第2章教材分析的理论基础

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1、第 2 章教材分析的理论基础系统方法论2.1 系统论溯源系统的观念最早可以追溯到人类的古代社会。中国古代的哲学思想强调事物 的整体和谐,倡导“天人合一”的整体世界观,认为人与世间万物都是宇宙的组成 部分,各部分相生相克,处在“天道”之内。而亚里士多德等古希腊哲学家在把握 整体世界上做了更进一步细致的描述,认为世界由各要素组成,但并不是各种成分 简单的堆积。然而由于社会生产力的低下,古代的系统观笼统而直观,不能对整体 内部的细节或要素作出全面而深入的剖析。到15 世纪以后,物理学、化学、生物 学等近代科学的兴起,实现了人类哲学思想和思维方式的变革,促使人类不断探究 事物内部的联系和具体细节,进入

2、了 “分析时代”。19 世纪上半叶,能量转化、细 胞和进化论等三大发现促使人们实现从关注内部具体细节到整体把握事物间联 系的又一次转变,马克思和恩格斯总结近代以来科学及哲学发展的成果,提出辩证 唯物主义理论,认为“物质世界是由无数相互联系、相互依赖、相互制约、相互 作用的事物和过程所形成的统一整体” 12。现代自然科学步入整理经验材料、 走向理论综合的新阶段,逐渐形成一个多层次的、综合的统一整体。20 世纪的相 对论、量子论和微观物理学等理论研究堪称人类科学史上一次最伟大的科学革命, 一方面现代科技的成熟为系统论的产生提供了量化的理论支撑 ,使其有可能成为 一套具有数学框架、能够定量处理某些系

3、统演化发展的科学方法13】;另一方面 电子计算机的出现为其在实际应用中提供了强有力的技术支持。20世纪 40 年代, 贝塔朗菲首次提出“一般系统论(general system theory)的概念，标志着系统论的 正式诞生。2.2 系统论的观点系统，来自古希腊文“SlioTTUUX”，意为“部分组成整体或集合”，在古希腊 时期是表示群、集合等抽象意义的名词相当于英文的“system”。在现代科学中, 系统主要指由若干要素(元素)通过一定方式相互联系、相互制约在一起的构成的 具有一定功能的稳定的整体。系统的定义决定系统论具有其独特之处。从中我们 可以归纳出系统论的教材观具有六种特性14:(1)

4、 目的性:系统具有一定目的并有与之相适应的功能与结构。任何教材都具 备传递人类科技文化成果的基本任务,教材的目的性旨在把知识传授给学生,完成 教学任务。相应地,教材具备知识系统结构、知识应用结构和教材总体结构三大 基本结构15。(2) 整体性:由于系统本身的目的性,内部的各个组成部分并非孤立存在 ,而是 在这个目标的作用下,共同构成了一个完整的、不可分割的整体。整体效能大于 各部分效能之和。教材的整体性旨在根据学科特点、教学模式和认知规律具体编 排知识要素的顺序和呈现形式,融入相应的教学策略形成教材的整体结构 16,且 这种整体结构不是各要素的简单机械排列,而是效能最大化的有机融合。(3) 相

5、关性:系统内各要素以及大系统内部各子系统之间都是相互依赖、相互 影响的,牵一发而动全身,其中一个要素或子系统发生变化 ,其他部分也会相应 有 所改变或调整。教材的相关性旨在说明教材内理论知识不断有新的突破 ,与之相 关的引言、习题等形式要素及相关理论、知识结构也将随之调整 ,保证教材的准 确度。(4) 环境适用性:系统与外界条件息息相关 ,当环境条件改变时,内部要素也会 随之相应调整。教材的环境适应性旨在反映随着知识的发展、科技的进步以及教 学理念的更新,教材内容也要与时俱进 ,在一定阶段改编再版,适应社会发展的需 要。(5) 层次性:系统内下分各具体要素,系统与系统还可构成一个更庞大的系统

