Advances in Psychology
心理学进展, 2013, 3, 38-42
http://dx.doi.org/10.12677/ap.2013.31007
Published Online January 2013 (http://www.abtbus.com/journal/ap.html)
Discipline Domain Knowledge Applied in Physics
Teaching in Junior Middle School
Lie Luo, Xiaoyue Cai
Education Department, Guangzhou University, Guangzhou
Email: Luolie1020@163.com
Received: Nov. 24
th
, 2012; revised: Dec. 16th, 2012; accepted: Dec. 23rd, 2012
Abstract:
The study is to improve the traditional physics teaching mode based on the concept of domain
knowledge. The teachers focus on the basic knowledge, cognitive and metacognitive
strategies and condition
knowledge. The study takes the experiments to assess the teaching results of the experimental group and con-
trol group in order to test the value of domain knowledge. The study gets some results: 1) The teaching based
on the concept of domain knowledge is good for the teaching; 2) The declarative knowledge and procedural
knowledge of the students with learning difficulties and average students has improved significantly, but that
of excellent students does not; 3) The condition knowledge of all the students has improved significantly.
Keywords:
Discipline Domain Knowledge; Concept; Physics Teaching
学科领域知识在初中物理教学中的实践
罗
列，蔡笑岳
广州大学教育学院，广州
Email: Luolie1020@163.com
收稿日期：
2012
年11月24日；修回日期：
2012
年12月16日；录用日期：
2012
年12月23日
摘
要：本研究依据学科领域知识对传统的物理教学模式进行改进。在教学过程中，物理教师着眼于
学生基础知识巩固、认知与元认知策略训练以及问题情境知识掌握。为了验证学科领域知识的教学价
值，本研究开展教学实验，并自编《电学知识测验》评估实验组与控制组的教学效果。结果显示：
1)学
科领域知识教学能够有效提高学生物理成绩；
2)学困生和中等生的陈述性知识与程序性知识有着显著
提高，但学优生没有出现显著变化；
3)不同层次的学生条件性知识均有显著提高。
关键词：
学科领域知识；理念；物理教学
1.
问题提出
领域知识是教育学和心理学的重要研究领域，揭
示了专家和新手在获得知识和表征问题过程中的心
理差异，为教学改革活动的开展提供了启示。上个世
纪
90年代，Alexander( 1991)提出了领域知识模型，认
为领域知识应该包括陈述性知识、程序性知识和条件
性知识。领域知识是一种新的知识表征形态，具有外
显清晰和内隐缄默的特点。在
Alexander研究的基础
上，学者们积极探究领域知识与个体知识学习的关系
并取得了丰硕的成果。
Ackerman(2002)发现领域知识
能够提高学生的工作记忆能力，帮助他们更好进行问
题表征。
Johnson(2004)发现幼儿解决问题更多的是依
赖领域知识而非智力。另外，有的学者还发现领域知
识可以优化个体的问题解决策略，使其迅速地提取关
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学科领域知识在初中物理教学中的实践
键信息，保证了问题的高效解决
(Moos, 2008)。
在外国研究的基础上，蔡笑岳将领域知识迁移到
教学活动中，提出了学科领域知识。学科领域知识是
指学生所拥有的关于某个特定学科范围内的所有知
识，是关于某一学科中的那些具有一定相关性、逻辑
性、操作性的知识按其知识属性、认知特性而加以组
织形成的知识组块和认知操作图式
(蔡笑岳、何伯锋，
2010)
。自概念提出以来，学者们探究不同领域知识水
平的学生在问题表征、记忆以及信息提取方面的差
异，为教学实践提供理论指导。例如，李长虹和蔡笑
岳
(2010)
经过数学教学实验发现学生学科领域知识水
平与知识的深度、广度以及关联度相互联系。张维和
蔡笑岳
(2011)通过数学问题表征实验发现学科领域知
识水平高的学生以问题原理表征问题，而水平低的学
生则以问题表面特征进行问题表征。学科领域知识认
为知识应该包括学理内容知识、认知过程知识以及问
题条件知识。学理内容知识表征为学科的基础性内
容；认知过程知识体现为知识建构方法和认知与元认
知策略；问题条件知识则是公式与定理适用范围的规
定。根据这一理论，教师在教学活动中要关注学生的
知识基础、知识结构、认知与元认知策略以及问题情
境知识。根据以往的研究，本文以初中物理作为研究
内容，通过教学实验探究学科领域知识实践途径与教
育价值。
2.
