物理教学中培养学生获取和处理信息的能力

一、培养公民获取和处理信息能力的重要性

1.获取和处理信息能力对个人很重要

到了发工资的时候，有人看不懂工资表，到了体检的时候，有人看不懂体检化验单（自己的单项值，是否与后面参考值相同或者在参考值范围之内）。类似这样的事情总在我们的身边发生，这是因为有人获取和处理信息的能力有欠缺。其实，作为一个现代公民，我们要面对来自各种渠道的信息，这些信息良莠不齐、真真假假，从中获取出有用、正确的信息，并作出正确的判断或预测是十分重要的。

2.获取和处理信息能力对社会很重要

2011年12月底，中国网民数量突破5亿，而根据《东方早报》2012年3月12日报道，据三大运营商披露的最新数字，中国手机用户数已经达到10亿规模。这样庞大的用户数量，网路消息的传播速度会很快、面会很广。比如2012年世界末日的谣言，被传得沸沸扬扬，被组织利用。面对一些谣言时，要让大家做到“不信谣，不传谣”，就必须要求公民具备起码的质疑能力，而质疑的前提就是能够从这些真真假假的消息中获取有用的、正确的信息。

二、物理教学与培养学生获取和处理信息能力的相关性

1.高考的要求

物理高考要求考查学生的理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力、实验能力。以广东的考试说明为例，分析综合能力要求学生“找出起重要作用的因素及有关条件”，应用数学处理问题的能力要求“能运用几何图形、函数图像进行表达和分析”，实验能力要求“会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，并对结论进行分析和评价”。可以看出，虽然没有明确提出考查获取和处理信息的能力，但是这一能力已经包含在分析综合能力、应用数学处理问题的能力和实验能力中。

从最近几年的高考试题可以看出，高考越来越重视学生从图表、图像、大段的文字材料中获取和处理信息的能力，提高学生获取和处理、运用有效信息的能力符合新课程高考改革的方向。以广东高考理综物理试题为例，2012年，12个试题中，只有3题没有图，其余的9题有13个图。2010年广东物理试题总共有1842字符（不含图），其中两个计算题第35题、36题分别为200字符和343字符（不含图）；2011年广东物理试题共有2253字符（不含图），计算题第35题、36题分别为252字符和308字符（不含图）；2012年广东物理试题共有2834字符（不含图），计算题第35题、36题分别为210字符和321字符（不含图）。可以看出，全卷阅读量在增大，计算题的题目长度在增加，试题中的图较多，这些都体现了高考中对学生获取和处理信息能力的考查。

值得注意的是：高考试题中不少是联系生活的试题，需要学生通过阅读获取相应的信息后，根据所学知识构建物理模型才能解决。这一类试题往往题目较长，学生的阅读量较大，学生要从题目中把一些干扰的信息剔除，获取有用信息难度较大，例如2012年浙江卷第25题阅读量达到420字符加一个图。

2.新课改的要求

新课程改革，也要求培养学生获取和处理信息的能力。《基础教育课程改革纲要（试行）》在提出本次课程改革在课程实施方面的具体目标时，强调通过课程实施和学习方式的变革，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。具备这四种能力，是时代的要求，是“四有”新人建设现代化社会并求得自身不断发展所不可缺少的本领。在普通高中物理课程标准中要求学生通过物理课程的学习“具有一定的质疑能力，信息收集和处理能力，分析、解决问题能力和交流、合作能力”和“具有判断大众传媒有关信息是否科学的意识”。所以，培养学生获取和处理信息的能力是物理课程教学的任务之一。

3.物理学科的特点

学习的过程就是一个信息的获取和加工过程，在物理教学中要培养学生获取、处理信息的能力是由物理学科的特点决定的。物理课程的学习主要有概念、规律、实验的学习和解题训练。首先，物理概念、物理规律是物理教学的重要基石，是物理教学的关键，是培养学生能力、开发智力的重要途径。在概念、规律的建立和应用过程中，要求学生获取有用信息后，进行理性思维、推理，判断。获取和处理信息是学习物理的基础和前提。其次，实验是物理教学的重要手段，是培养学生学习兴趣，激发学生求知欲的重要途径，是发展学生能力，提升学生科学素养和科学精神的重要途径。在实验教学中，要求学生记录观察到的物理现象、实验数据，并分析、处理实验现象和数据。如果一个学生获取、处理信息的能力欠缺是无法完成实验的。最后，解题是学生升华对物理知识的理解，活化对物理知识的应用，解题在物理教学中是十分重要的环节。“物理习题在物理教学中有以下重要作用：帮助学生巩固、熟练、活化基础知识，熟练实验技能；帮助学生加深和扩展物理知识；帮助学生建立解决问题的思路，获得解决问题的正确方法，促进知识向能力的转化；帮助学生将理论应用到实际，理解科学与技术的相互关系；物理习题是考查学生知识、技能、能力，检查教学成效的重要手段。”[1]在解题时，要求学生从题目的文字、图像、图表等所提供的信息中获取有效的信息，并构建物理模型，迁移所学物理知识，解决问题。

