基于教育目标分类学的物理教材旁批研究

杨西西 肖洋

摘   要：物理教材正文旁侧的旁批是对正文的补充说明，过去少有研究系统考察其教学功能。基于教育目标分类学理论，构建了教材旁批教学功能的分析框架，包括“知识与技能”“过程与方法”“情感、态度与价值观”三大维度教育功能。对人教版和教科版必修三教材旁批进行分析，发现教科版旁批数量更多、教学功能更多元。教学中可利用旁批促进对知识的深度理解、培养元认知能力、提升实验操作水平、进行科学方法显性教学。

关键词：物理教材；旁批；教育目标分类

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2023）7-0022-6

文学研究中常在文章旁做批注，写下读书过程中的即时感想和真实感受，这种在文章旁所做的批注称为“旁批”。新人教版和教科版高中物理教材也引入了类似的设计，在正文内容旁侧设计一小段文字，对教材正文内容进行补充说明。这一小段文字形式上与文学中的批注类似，可称之为物理教材中的“旁批”。

已有研究表明，物理教材中旁批的意蕴与价值已远超文学中“记录感想”的作用，呈现出更多维、更丰富的教学功能。当前关于物理教材旁批教学功能的研究已达成部分共识，但仍存在一些不足［１－２］：一是对旁批教学功能的分类存在内涵重叠、边界不清等问题，分析框架有待重构；二是重点关注人教版教材，忽视其他版本教材，研究对象有待拓展。

本文从教育目标分类学出发重构旁批教学功能的分析框架，以新版人教版和教科版高中物理必修三教材（以下分别简称“人教版”“教科版”）为例对旁批进行分析，提出使用建议。

１    基于教育目标分类学的旁批教学功能体系建构

以布鲁姆、马扎诺等为代表的教育目标分类学理论提供了一套系统的可供观察和测量的教育目标分类体系［３］。在全面考察教育目标分类学理论的基础上，黎加厚等人从三维目标出发提出了符合我国实际的教育目标分类体系（图１）［３］。该体系全面体现了国家课程标准的要求，具备指引分析我国高中物理教科书旁批教学功能的可能。

《普通高中物理課程标准（２０１７年版）》对原三维目标进行分析、整合后提出了物理学科核心素养［４］。三维目标虽然没有像核心素养要求这样具体，但也较全面地规定了物理学科的教育价值，并没有偏重或遗漏。所以，本文在参考国家课程标准、教育目标分类体系的基础上，仍然借鉴三维目标的划分方式，构建出教材旁批教学功能分析框架（图２）。教材旁批的教学功能主要涉及“知识”维度方面，其他两个维度方面的教学功能相对较少。

２    教材旁批的分布情况与功能特点

统计两版教材中符合“旁批”定义的内容后，按课程标准中的二级内容主题统计“旁批”频次和每页平均旁批数（表１）。

２．１    旁批的分布情况

从各内容主题来看，人教版旁批最多的是“静电场”（１９次），其次是“电路与电能”（１３次），数量最少的是“电磁感应与电磁波”（３次）。教科版旁批最多的是“电路与电能”（２７次，５０％），其次是“静电场”（２１次），数量最少的也是“电磁感应与电磁波”（６次）。两版教材对旁批设置侧重点的把握较为一致，但在“电路与电能”主题存在较大差异。

各内容主题的页平均旁批数也有类似结果。“静电场”主题下两版教材页均旁批数相近（０．３７次和０．３６次），“电磁感应与电磁波”主题下则分别为０．１１次和０．１３次。在 “电路与电能”主题，教科版页均旁批数（０．４次）明显多于人教版（０．２5次）。

２．２    旁批的教学功能特点

两版教材中旁批的教学功能分布如图３所示，其中“其他”指的是无法纳入分析框架的旁批。两版教材旁批均最注重“知识与技能”维度，其次是“过程与方法”维度，“情感、态度与价值观”维度最少。除“弘扬科学家精神”外，教科版各教学功能的旁批数均多于人教版。同时，教科版旁批教学功能更多样化，具有“构建知识框架”“联系科技应用”等特有的功能。