6、, 形成层次鲜明的系统网络。教材的层次性旨在根据学生的学习特征 ,从一个简单 的知识体系出发,逐步扩展为完整复杂的大体系。(6) 动态性:系统内部与外部都是不断发展变化的整体 ,保持着动态的稳定状 态。从相关性和环境适用性的特点得知,历史是不断前进的,任何一种教材都是相 对滞后的,因而教材的动态性旨在反映教材也是一个动态的、开放的系统,需要不 断与运动中的人类社会发生信息交换关系17。系统论的概念在初期主要涉足于生物领域 ,由贝塔朗提出系统整体功能观 点。系统论要求透过事物的具体形态,将事物本质抽象出来,考察系统内部的整体 与部分、结构与功能之间的关系,并运用数学手段和计算工具,确定适用于所有

7、客 体系统的一般原则和方法。系统论作为一门新兴科学研究方法 ,有它的孕育、产 生、发展和成熟的过程,与整个人类社会的发展历史也是紧密相连。2.3 系统论的原则 伴随着人类社会的发展和科学技术的不断进步以及该理论的广泛传播和不 断完善,系统论逐渐从朴素的整体思想发展为跨学科、跨领域的现代系统理论。 这种指导人类认识和改造社会的方式就是系统方法论。“系统方法要求把研究对 象当作一个系统,从系统总体出发,在系统与要素、要素与要素、系统与环境的相 互作用中解释和处理研究对象的性质和规律”丨18。系统论是由一系列方法组 成的,根据它的相关特点,我们可以具体归纳出整体性方法、有序性方法、系统登 记分析法以

8、及模型化和优化方法等几个研究的原则|9。(1) 整体性原则。系统是由内部各要素构成的统一体,它要求人们在认识或改 造事物时要从全局出发,总结出各要素相互作用下带来的整体功能。它是系统论 的主体思想和核心灵魂。这与教材的目的性和整体性特点相对应 ,因而在教材的 编写过程中,编者要注意建立学生的立体思维 ,从把握单个知识点的基础上,串联 起几个知识点的相互联系,从而建立完整的知识系统。(2) 等级性原则。这是将系统与系统之间的关系搭建成从低级到高级的多层 次的系统等级结构,高级系统下分子系统 ,子系统下分更小的系统 ,直至不可分割 的具体成分,构成庞大而层次鲜明的系统群。(3) 有序性原则。系统内

9、各要素的联系是有一定规律的,从系统的视角分析事 物也要致力于发现各要素之间的相关性和规律性。这与教材的相关性特点相对应, 因而在教材的编写过程中,编者要遵循认识事物的普遍规律,按照浅入深、从具体 到抽象的顺序安排知识内容。(4) 模型化与最优化原则。这一原则要求通过对系统的定量和定性研究,综合 多种现代科技手段,揭示系统的运作过程,为人们的生产和生活提供各种优化方案, 使损失降到最低。这与教材的环境适用性、动态性特点相对应 ,因而在教材的编 写过程中,编者一方面要注意运用生活实例模拟知识,把枯燥的理论知识转化成熟 知的生活具象,活跃课堂气氛;另一方面要联系现实生活和社会热点 ,掌握科技发 展的

10、动向,为学生带来最新的科学文化知识。2.4 系统论的意义系统论不仅是反映客观规律的科学理论,更具有科学方法论的意义。这种新的方法论,从最初的生物领域推广到多个自然科学领域的研究,同时也应用于社会 人文科学,体现了该方法论具备适用社会各方面研究的实践价值。教材作为教学 过程的媒介,自身也是一个系统,是隶属于课程设置中的一个环节(子系统),而且其 结构与功能涵盖了各个具体要素。人类社会和科技水平是不断发展的 ,因而从某 种意义讲,教材的编写都是相对滞后的。人类社会更是一个运动的、 放的复杂系 统,传授人类知识成果的教材也应以一种开放的姿态,不断实现自身内部的整合创 新,以适应当今社会的发展。第 3

