到所属的每个水平中进行统计。为了保证统计结果具有可靠性和一致性，邀请了两位学者分别独立地根据表2内容进行统计，利用Kappa系数分析评价者之间的一致性，此时一致性系数为0.8031，大于0.80，表明结果是可靠的。统计结果如图1所示。

从图中可以看出，规则水平的习题较多，而且规则水平和高级规则水平的习题占据了“半壁江山”，多以计算题和实验题的形式出现，可见新粤教版对培养学生问题解决能力是较为重视的，将所学的陈述性知识转化为程序性知识，将脑中问题解决的过程显化出来，提供发展高阶思维的机会，能在复杂的情境中灵活解决问题。例如，有关加速度的习题通过图像表征、数学表征等多种方式呈现，让学生可以得到充分的变式练习，在不同情境表征中培养解决问题的能力。

概念水平的习题占比居于第二，原因在于新粤教版教材习题强调培养学生利用概念的属性解释现象。物理概念是客观事物共同属性和本质特征在人们头脑中的反映，如机械运动、质点、匀变速直线运动等。新粤教版教材习题更多地以选择题或者问答题的形式出现，让学生利用头脑中的物理概念去解释生活中的现象。

辨别水平的习题占比是最少的，可能是因为在必修一教材中相似和容易混淆的概念较少，因此，此类习题在新粤教版中设置较少，主要以问答题的形式出现。

3    智慧技能各个水平习题的应用策略

由图1的统计结果可以发现，每个水平的习题占比存在较大的差异，教师应该如何针对不同学生的认知情况应用教材中产生不同智慧技能结果的习题呢？下面将结合具体示例进行说明。

3.1    在辨别水平的习题上“鱼目混珠”，给予反馈，强化思维认知

辨别是学习物理的基础能力，虽然该类习题占比较少，但是这类水平的习题也不能忽视，可以通过该类习题对概念进行比较，找出其中的差异，强化物理概念的本质特征。学生在刚开始学习高中物理的时候，容易人为将概念混淆，教师可以利用或改编教材中辨别水平的题目来改善此类问题。

例如，在速度和加速度等概念之间，学生会因为对概念的理解不到位导致出错。教师可以利用新粤教版中辨别水平的题目“有加速度的物体，其速度一定增加”，或者将其改编成学生容易混淆的题目，如“有速度的物体，其加速度一定不为0”，让学生判断正误并且回答原因。學生回答正确时，教师给予肯定;而当学生回答错误时，教师需要给予反馈，让学生知道自己的理解是错误的，以便加深印象。在回答原因之后，要求学生举出实例，培养学生的证据意识，提高科学推理的能力。

3.2    在概念水平的习题上“化静为动”，将可视化习题引进课堂学习

从图1的统计结果来看，新粤教版概念水平的习题较为丰富，占比达到37.9%，主要让学生解释现象并阐述理由，锻炼学生的表达能力。值得注意的是，该水平的部分习题提供了一些易操作的小实验，教师可以将习题进行可视化，将其作为课堂环节的一部分。

例如，在 “力的分解”一节中，有一道习题要求学生利用铅笔、细线和重物模拟吊塔，让学生说出掌心和中指感觉不同的原因。教师可以将该习题可视化，作为一个新的情境导入新课或者课堂的一个实验探究过程，让学生利用铅笔、细绳、钩码等工具，对绳子拉吊塔的力产生的效果有一个感性认识，提高学习动机。最后，引导学生识别出绳拉吊塔与力的分解的知识有关，运用知识对其进行解释，最后掌握力的“效果分解法”。

在“双减”政策的大背景下，合理有效地开展综合实践活动是对政策的积极响应。故除了教师将习题可视化之外，还可以组织学生对习题进行可视化，在课外进行视频拍摄，回到学校之后在校本课程上进行分享。例如，教材中的习题要求学生根据图片中车子的刹车状态作出解释。学生可以和家长一起拍摄刹车的时候人的上身处于什么状态，要求学生利用与牛顿第一定律相关的内容进行解释，让学生在课外与家长一起完成作业的同时，能更直观地感受作业中的情境，提高习题的趣味性。

3.3    在规则水平的习题上“删繁就简”，建构模型促进问题解决

从图1的统计结果来看，规则水平的习题是最多的。新课标提出，希望通过把物理课程中所形成的物理观念和科学思维用于分析、解决生产生活中的问题，进而在解决问题中促进核心素养的形成。因此，教师可以尝试对教材中规则水平的习题去掉物理量，改变题目问题，使其变得具有开放性，让学生重在情境分析，合理建构模型解决问题，而不是在套路训练上。

例如，在“牛顿运动定律的应用”一节的习题中，给出了物理量并让学生求驾驶员紧急刹车的安全距离表达式。教师在教学的时候可以把习题中的物理量隐去，将问题变成“当驾驶员看到人紧急刹车的时候要满足什么条件才不会撞上”，逐步引导学生建构出匀减速直线运动的模型，寻找出“刹车距离”这一突破口，忽略次要因素来解决问题，还能进一步引导学生思考为什么不允许酒驾，培养学生的社会责任感。

3.4    在高级规则水平的习题上“优化创新”，应用知识走向生活与社会

命题建议提出，应尽量创设类型多样的、具有一定复杂程度的、开放性的真实情境作为试题的任务情境。教材中高级规则水平的习题为我们提供了丰富的素材，但是学生易有畏难心理，不愿意去尝试。为此，教师可以从新粤教版中选取一至两道高级规则水平而且情境相近的习题，进行整合、优化与创新，从而提高学生的综合能力，多角度、深层次、创造性地解决问题。

例如，在章末习题中有一道习题要求学生求解卡车的制动距离和信号灯变换需要的时间。教师在上习题课的时候，可以在此题前面补充卡车启动的情境，使其成为一个系列的题目，让学生对车的启动和制动有一个整体过程的了解，从而明白交通规则制定背后的物理原因，了解物理知识与生活密不可分。这不仅可以让学生的思维不局限在课本中，还能深入生活实际，对生活中常见的物理现象有新的认知。

4    结束语

教材中蕴含着丰富的习题资源，除了从习题的数量、特点、难度等视角展开研究，还可以与心理学中的智慧技能结合来分析习题如何培养学生的能力。班级中每个学生的认知水平是参差不齐的，通过对习题进行水平划分，帮助教师挑选不同水平的习题，因材施教，通过全面发展学生问题解决能力来促进学生物理核心素养发展。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]张圣兵.多版本教材习题融合与使用策略[J].物理教师，2017，38（1）：84-88.

[3]郭晓丹.高中物理教科书中的课后习题设计研究及编写建议[J].物理教师，2016，37（9）：29-31.

[4]邓磊，蒋敏.从我国5版高中物理新教材的难度探索教材改革和发展路径[J].物理教师，2021，42（10）：2-7.

[5]孫春成.挖掘 “辅助情境”内涵 凸显物理习题育人价值[J].物理教师，2021，42（11）：94-96.

[6]熊建文.普通高中教科书物理必修第一册[M].广州：广东教育出版社，2019：1-132.

[7]吴红耘，皮连生.学与教的心理学（第六版）[M].上海：华东师范大学出版社，2020：118-128.

（栏目编辑    刘   荣）