三 物理能力的层次

不同的物理能力有不同的外显，其实质是该种物理能力的内涵。称其为外显，只不过是强调它原本属于一种内在的状态，只有在能力实施的过程中才能表现出来。

然而，为了实现对物理能力的测量，仅从内涵的角度讨论是不够的， 因为我们必须在能力实施的具体进程中来测量它，而不能仅从方法论的描述来测量它。因此，我们还必须涉及到物理能力的主要外延。

物理能力测量将涉及两方面：能力的内涵与能力的外延。内涵，就是物理能力的外显；外延，是承受能力外显的具体物理任务。一般情况下， 它可用具体的物理知识和实际的问题概括。首先，注意到能力外显（如不同的方法）本身的难易程度和它的适用范围，以及各自对结果做出的贡献都不相同。例如，过程观察法要感知观察对象随时间的变化，这就比整体观察法要难，它适用于观察运动过程，可能导致发现物理规律；而整体观察法通常只了解仪器的外部构造。其次，注意到即使对同样水平的能力外显，当它们涉及到不同的物理知识时，其难度亦不同。例如都用过程观察法，但观察变速运动和观察液体加热与沸腾，后者难度明显要大。因此物理能力又是有层次的。它既与能力的外显有关，又与外延涉及到的物理任务有关。

根据以上的情况，本书对物理能力层次的概念做出两种界定：与待完成的物理任务相当的物理能力的外显；或与物理能力外显相当的物理任 务。其中“相当”的主要含义，是综合难度、范围和运用效果等诸方面因

素的基本均衡。为了在使用“等价排除法”（参看第五章）命题时的方便， 本书前几章的讨论主要使用后一种界定。

此外，如果我们再注意到这样两个事实：

第一，物理能力的培养和发展，和具体物理知识的内容与教学方法密切相关。不同的知识，不同的教法和学法，有利于培养或不利于培养某种物理能力。例如，定性的与定量的物理知识，从实验得出的与从已有的物理概念规律推理得出的物理知识，宏观的物理现象、规律与微观的物理解释等等，各自所便于培养的物理能力显然是不同的。又如，对同一个物理知识——浮力的大小，据浮力成因推导出浮力等于上下表面的压力差值，

与用实验归纳出阿基米德定律，两种教法主要培养的能力也显然是不同的。

第二，学生是从不同年级的物理课程设置中学习物理知识的。那么不难看出，物理能力的层次与不同年级的物理知识，教师的教学方法和学生的生理基础之间，将有一定的关系。虽然我们不可能将它们视为一一对应， 但是这关系的存在，对物理能力培养的规划与阶段性，具体的培养方法以及物理能力的测量，都是极有用途的。例如，它将成为本书第五章以及第六至第八章中各种物理能力试卷命题的基础。

以上两个事实指出了确定物理能力层次时还必须考虑的其他一些参 数。特别是其中的年级因素，如果能将物理能力的层次处理得和年级有较好的吻合，将非常便利于物理能力的培养和测量。

建立物理能力层次的意义起码有两个。第一，针对不同年级都要培养同一种物理能力的教学实际，它为理顺同种能力的纵向发展提供了基础。第二，对能力测量的命题，特别是对反映某一阶段（如一学期）某物理能力是否得到了发展而编制的几份等价能力测量试题，它指出了可行性。