研究过程
2.1.
物理知识测验
物理测验的的编制根据
Alexander知识三维度理
念，从陈述性知识、程序性知识以及条件性知识三个
维度对学生的物理知识水平进行调查。陈述性知识是
事实与观点的知识，是关于“是什么”的知识，体现
为知识的概念、定理、公式等。程序性知识是同学习
过程中认知操作相关的知识，是关于“怎么做”的知
识，具体体现为知识学习和问题解决。条件性知识是
学科问题条件和情境的知识，是关于“为什么”的知
识，具体表现为对已学知识限制性条件的应用。根据
领域知识的概念，并以人教版物理八年级下册电学内
容作为材料编制《电学知识测验》。该测验包括《电
学知识前测测验》和《电学知识后测测验》。《电学知
识前测测验》的内容主要包括“电压电阻”与“欧姆
定律”两章内容，了解学生教学实验前的电学知识基
础。《电学知识后测测验》调查的是“电功率
”一章的
知识内容，了解学生经过学科领域知识教学后的学习
效果。知识测验从陈述性知识、程序性知识和条件性
知识三个维度对学生的知识进行了解。例如，考察陈
述性知识的项目是“什么是欧姆定律？；考察程序性
知识的项目是“
4的电阻接在2 V的电源上，通过
电阻的电流是多少”；考察条件性知识的项目是“‘有
两个串联电阻接入电路，若其中
20电阻撤掉，电
路电流变为原来
2
倍，电路两端电压不变，则另一电
阻阻值是多少’这道题目考察的是哪个电学知识点”。
每一份测验均为
30道项目，每个维度各
10
道项目，
每道项目为
1分。
在测验制定之后，进行试测，并听取初中老师以
及学生的意见对测验一些表述不清的项目进行修改。
《电学知识前测测验》陈述性知识、程序性知识和条
件性知识三部分知识的内部一致性系数为
0.74
、0.82
和
0.81
。《电学知识后测测验》相对应三部分知识的
内部一致性系数为
0.76、0.83和0.87。因此，这两份
测验具有较高的信度。
2.2.
研究对象
在广州某中学选取四个班，均接受完“电压电阻”
与“欧姆定律”两章的教学活动。两个班为实验组
(121
人
)
，另外两个班为控制组
(122人
)
。为了更好探究教
学实验对实验组不同层次的学生影响，对实验组的学
生进行分组。分组依据为“电压电阻”与“欧姆定律”
两章的单元考试平均分。将平均分的前
27%
的学生作
为学优生
(33人
)
，后27%的学生作为学困生
(33人
)，
其他的学生作为中等生
(55人
)。将他们所学两章的单
元考试平均分作为前测学业成绩，并利用《电学知识
前测测验》对他们进行调查。前测测验陈述性知识、
程序性知识以及条件性知识同学业成绩具有显著相
关，其相关系数分别为
0.93、0.88和0.92。《电学知
识前测测验》能够较好映学生的物理知识水平。通过
调查，实验组与控制组的学生在三部分成绩与成绩上
没有出现差异显著
(P > 0.05)。他们在教学实验前物理
知识基础没有显著差异。实验组不同层次学生在陈述
性知识、程序性知识、条件性知识以及学业成绩上具
有显著差异
(P < 0.001)。这说明分组合理，不同层次
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学科领域知识在初中物理教学中的实践
学生具有不同的物理知识基础。
2.3.
教学实验过程
在调查之后，对四个班进行为期一个月的教学实
验。教学内容为“电功率”一章的内容。控制组的学
生接受传统的物理教学。实验组的学生接受经学科领
域知识改进过的教学活动。实验组教师重视学生的知
识基础，指导学生认真学习物理概念和公式。例如在
第二节教学活动中，教师让学生正确理解“电功率”
的具体含义以及计算公式。再次，实验组教师还促进
学生建构良好的物理知识体系。教师将本章的知识点
同之前的知识内容有机联系起来，让学生能够在学习
本章知识的同时复习“电压”、“欧姆定律”等内容。
除此之外，教师对学生的认知与元认知策略进行训
练，提高他们利用已有知识解决学科问题的能力。教
师向学生介绍应用公式、提取问题关键信息以及抑制
干扰信息的技巧，并指导学生进行相应训练，促使其
内化策略。最后，实验组教师重视学生对问题情境的
把握能力，促进其了解和掌握每个公式与定理的适用
范围。例如，教师具体分析了“并联电路”与“串联
电路”的特点以及适用的不同范围。问题情境知识的
教学可以促使他们在问题解决过程中使用正确的认
知策略。
经过一个月的教学实验，应用《电学知识后测测
验》对控制组和实验组“电功率”知识进行调查，通
过分析两者的测验得分和单元分数的差异，检验学科
领域知识的教学价值。测验的三个维度陈述性知识、
程序性知识以及条件性知识与单元成绩呈现出显著
相关，其相关系数分别为
0.78、0.91和0.88。
3.
研究结果
在控制组和实验组经过一个月的教学实验之后，
对他们“电功率”知识水平和单元成绩进行比较，表
1
显示实验组和控制组在三个知识维度和单元成绩得
分上具有显著差异。实验组的陈述性知识
(P = 0.04)、
程序性知识
(P = 0.000)、条件性知识(P = 0.000)和单元
成绩
(P = 0.04)均显著高于控制组。
表
2
和表3显示，实验组学生在经过教学实验之
后，其学理内容知识
(P = 0.01)、认知过程知识(P =
0.000)
、问题条件知识(P = 0.000)以及成绩(P = 0.000)
Table 1. Analysis of post-test scores of the experimental group and
the control group
表
1.
实验组与控制组后测分数差异分析
实验组(M ± SD)控制组(M ± SD)
T
后测陈述性知识
6.7 ± 0.7 5.9 ± 1.4 4.38*
后测程序性知识
7.0 ± 1.2 5.3 ± 1.6 3.53***
后测条件性知识
6.9 ± 1.7 5.1 ± 1.7 3.93***
后测物理成绩
85.1 ± 10.9 76.2 ± 13.9 2.14
*
注：
*
P < 0.05；**P < 0.01；***P < 0.001以下同。
Table 2. Analysis of pret est scores and post-test scores in the ex-
perimental group
表
2.
实验组前测后测分数差异分析
前测(M ± SD)后测(M ± SD)
T
陈述性知识
6.1 ± 1.3 6.7 ± 0.7
2.92**
程序性知识
5.6 ± 2.4 7.0 ± 1.2
3.71
***
条件性知识
5.4 ± 2.1 6.9 ± 1.7
6.46
***
物理成绩
77.1 ± 14.9 85.2 ± 10.9
6.72
***
Table 3. Analysis of pretest scores and post-test scores in the con-
trol group
表
3.
控制组前测后测分数差异分析
前测(M ± SD)后测(M ± SD)
T
陈述性知识
5.9 ± 1.4 5.9 ± 1.4
0.83
程序性知识
5.2 ± 2.1 5.3 ± 1.6
0.90
条件性知识
4.7 ± 1.7 5.1 ± 1.7
1.57
物理成绩
76.7 ± 14.2 76.2 ± 13.9 0.98
具有了显著的提高。相反，控制组的成绩却没有得到
显著提高，其三种知识维度和成绩的
P均分别为0.42、
0.38
、0.13和0.34
。这说明学科领域知识教学能够有
效提高教学的效率，促使学生建立系统的知识结构。
为了更好探究教学实验对实验组的影响，对实验组学
困生、中等生和学优生的三种知识前测后测成绩进行
配对样本
T
检验。统计结果显示实验组学困生在陈述
性知识
(P = 0.01)、程序性知识(P = 0.000)以及条件性
知识
(P = 0.001)的得分上均有显著的提高。中等生的
陈述性知识
(P = 0.004)、程序性知识(P = 0.009)和条件
性知识
(P = 0.007)成绩也有了显著提高。学优生成绩
的提高体现在问题条件知识
(P = 0.004)上。
4.