在“知识与技能”维度，两版教材均最注重“完善知识表述”功能。教科版中有２４处“完善知识表述”的旁批，主要对物理概念进行补充说明和解释。如 “在电路中，两点间的电势差通常称为这两点间的电压，这是我们已经熟知的名词”（第２９页），通过回顾已学过的电压概念帮助学生理解电势差。人教版中则有１９处此类旁批，主要对物理量、物理概念在应用时的注意事项、物理规律的适用范围等进行补充说明。如 “这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以证明对非匀强电场也是适用的”（第２７页），详细说明结论的适用范围，帮助学生更好地理解静电力做功的特点。

两版教材的旁批也均体现“描绘科学故事”“规范操作技能”和“促进元认知反思”三方面的教学功能。两版教材均通过在旁批中介绍相关物理学史来“描绘科学故事”，如“最早提出量子理论的是普朗克，他在研究热辐射的规律时，发现电磁波的发射和吸收都是不连续的……”（教科版，第１３６页），介绍了普朗克提出量子化假设的来龙去脉。“规范操作技能”的旁批往往出现在实验中，如“注意：待测量的电阻必须脱离电源，测量时不要两只手同时接触电阻的两端”（教科版，第６５页），明确提出使用多用电表的注意事项。“促进元认知反思”的旁批关注学生元认知的培养，如“你能说一说本章第３节例题中运用了哪种解决思路吗？”（人教版，第４４页），引导学生反思问题解决的方法。

“构建知识框架”和“联系科技应用”仅在教科版中有所体现。教科版必修三第三章第５节的旁批采用知识链接的方式，引导学生建立新知识与“《物理 必修 第二册》第五章‘经典力学的局限性与相对论初步”的联系，有助于学生打破不同模块知识的界限、构建网络化的知识框架，如图４（ａ）所示。图４（ｂ）呈现了“联系科技应用”的旁批，通过呈现半导体材料在激光打印技术中的新进展，帮助学生了解现代科技发展。可见，教科版旁批在“知识与技能”维度的教学功能更多元化。

在“过程与方法”维度，教科版旁批仍多于人教版。人教版出现２处“渗透科学方法”的旁批，“电势差”一节利用反证法讨论等势面与电场强度方向是否垂直，并用旁批“这里讨论等势面与电场线的关系时用到了反证法。反证法是科学研究中重要的逻辑方法”（第３３页），以显性的方式直接介绍该方法，而“电势能和电势”一节却采用隐性的方式介绍转换法，学生需要在教师的提示下才能发现背后的科学方法，如图５（ａ）所示。教科版出现的４处“渗透科学方法”的旁批则主要采用显性的方式（３／４），如图５（ｂ）的旁批（第８６页）就明确指出“操作性定义”的方法。

关于“发展科学思维”，人教版仅有１处旁批指向“模型建构”，以显性的方式指出“点电荷类似于力学中的质点，也是一种理想化模型”（第７页）。教科版关注“定性和定量相结合”（１处），如旁批“……先定性分析……然后进行定量研究……这是物理上常用的科学思维方法”（第４６页）。教科版还在第一章《静电场》的３处旁批反复强调了“类比”的科学思维，既有对类比及其局限性的一般性介绍[图６（ａ）]，也有嵌入“电势和电势差”等具体内容中的类比[图６（ｂ）、图6（ｃ）]。

教材体现“情感、态度与价值观”的旁批均很少。人教版注重“弘扬科学家精神”，如旁批“法拉第对科学的热爱以及对科学研究持之以恒、坚韧不拔的态度是他获得巨大成就的重要原因之一”（第１１４页），以显化的方式点拨了法拉第“持之以恒、坚韧不拔”的态度［５］。教科版注重“传承传统美德”，如旁批“勤俭节约、艰苦奋斗是中华民族的传统美德；从我做起，从小事做起，是我们应遵循的行动规范”（第１０５页），引导学生了解我国能源发展局势，养成“勤俭节约、艰苦奋斗”的美德。

３    教材旁批的使用建议

对教学功能的分析表明，当前人教版和教科版旁批的教学功能侧重于辅助使用者理解正文知识内容，但也注意到了对学生元认知能力和实验规范操作能力的培养，尤其是以显化的方式对科学思维、科学方法、科学情感态度价值观进行点拨。基于此，物理教学中应注重从以下几方面使用旁批。

３．１    利用旁批促進对知识的深度理解

受篇幅和行文逻辑的限制，教材正文有时无法全面而准确地呈现知识的来龙去脉。教师在教学过程中若只讲授正文部分的内容，学生可能无法经历知识的建构过程，只有对知识的表层记忆与了解。此时，教师应利用旁批完善教学内容，增强知识体系的完整性，帮助学生全面理解知识。

如教科版的旁批“导体和绝缘体：常见物体中，容易导电的物体称为导体，很不容易导电的物体称为绝缘体。而金属导体原子的外层电子很容易脱离原子核的束缚……”（Ｐ４）对导体和绝缘体的概念进行界定，指出原子核对外层电子束缚能力不同导致自身导电能力不同。教师在讲解该部分时，可借助此旁批帮助学生了解电荷转移的微观机理，使其建立摩擦起电这部分的完整知识体系。

３．２    利用旁批培养元认知能力

元认知是对自己思考过程的观察与思考，即对认知的认知［６］。进行元认知反思时，学生对自己问题解决的认知过程进行反思，发现认知过程中的优点和不足。有研究表明，当学生具有较高的元认知水平时，他们将能够监控和评估自己的知识与能力水平，控制和调适自己的情绪，从而获得较高的科学学业成就［７］。因此，在教材中渗透元认知理论、培养学生的元认知能力具有重要意义。

本文发现，教材旁批具有对学生进行元认知训练的潜力。如人教版旁批“你能说一说本章第３节例题中运用了哪种解决思路吗？”（第４４页）要求学生思考教材例题的解决思路，有助于学生在此基础上进一步了解自己对相关知识的掌握情况，对自己的能力水平有较好的认识。当然，元认知理论在教材中的体现不应仅局限于旁批，教师应该综合利用其他板块协同培养学生的元认知能力。在这方面，美国高中物理教材Ａｃｔｉｖｅ

Ｐｈｙｓｉｃｓ系统设计了“认识自己”“记录日志”“自我评价”“对活动和挑战的反思”等栏目一起培养学生的元认知能力，为我国物理教材的编写和使用提供思路［８］。

３．３    利用旁批提升实验规范操作能力

２０１９年教育部发布了《教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见》，指出要把学生实验操作情况和能力表现纳入综合素质评价［９］。但已有的关于物理实验操作能力测评的研究表明，学生在实验中出现很多操作不规范的行为［１０］。实验操作不规范不仅直接影响最终的实验结果，更有可能出现安全事故，危害学生生命健康。因此，培养学生规范进行实验操作的能力是亟需解决的问题。

人教版和教科版在涉及到实验的小节均设置警示性旁批，时刻提醒学生注意规范实验操作。例如，人教版“练习使用多用电表”实验的旁批“测量电阻之前应该先把两支表笔直接接触，调整欧姆调零旋钮，使指针指向‘０。改变不同倍率的欧姆挡后必须重复这项操作”（第７３页），强调测量前两表笔短接调零的规范。教科版在该实验中也设置了旁批“注意：测量电流或电压时，应该让红表笔接到电势较高的一端。多用电表使用完毕后，应该把选择开关置于ＯＦＦ挡或交流电压的最高挡”（第６６页），强调多用电表表笔和挡位的使用规范。教师在实验教学时可利用旁批引导学生关注实验规范要求，提高学生的实验操作能力，保证实验的安全性。

３．４    利用旁批进行科学方法、科学思维和科学态度与价值观的显化教学

在围绕知识内容组织教学的实践当中，科学方法、科学思维和科学态度与价值观的培养往往采用了隐性的处理方式，致使学生这三方面的素养长期处于较低水平。鉴于此，科学方法、科学思维和科学本质的显化教育成为了教育研究共同体所提倡和追寻的方式。例如，有学者提出“有意识”和“逻辑化”的科学方法显化教学策略，倡导教师在教学过程中通过明示科学方法要素、按照科学方法的逻辑设计教学过程放大显化教材中的科学方法，促进学生对科学方法的认知和利用科学方法解决问题的能力［１１］。

教材中的旁批也主要采用了显化的教育方式。如教科版旁批“如果甲、乙两个对象之间存在着某些方面的相似，如都具有Ａ、Ｂ性质……这样的推理过程称为类比，它是人们认识客观世界的一种思维方法”（第２２页），显化了“类比”的科学思维；人教版旁批“法拉第对科学的热爱以及对科学研究持之以恒、坚韧不拔的态度是他获得巨大成就的重要原因之一”（第１１４页），显化了科学家态度和精神。教师可以利用或借鉴这些旁批内容，结合相应的教学策略将其融入到具体的课堂教学内容中，落实科学方法、科学思维、科学态度与价值观的显化教学。

４    结  语

从教育目标分类学出发，以人教版和教科版高中物理必修三中的旁批作为分析对象，提炼出旁批“知识与技能”“过程与方法”“情感、态度与价值观”三大维度、十一个子维度的教学功能。教材中旁批主要发挥完善知识表述的功能，但其他功能也应得到重视。教师在教学中应充分挖掘旁批的教学功能，可以利用旁批促进对知识的深度理解、培养元认知能力、提升实验规范操作能力、进行科学方法、科学思维和科学态度与价值观的显化教学。除必修三模块以外，人教版和教科版其他模块的旁批应当也具有一定的教学价值，值得进一步挖掘。教师应合理参考教材旁批内容，挖掘旁批蕴含的教学价值，将这些旁批中的内容变作教学过程中的点睛之笔，丰富教学内容、优化教学设计、提升教学效果。

参考文献：

［１］马佳权．高中物理教材“旁批”设置分析及应用策略［Ｊ］．中学物理，２０１７，３５（１）：２０－２３．

［２］张嗣春．浅谈教材旁白在物理教学中的作用［Ｊ］．物理之友，２０１９，３５（５）：３１－３２．

［３］黎加厚．新教育目标分类学概论［Ｍ］．上海：上海教育出版社，２０１０：５，１３１－１３６．

［４］郭玉英．从三维课程目标到物理核心素养［Ｊ］．物理教学，２０１７，３９（１１）：２－４，８．

［５］李汶俊，许凯霞，区艺锋，等．新粤教版高中物理教科书科学家形象建构研究［Ｊ］．物理教学探讨，2022，４０（７）：２５－２９．

［６］Ｊ·Ｈ·弗拉维尔，Ｐ·Ｈ·米勒，Ｓ·Ａ·米勒．认知发展［Ｍ］．邓赐平，刘明，译．上海：华东师范大学出版社，２００２：２１８－２２０．

［７］Ｋｉｒｂｕｌｕｔ Ｚ Ｄ， Ｕｚｕｎｔｉｒｙａｋｉ－Ｋｏｎｄａｋｃｉ Ｅ．Ｅｘａｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｄｉａｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ ｓｅｌｆ－ｅｆｆｉｃａｃｙ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｅｔａｖａｒｉａｂｌｅｓ ａｎｄ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ， Ｒｏｕｔｌｅｄｇｅ， ２０１９，４１（８）： ９９５－１０１４．

［８］李茹，陳娴．融入元认知理论的美国中学物理教材之研究［Ｊ］．物理教师，２００８，２９（３）：４２－４３.

［９］中华人民共和国教育部．教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１９－１１－２２）［２０２３－２－７］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｏｅ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｓｒｃｓｉｔｅ／Ａ０６／ｓ３３２１／２０１９１１／ｔ２０１９

１１２８＿４０９９５８．ｈｔｍｌ.

［１０］张红洋，李昕．纸笔测试与实操测评对物理实验能力考查差异性研究［Ｊ］．物理教师，２０２２，４３（１０）：２０－２４．

［１１］侯爱琴．高中物理科学方法显性教育的实践研究——以高中物理力学部分为例［Ｊ］．物理教师，２０１４，３５（８）：８－１１．（栏目编辑    刘   荣）