11、 章教材分析模型的建构3.1 教材功能的分析3.1.1 教材的定义中国教育百科全书(教育卷)给出了 “教材”定义的两个解释20】:(1) 以教学大纲和社会实践的需要为基础 ,为师生教学应用而编选出来的材 料。(2) 以相关学科的培养目标和教学任务为根本,编选和组织具有一定深度和广 度的知识和技能的体系。以上对教材定义的解释被学者普遍认为是“教材”的狭义定义 ,而日本大阪 教育大学欢喜隆司教授对“教材”提出了广义的定义丨“教材实际上是源于生活、 科学、艺术、文化的各个领域,而后被有计划的组织到一起,形成了一套完整的知 识体系和能力体系。”对于教材的看法,众多教材研究者们从不同视角出发 ,提出了自

12、己的观点 ,其 中比较有代表性的有以下四种:(1) 教材既是课程目标的具体体现 ,又是教师和学生开展教学活动的主要工 具。(2) 教材包括了教师在教学活动中所使用的一切素材和手段23。(3) 教材有两种解释,一种是指根据一定学科任务 ,编选和组织具有一定广度 和深度的知识技能体系,一般以教科书的形式来具体反映;另一种是指教师指导学 生学习的一切教学材料24】。(4) 教材不是供传播的经典 ,不是供掌握的目的,不是供记忆的知识仓库,而是 供教学使用的材料251。由此可见,“教材”在传统定义的基础上被赋予了新的定义,不再是简单的概 念和法则的集合。“教材”是教学活动中的主要素材和重要手段,教材研究

13、者们普 遍认为教材包括教科书、讲义、参考书刊、辅导教材等要素 ,而教科书则是众多 要素中最基本、最重要的代表性要素。本文在没有做特殊说明的情况下 ,教材指 的就是教科书。3.1.2 教材的一般功能在我国,教材的发展和演变经历了古代、近代和现代约两千年的漫长过程。 但总体来看,教材的基本功能却始终体现在以下两个方面:(1) 教材的传播功能传播科学文化知识是教材功能的一个重要体现26。我国古代思想家、教育 家、课程和教材的奠基人孔子亲自修订、编撰的几种教材中 ,影响最大的就是六 经-诗、书、礼、乐、易、春秋,后乐经失传,六经成为五经。 到了汉朝,汉武帝又将五经定为全国通用的必读教材。唐朝时期, 算

14、经、医经、 律经也被扩充到这套教材内,与五经共同承担着传播科学文化知识的任务。 宋朝又将四书:论语、孟子、大学、中庸扩充到了教材中。至此,“四 书”加上“五经”形成了一套完整的知识体系,这套知识体系一直被使用到民国 初期27。近百年来,我国积极翻译和原版引进发达国家的各类教材和专著 ,在汲 取先进文化成果的同时也提出了拥有“自主知识产权”的创新理论。同时我国的 科技文化成果也同样被其他国家分享 ,例如国际著名固体物理学家黄昆院士的 “黄散射”等成果也被世界各国引用近万次之多。知识依靠教材的传播功能摆脱了空间和时间的限制 ,以教材为信息载体和传 播媒体,在不同的民族之间、不同的国家之间、甚至不同

15、的历史时代之间都进行 着科学文化知识的交流与传播。(2) 教材的教育功能教材是教学过程中四个基本要素中最重要的一个要素 ,作为知识传播的重要 载体,其教育功能实质上是知识的教育功能。教材既是教师教学的依据,又是学生获取知识和技能的主要途径。教材在学 生学习过程中造成的影响,无形中增强了学生的社会化,“使出生时不适应社会生 活的个体我,通过学习塑造成为一个薪新的社会我28。”学生在学习的过程中学 会了协调人与自然,人与社会的关系,不仅适应了社会生活,还能够促进和推动社 会、经济的发展29。教材的教育功能还体现在塑造学生的个性化。每一个学生 都是一个有思想的独立个体,成长环境决定着学生又是一个特殊