讨论
4.1.
学科领域知识教学能够有效提高学生
学习效率
本研究通过教学实验发现学科领域知识教学能
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学科领域知识在初中物理教学中的实践
够有效提高学生的知识水平，相对于传统的教学方式
具有一定的优势。传统教学方法的一些不足影响了学
生物理知识的建构与认知策略的应用。在传统的教学
模式中，学生的学习主动性被过分的夸大，其探究能
力也受到过分的关注。这导致一些教师忽视了基础知
识教学。另外，传统的教学方式还忽视了对学生的元
认知策略的训练。元认知被称为认知的认知，包含元
认知知识、元认知体验和元认知监控
(余嘉元，
2 005)。
Whitson(199 4)
认为在物理教学活动中元认知的教学
能够提高策略训练的迁移效果，帮助学生更好掌握知
识和解决问题。但是，传统的教学方法并没有对学生
的物理元认知策略进行有效的训练，而只是着眼于学
生的认知技能。这在一定程度上影响了学生认知监控
水平的提高，不利于他们认知技能的获得与提高。除
此之外，传统教学方法还忽视了知识的关联性，没有
为学生联系不同知识点提供足够的线索。一些学生，
尤其学困生往往会出现“学了后面忘了前面”的现象。
这也导致学生由于缺少系统的知识体系而没能解决
综合性问题。
针对这一情况，学科领域知识教学从知识基础、
认知结构、认知与元认知策略以及问题情境四个方面
对物理教学模式进行有益补充，帮助学生建构系统知
识体系以及获得有效的认知和元认知策略。该理念倡
导在教学中加大了对基本的公式和概念的教学，着力
提高学生知识
的丰富性。李长虹、蔡笑岳、何伯锋(2010)
通过教学实验发现学生知识的丰富性同知识的表征
水平具有显著相关性。在教学实验中，实验组的学生
能够系统完整对相关的概念与公式进行学习，提高了
知识的丰富水平。这便为他们解决物理问题以及学习
其他知识奠定比较好的知识基础。除了知识基础得到
巩固外，实验组学生认知结构也得以全面的建构，呈
现出高水平的结构性。知识结构性强的学生能够依据
知识原理对问题进行表征，避免问题表面信息的干扰
(
张维、蔡笑岳、曾苑霞，
2011)。因此，实验组的学
生可以更好的抑制干扰信息的影响，并依据问题的原
理特征从知识系统中提取影响的信息，使问题得到顺
利的解决。另外，学科领域知识教学还将学生的认知
与元认知技能的提高作为提升学生知识水平的一条
有效途径。
Tardieu(2002)认为专家能够利用有效的记
忆方法对记忆知识进行组织，并利用元认知策略对组
织方式的有效性进行计划和监控，使自身保持较高的
知识水平。在教学实验中，实验组教师向学生传授物
理认知与元认知策略，并对他们进行有针对性的训
练。学生便可以利用获得的技能去建构知识与表征问
题，使学习效率得到提高。
4.2.
学困生和中等生的陈述性知识与程序性
知识有着显著提高，但优等生没有出现
差异变化
本研究发现学科领域知识教学能够有效提高学
困生与中等生的陈述性知识与程序性知识，但是优等
生却没有得到相同的教学效果。陈述性知识是关于
“是什么”的知识。而程序性知识是关于“怎样做”
的知识。学优生在参加实验之前已经具有良好的物理
知识结构和认知策略水平，能够比较好的获取新的知
识和解决问题。因此，教学实验对他们的影响并不是
十分的明显。
学科领域知识教学对学困生和中等生具有显著
的教学效果。它巩固了学困生与中等生的知识基础，
丰富了他们的陈述性知识。
Anderson(1982)
指出陈述
性知识表征和程序性知识表征之间是存在交互作用
的，前者的发展对后者具有积极的影响。在现实的学
科教育中，一些学生之所以不会完成物理题目，不是
因为不知道具体的解题方法，而是因为没有理解和掌
握相关的公式和定理。因此，伴随着学生陈述性知识
的巩固和发展，其程序性知识水平便可以得到进一步
的提升。另外，物理知识基础的巩固意义还在于提升
了他们的自我效能感。自我效能感指的是个体对自己
是否能够成功地从事某一成就行为的主观判断。学生
在经过学科领域知识教学之后掌握必要知识点。他们
可以应用知识成功解决一些物理问题，提升自我效能
感。学生的学习自我效能感会影响学生学习的坚持
性、努力程度、认知投入与学习策略的运用，从而影
响学生的学业成就
(胡桂英、许百华，
2002)。因此，
学生自我效能感的提高有助于提升他们掌握知识以
及问题解决的效率，使他们的陈述性知识与程序性知
识获得提高。最后，基础知识的巩固还可以消除前概
念对学生的消极影响。前概念是学生在接触科学知识
前，对现实生活现象所形成的经验型概念。中等生和
学优生的基础知识水平比较低。另外，传统教学模式
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学科领域知识在初中物理教学中的实践
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忽视学生基础知识的做法又在一定程度上限制了他
们此类知识水平的提高。这导致学生在建构新知识和
解决问题时候更容易受到前概念的影响。学科领域知
识教学一方面加深了他们对各个概念定义的理解，抑
制了前概念的消极作用，提升了他们的陈述性知识水
平。另一方面，由于消除前概念对问题空间形成的影
响，学生可以更快更准确获得解题线索。这在很大程
度上提升了认知过程知识的效用，保证了问题的正确
解决。
4.3.
不同层次的学生条件性知识均有显著提高
在接受教学实验之后，实验组学生的条件性知识
有了显著提升。条件性知识是学科问题条件和情境的
知识，体现了学生能够根据具体的问题情境选用原理
与公式的能力。这类知识受到问题关键信息提取、干
扰信息抑制以及认知策略监控的影响
(蔡笑岳，何伯
锋，
2010)。实验组学生通过问题情境教学，提升了“何
时”和“为什么”使用知识的能力，能够及时发现关
键线索，正确完整对问题条件进行表征。在此基础上，
学生能够有效依据具体问题条件到知识结构中搜索
存储信息，使物理问题得到解决。除了成功提取问题
关键信息外，学生抑制干扰信息能力通过教学实验也
得到一定的提高。学生经过问题情境的学习训练，对
问题空间有一个准确的把握，可以对干扰信息与非干
扰信息进行正确区分，得以快速对抑制信息进行识
别。除此之外，学生还通过基础知识巩固与完整知识
体系建构理解了物理公式的具体内容与使用条件，避
免了因干扰信息的误导而对问题条件进行错误表征。
最后，学科领域知识教学活动可以优化学生的元认知
策略，使其对表征策略进行监控。条件性知识体现为
在具体问题中对知识使用条件的利用。经过问题情境
的教学训练，学生进一步了解和掌握每个物理原理与
公式的适用范围，能够判断表征问题条件方法的正确
性和有效性。他们一旦意识到自己选择了低效甚至错
误的方法能够及时的调整，保证了方法与问题条件的
最佳契合。
5.
结论
本研究以学科领域知识改进初中物理教学活动，
并对其教学效果进行检验。研究结果显示：
1)学科领
域知识教学能够有效提高学生物理成绩，改进初中物
理教学活动；
2)学困生和中等生的陈述性知识与程序
性知识有着显著提高，但学优生没有出现差异变化；
3)
不同层次的学生条件性知识均有显著提高。这说明
学科领域知识具有一定的教学价值，对提高物理教学
活动具有积极的意义。
本研究得到国家社会科学基金“十一五”规划教
育学课题
(编号：
BBA080049)资助，系广州市人文社
会科学
(发展与教育心理学
)重点研究基地研究成果。
6.
致谢
本研究感谢广州市绿翠中学老师与学生的配合
与帮助。
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