三、影响学生获取和处理信息的因素

1.信息呈现方式

同样的信息，呈现的方式不同，学生获取、加工处理信息的结果是不一样的。记得一次期中考试，学校工作人员因为节约和环保的因素，把答题卡和计算题印刷在一张纸的正反两面，学生答题时普遍感觉很吃力。学生需要看题后，翻到背面答题，这一过程中不同程度地造成了信息的遗漏。根据通道原则，一般而言，学生获取由视频（或动画）和解说组成的信息时，信息的获取和处理较好。因为当内容由视频（或动画）和屏幕文本组成时，动画和文本的信息加工都是靠视觉通道完成，出现视觉通道负荷过重的情况，而当词语以听觉形式呈现，视觉表象通道则可以只用来加工画面，听觉通道和视觉通道信息加工实现平衡，所以效果较好。

2.基础知识掌握程度

基础知识的掌握程度是影响学生获取、处理信息的重要因素。基础知识掌握不牢，会导致学生在解读、获取信息时，遗漏重要的有用信息，这会对学生后续的学习和解决问题埋下障碍。基础知识掌握不牢固的学生在获取信息后，无法正确解读，物理问题无法得到正确解决。

3.抓住关键词的能力

面对复杂的物理情景和物理信息，学生只有学会抓住关键词，才能快速有效地获取有用信息。例如在学习牛顿第一定律时，要能够抓住“一切”、“总”、“直到”等关键词，才能很好地理解牛顿第一定律的普适性，力是改变运动状态的唯一原因，惯性是一切物体的固有属性。

4.排除干扰因素的能力

物理学习和解决物理问题的过程中，有些因素是非本质的，是干扰因素。例如演示运动的分解与合成时，两个分运动等时（同时开始同时结束，同步进行）、等效、独立这些是本质因素，而两个分运动都是直线运动，两个分运动一个水平另外一个竖直等等，属于非本质因素。

5.学生元认知水平

学生的元认知水平也对其获取、处理信息的水平有重要的影响。一个元认知水平高的学生会对自己的学习过程、解题过程有很好地监控和反思，这可以帮助他即时发现遗漏的信息，也能帮助他即时纠正误读、误用的信息。

四、物理教学中培养学生获取和处理信息能力的途径

1.在日常教学中提高学生的信息选择水平

学生在学习过程中会将注意集中于相关学习信息或重要信息上，对学习资源保持高度的觉醒或警觉状态。提高学生的信息选择水平有以下三个途径。

（1）训练学生抓住关键词，识别重要信息

要在那些纷繁复杂的信息中快速获取有用的、有效的、需要的信息，就要求学生能抓住关键词，所以要在物理教学中培养学生抓住关键词的能力。抓住关键词的训练，不仅要在习题教学中，也要在概念、规律的建立过程中，逐步对学生渗透解读关键词的能力。例如，在建立匀变速直线运动的概念时，要让学生抓住“直线”、“变速”、“匀”，这三个关键词，它们确定了运动轨迹是直线、速度在变化（大小可能增加，可能减小）、速度的变化是均匀的。在理解牛顿第三定律：“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止”时，让学生先找出关键词“一切”、“总”、“直到”等，通过对这些关键词的解读，理解一切物体都有惯性，力是改变物体运动状态的唯一原因。在学习库仑定律时，通过对关键词“真空中”、“点电荷”地把握，理解库仑定律的公式适用条件是真空中的点电荷；通过对“与电量乘积成正比，与距离平方成反比”得到库仑力的大小F=k。在习题教学中，培养学生抓住关键词的能力，有助于学生正确快速地得到物体的受力和运动情况，有助于学生快速找到研究对象适用的规律，从而快速、正确地解答习题。

（2）在重要信息前用恰当方式给予提示

比如在教学中，采用以静变动或者以动变静的策略，让学生明白接下来的是重要信息。

（3）对于复杂的信息，教师给以适当的疏导

有时学生要面对的信息，对于其已有的水平来说过于复杂，此时教师需要适当引导学生，才能使其很好地获取、处理。

2.在实验中培养学生通过观察获取信息的能力

观察是获取信息的重要途径，实验在物理教学中占很大的比重，除了分组实验，还有演示实验。在物理实验教学中学生的观察是必可少的，在实验中让学生观察实验现象、记录实验现象和数据，这有助于学生获取信息能力的提升。在实验中为了帮助学生快速准确地观察和记录实验现象、结果，教师应该在一些观察的关键节点给学生必要的提示或者暗示，减少观察的盲目性和随意性，提高效率，只有当学生观察能力较强、对实验的原理、操作步骤都比较熟悉时教师才放手。

3.多种教学手段，培养学生获取信息的兴趣与能力

（1）设置悬念，增强获取信息的兴趣

有获取新信息的兴趣，才能主动地从生活实践中不断地查找、探究、处理新信息。在物理教学中，教师可以通过创设在现实生活中难以见到的物理学习情境，设疑问、悬念，激发学生的学习兴趣，使学生对物理学习始终保持浓厚的兴趣，逐渐养成在物理学习和生活中主动获取信息的兴趣，增加获取信息的主动性，逐步培养、提高学生获取信息的能力。例如在引入牛顿第一定律一节课时，可以用茶叶罐、气球做一个小小的吹蜡烛实验来激发学生的兴趣，并问学生能否用物理知识解决？显然，在学习牛顿第一定律之前学生是无法解决的，从而把学生带入本课的学习中，学生有了实验带来的悬念与疑问，就会在听课中更加认真，处处留意课堂教学的信息，试图从中找到解决问题的有用信息。

（2）以学习任务来驱动能力培养

在物理教学中，通过给学生布置明确的学习任务，让学生在任务驱动下收集信息、加工处理信息，从而培养学生搜索信息、处理信息的能力。例如，在课堂教学中，教师可以要求学生在规定时间内完成某一个学习任务，完成该任务时采用“开卷”的方式，学生可以查阅身边的资料，甚至可以和同桌讨论，学生在完成这一任务的过程中需要不断搜集信息、处理信息。教师还可以就预习、复习做出明确的要求。在网络高度发达的今天，“任务驱动是网络环境下物理教学的一种有效方式，特别适用于课堂教学以外的诸如课外活动、兴趣小组等活动。物理教学仅仅是课堂教学，还包括各种与物理知识有关的活动，它们对物理课堂教学起到辅助、补充和拓展的功效。在网络环境下，对于课堂教学中的某个需要深入研究的问题，可以以任务的形式交给学生，让他们在课后通过网络，自主搜索相关信息，并通过对信息的整理、选择、判断、取舍，在自己原有的知识信息基础之上，重新建构起新的信息体系，达到探究创新的目的。”[2]

（3）讨论与评价，培养获取、处理信息的重要途径

讨论与评价是学习的重要方式，更是自主学习的重要途径。在物理教学中，教师要创造条件，营造环境，让学生之间、师生之间多一些讨论与相互评价的机会。在讨论中，学生一方面需要认真解读“问题”（讨论对象）的信息，并提出自己的观点（处理信息），另一方面学生需要倾听别人的观点（获取信息），并对别人的观点做出判断（处理信息）。一个讨论的过程中，每个认真参与的学生甚至要经过多个“获取信息——处理信息——提出观点——发现新错误、遗漏——再处理——再提出观点的过程”，这样的过程对学生获取、处理信息能力的培养是十分有效的。例如，在一次讲解习题中，笔者故意遗漏一个条件，最后学生被带到死胡同，无法求解。学生反复争论才发现原来漏掉一个重要条件，例题如下。

例1.如图所示，电动势、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。只合上开关s1三个灯泡都能正常工作。如果再合上s2，则下列表述正确的是（ ）

A、电源输出功率减小

B、L1上消耗的功率增大

C、通过R1上的电流增大

D、通过R2上的电流增大

在讲解本题时，开始没有强调“内阻不计”，问学生如何判断电源输出功率，学生判断出“再合上s2”后外电路的电阻变小，电路中总电流增大后，有的学生提出P出=I2R负载，有的用P出=UI，有的用P出=EI-Ir等，但是这些办法又都被学生通过激烈的讨论否定了，讨论中学生才发现刚才出错是因为遗漏了重要条件“内阻不计”。内阻不计，P出=EI，很快得到正确答案，通过R1上的电流增大，电源输出功率变大。

利用网路平台进行讨论，也可以为物理教学添加新的活力，培养学生对信息选择、判断、评价的能力。“网络环境为物理教学搭建了更加方便灵活的交流协作的平台，如局域网的消息传递，互联网上的BBS，聊天室等。学生通过网络的交流平台，可以方便地与教师或同学都进行实时互动交流，对学习中某一问题进行询问、讨论，养成协作学习的能力与习惯，进而通过不断的交流，提高自己对信息的选择、判断和评价的能力。”[2]

4.设问引导，训练审题

在习题教学中，可以用问题引导学生在审题时抓住有用信息、处理有用信息。可以如下设问：本题中研究对象是什么？各自的运动过程分为哪几个阶段？每一阶段是什么运动模型，满足什么运动规律？几个阶段之间是由什么物理量联系起来的，关联条件是什么？题中提供了哪些已知条件，隐含条件是什么？

例2.（2010年，浙江卷）在一次国际城市运动会中，要求运动员从高为H的平台上A点由静止出发，沿着动摩擦因数为μ的滑道向下运动到B点后水平滑出，最后落在水池中。设滑道的水平距离为L，B点的高度h可由运动员自由调节（取g=10m/s2）。求：

（1）运动员到达B点的速度与高度h的关系？

（2）运动员要达到最大水平运动距离，B点的高度h应调为多大？对应的最大水平距离Smax为多少？

（3）若图中H=4m，L=5m，动摩擦因数μ=0.2，则水平运动距离要达到2m，h值应为多少？

问题1：运动员从A到B受到什么力？做什么运动？

答案：重力、支持力、摩擦力；做匀加速直线运动。

问题2：运动员从A到B有哪些力做功？满足什么规律？

答案：有重力、支持力做功；匀变速直线运动规律、动能定理。由动能定理得：

mg（H-h）-μmg·L=mv-0，

解得：vC=

问题3：运动员从B点到落地受力情况如何？

答案：仅受重力作用。

问题4：运动员从B点到落地做什么运动？满足什么规律？

答案：平抛运动；平抛运动规律，分解为：水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，按照先分解后合成的思路。

由x=vCt，h=gt2解得：

x=2，

当h=时，x有最大值，Smax=H-μL；

第（3）问只需要把H、L、μ、x的值带入

x=2即可，解得：

h1==2.62m，h2==0.38m.

5.图表分析训练中培养学生细致耐心的习惯

在图像、图表的分析中，培养学生在获取信息的过程中耐心、细致的习惯。有同学在处理图像时，没有看清楚是s-t图像还是v-t图像就开始动笔，或者在看图像时没有看清横纵坐标的单位。比如，2011年广东高考34题的力学实验是s-t2图像，且纵坐标的单位是cm；2012年广东高考物理34题力学实验是m-x图像，纵轴表示m的单位是“×10-3kg”，纵轴的单位是“×10-2m”，这些信息是学生在读题时很容易由于经验主义而遗漏的，结果可想而知。所以，有必要通过这样的一些图像、图表题训练学生获取信息时耐心、细致的习惯。

6.元认知能力的提升

对于一些成绩较好的物理尖子，有必要引导他们学会监控自己的解题过程，提高他们的元认知水平。让他们能够在解题监控中，发现自己信息的遗漏、信息的误读、信息处理误用，及时修正解题结果。可以帮助学生设计自我提问的表单，培养元认知能力。例如解题的自我提问菜单（按阶段提问）可以进行如下设计。分析题意阶段：（1）我准确理解题意了吗？（把题目再仔细读一遍，特别是关键部分）（2）我把握题目整体结构了吗？（理清题目中各种量的关系，哪些是已知的，哪些是未知的，有没有隐含条件）（3）这个题目属于哪一类型？涉及哪些有关知识？哪些概念、原理？有无现成的解法可以利用？习题解答阶段：（4）我充分利用已知条件了吗？哪些还没有充分利用或者忽略了？（5）我出现思维定势了吗？（运用扩散思维、寻找新的视角）（6）这道题与以前做过的题有无区别？其独特之处是什么？反思总结阶段：（7）我运用了哪些解题技巧？都很恰当吗？能不能用更简洁的方法来解此题呢？（8）此次的解法还可以用到哪些类似的地方（即举一反三）？

在现代社会中，获取信息的渠道是多样的，信息的量也是庞大的。作为一个现代公民，如何从复杂而良莠不齐的信息中选择正确的、有用的信息是一项必须具备的能力。物理课程有责任肩负这样的使命，可以让学生在物理课程学习过程中培养获取和处理信息的能力。

参考文献

[1] 阎金铎，田世昆.中学物理教学概论（第2版）.北京：高等教育出版社，2003.

[2] 高飞.网络环境下物理教育中信息素养的培养.中学物理教学参考，2004（11）.