16、的个体,学生在学 习的过程中一方面要保持全面发展,另一方面也要适应学生的差异化发展并保持 学习时间上的持久性。以上是对教材在教学活动中表现出的一般功能的介绍 ,教材是教育活动中知 识传播的载体,是教师教授知识,学生接受知识并发展自身的工具和媒介。3.1.3 教材的核心功能促进学生的发展是教材的核心功能。在过去的教学观中,教材就是知识,教材 就像一个装满水的桶 ,学生就像一个空桶,而教师则是搬运工,负责将教材中的水 装入学生的空桶里面 ,教材在教师的讲授和学生的接受面前具有绝对的权威性 3人。而在现代的教学观中，教材变成了一个具有引导功能的媒介,整个教学过程 由过去的教师主动教,学生被动学这种单

17、向的知识传递模式,变成了沟通和对话模 式。在新的教学过程中,学生不再是只需要接纳和记忆的容器,而成为了可以认知、 分析、理解并进行反思和批判的主体。教材充当着一个“话题”的作用 ,教师和 学生围绕着话题进行沟通,整个教学活动不是为了记住“话题”,而是在对“话题” 进行讨论交流的过程中,获得更多启示和发现。3.2 教材要素的分析系统中的各个要素看似独立,但是要使要素对系统的整体性质和行为产生影 响,必须依赖于其他要素的相互作用,所以系统中要素的确定是用系统论观点研究 教材的基础工作。知识要素是指教材中含有的人类智慧的结晶,既包含本学科知识,又包含本学 科与其他学科之间的联系,还包含与时俱进的科技

18、前沿类知识;技能要素是指教材 中含有的关于学生运用所学知识解决实际问题的技能方法 ,主要是检验教材中是 否含有培养学生学以致用的能力的要素;逻辑要素是指教材内容的结构和呈现方 式,是教材四个基本要素中最深层次的要素;非智力要素是指教材中栏目设置顺序 和栏目内容中体现出对学生“学习动机”、“兴趣与爱好”、“意志”、“情感与性格” 和“习惯”的培养。由此,我们认为教材中应含有以下四种基本要素:知识要素、技能要素、逻辑 要素和非智力要素。四个要素相互协调共同协作来实现教材系统的整体功能。3.2.1 知识要素教材功能是通过知识的传播和对读者的教育来实现的 ,教材的最终目的是传 播知识和让学生接受知识,

19、教材在知识点的展现方式上又是多种多样,而优秀的教 材应该是经过仔细的考量,有组织、有序列而完整等将知识展现出来132。由此 可见,分析教材知识要素的首要出发点是知识点的选取和编排是否合理。再结合 物理学科的学科性质,需要分析教材中是否含有与其他学科的联系以及是否含有 科技前沿知识。所以我们对教材中知识要素的分析从以下四个方面进行:(1) 是否含有物理学科最基础、最重要的概念和规律;(2) 是否含有较合理的物理知识编排顺序;(3) 是否含有物理学科之外的的学科知识联系;(4) 是否含有物理前沿知识。3.2.2 技能要素 现代美国教育观认为对于学生来说,“会做什么”比“知道是什么”更重要, 所以美

20、国教育界一直在培养学生能力的方面付出了很多努力 ,这些努力在教材中 具体表现为:尽可能的减少教材中的纯叙述类的知识 ,而是提出问题,探索问题然 后解决问题。使物理学习由一个学生被动接受的过程 ,变成了学生主动探索的过 程,在探索的过程中既学到了知识 ,又培养了能力,最终将学来的知识融合到实际 生活中并能动手解决实际问题。所以我们对教材中技能要素的分析从以下四个方 面进行:(1) 是否通过合理的实验设置来引导学生进行知识探索;(2) 是否通过实验过程培养学生的动手能力和合作能力;(3) 是否合理的利用信息技术对物理知识进行整合;(4) 是否体现出对学生多元化思维的培养。3.2.3 逻辑要素 逻辑

21、要素体现的是逻辑学的本质,即囊括宇宙的基本规律。逻辑学认为,宇宙 中一切事物都包含物质、能量、数量、结构、程序、信息等六大基本要素。物理 教材中的逻辑要素是指对物理教学内容各要素各部分及其之间的关系的排列与 呈现方式,严谨、科学的逻辑方式能使教材结构更为清晰合理。教材不同于其他 学术著作,不能简单地将知识点一一罗列。学生通过教材学习到知识并不是教材 的真正意义,教材的真正意义在于让学生轻松的接受、理解并运用知识。如何合 理的安排知识展 顺序,如何合理的表述知识,如何合理的安排知识梯度 ,是逻辑要 素的重要分析指标:(1)是否合理的安排知识的展开顺序;(2)是否帮助学生进行知识的建构;(3) 是

22、否将生硬的知识进行趣味性途释。3.2.4 非智力要素 非智力要素,是相对于智力要素提出的新概念,一般包括动机、兴趣与爱好、 意志、情感与性格、习惯等因素。在学生学习过程中 ,非智力要素比智力要素具 有更为深远的影响。智力要素关注于某个具体知识点的理解与应用 ,而非智力要 素左右着学生的精神世界乃至身心健康 ,潜移默化地影响着知识学习和技能提升 的效果。中学阶段,学生的认知水平尚处于比较稚嫩的阶段。教师在授课过程既要“解 惑”更要“传道”,关注学生身心发展的特点,按照循序渐进的原则,将知识由浅入 深地渗透到学生的认知中,完成从初中到高中的知识过渡。一套优秀的教材不仅 要呈现层次清晰、内容完备的知

23、识,更要有助于调动学生的非智力要素,与智力要 素一同优化课堂教学的效果。所以我们对教材中非智力要素的分析从以下五个方 面进行:(1)是否设置有培养学生的科学精神的栏目;(2)是否设置有调动学生对物理学科情感动力的栏目;(3) 是否设置有激发学生对物理学科兴趣的栏目;(4) 是否设置有增强学生学习动机的栏目;(5) 培养学生科学精神、调动学生情感动力、激发学生兴趣、增强学生学习动机等栏目的设置是否合理、有效、易于接受。3.3 教材分析模型的建构本研究以系统方法论为研究依据,对教材进行分析和研究,并以科学发现者 物理:原理与问题这套教材为例从教材的整体功能、教材的知识要素、技 能要素、逻辑要素、非

24、智力要素、教材与外界系统的联系等几个方面进行分析和 研究。物理学科同其他学科同样具备显著的系统性特点 ,因而运用系统论分析物 理教学及其教材的特点,能够帮助教育者全面深入的把握物理教材的本质,掌握物 理教学的内涵,对现代教育改革有着深刻的现实意义。一套优秀的教材不仅可以提高学生的学习兴趣,还能增强学生对知识内容的 理解33。教材作为一种最普通同时也是最重要的媒体,在知识的传播方面发挥着 非常重要的作用34。在教学实践过程中,教材是教师教授知识的重要依据和教学 工具,是学生接受知识的主要来源和学习指导,教材既是教师与学生之间沟通的直 接桥梁,又是学生通往知识殿堂的重要路径35。教师对教材的理解和

25、运用是教学 过程有效进行的基本保证,所以编写一套优秀的教材对于整个教育事业是一个很 重大的贡献。教育改革浪潮中,中国乃至全球,各大教育研究团队纷纷推出了自己 的劳动成果琳玻满目的各版本优秀教材,在一派欣欣向荣的景象背后,也给各 地教育部门带来了一个不小的难题 ,到底应该选择哪一套教材 ?仅在我国,中学教 材就有人教版、沪教版、鲁教版、弯?教版、苏教版、新课标等众多版本,在美国 有 Physics:Principles and Problems、Holt Physics、Conceptual Physics、Modem Physics等数十种教材，由此可见，如何选择一本合适的优秀教材显得尤 为重要。在此，我们以系统方法论为理论依据，依照整体性原则遵从“综合一分析一综 合”的思维方式，从“整体一部分一整体”的研究视角，先从教材整体功能开始分 析，再将教材的各个要素一一解构，通过各个要素间的内在联系将其形式化 ，建立 一个教材的分析模型，利用该分析模型在研究过程中获得教材的有用信息。环境 会影响到系统，而系统也会对环境产生一定的影响，不同环境下系统会发生不同的 改变，所以最后回归到整体角度分析教材与外部环境的关系 ，对教材进行整体评 价。教材分析模型如下: