建構(gòu)物理知識教學(xué)設(shè)計
關(guān)鍵詞：建構(gòu)主義；物理知識建構(gòu)；活動方式；教學(xué)設(shè)計。
物理教學(xué)是科學(xué)過程在教學(xué)上的一種特殊形式，如何在建構(gòu)物理知識的同時，發(fā)展學(xué)生的探究能力，改變傳統(tǒng)物理課重理論、輕實踐，重動腦、輕動手，重知識、輕能力的教學(xué)局面，是當前物理教學(xué)改革的一個重要方向。本文試圖以建構(gòu)主義教學(xué)觀為指導(dǎo)，來探討物理知識建構(gòu)與教學(xué)設(shè)計的一些理論與實際問題。
一、建構(gòu)主義教學(xué)觀
當代建構(gòu)主義是在充分吸收認知心理學(xué)關(guān)于信息加工研究成果的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。辯證的建構(gòu)主義認為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者自己建構(gòu)知識經(jīng)驗的過程，是通過新信息與學(xué)習(xí)者原有知識經(jīng)驗的雙向的相互作用而實現(xiàn)的。學(xué)習(xí)應(yīng)該通過學(xué)習(xí)者自己積極的高水平的思維活動（如綜合、概括、解釋、假設(shè)和推論等）而達成的。教學(xué)不僅要求信息被適當?shù)爻尸F(xiàn)，而且關(guān)鍵在于如何激發(fā)學(xué)生的相關(guān)原有知識經(jīng)驗，促進新、舊知識經(jīng)驗的相互作用，使新知識在原有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上“生長”起來。
概括地說，建構(gòu)主義教學(xué)觀認為，學(xué)習(xí)包含主體、建構(gòu)環(huán)境、建構(gòu)素材、知識生長點、建構(gòu)方式等五個方面。主體是指先前已具有一定的認知結(jié)構(gòu)和慣用的認知圖式（一種處理信息的方式）的學(xué)習(xí)者。建構(gòu)環(huán)境包括學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)時所處的內(nèi)外環(huán)境，內(nèi)環(huán)境主要指學(xué)習(xí)者的心態(tài)，建構(gòu)主義特別強調(diào)積極的心態(tài)；外環(huán)境為物理環(huán)境、人際環(huán)境以及它們內(nèi)部和相互間的作用，教材等媒體屬于物理環(huán)境，教師和同學(xué)屬于人際環(huán)境。建構(gòu)素材主要有：直接信息，能夠直接感覺刺激的現(xiàn)實信息，如實驗或活動中器具；間接信息，如教師語言或教材描述喚起的表象，及多媒體展現(xiàn)的綜合信息；符號或概念信息，是指構(gòu)建某一學(xué)科的符號或它們的關(guān)系式。知識生長點指學(xué)習(xí)者原有的表象和知識基礎(chǔ)。建構(gòu)方式，包括學(xué)習(xí)者感知、注意的方式，信息加工方式，問題解決方式等，有些對于新知識的學(xué)習(xí)起促進作用，如已經(jīng)學(xué)會的思維方式，有些可能起阻礙作用，如思維成見或錯誤的前科學(xué)概念。針對建構(gòu)素材的不同，有人將學(xué)習(xí)分為活動性學(xué)習(xí)、觀察性學(xué)習(xí)和符號性學(xué)習(xí)。在實際的教學(xué)中，應(yīng)將多種信息融合起來，讓學(xué)生來建構(gòu)對當前知識的理解。
二、建構(gòu)主義的知識建構(gòu)方式
建構(gòu)主義鼻祖皮亞杰的理論體系中一個核心概念是圖式，圖式是指個體對世界的知覺、理解和思考的方式，圖式的形成和變化是認知發(fā)展的實質(zhì)。皮亞杰認為，認知發(fā)展是受三個基本過程的影響的：同化、順應(yīng)和平衡。
（一）同化
在認知發(fā)展理論中，同化是指個體對刺激輸入的過濾或改變的過程。同化有三種形式：
（1）再現(xiàn)性同化，是指當前的刺激離開眼前時，進行相似性的思維提煉過程；
�。�2）再認性同化，是指當刺激再次來到眼前時，對照刺激進行相似性的思維提煉過程；
�。�3）概括性同化，是指把對過去曾經(jīng)感知過的刺激的相同特征，遷移到新刺激的認知上的過程。個體對知識的同化建構(gòu)具有累積效應(yīng)、邏輯生長效應(yīng)、自我整合效應(yīng)。
（二）順應(yīng)
順應(yīng)是指有機體調(diào)節(jié)自己內(nèi)部結(jié)構(gòu)以適應(yīng)特定刺激情境的過程。當個體遇到不能用原有圖式來同化新的刺激時，便要對原有圖式加以修改或重建，以適應(yīng)環(huán)境，這就是順應(yīng)的過程。同化和順應(yīng)相伴而行，沒有同化就不會有順應(yīng)；沒有順應(yīng)形成的新的同化結(jié)構(gòu)，就不會有更高級的同化產(chǎn)生。個體對知識的順應(yīng)建構(gòu)起趨勢作用、引導(dǎo)作用。
（三）平衡
平衡是指個體通過自我調(diào)節(jié)機制使認知發(fā)展從一個平衡狀態(tài)向另一個較高平衡狀態(tài)過渡的過程。皮亞杰認為，個體認知圖式是通過同化和順應(yīng)而不斷發(fā)展，以適應(yīng)新的環(huán)境的。就一般而言，個體每當遇到新的刺激，總是試圖用原有圖式去同化，若獲得成功，便得到暫時的平衡。如果用原有圖式無法同化環(huán)境刺激，個體便會作出順應(yīng)，即調(diào)節(jié)原有圖式或重建新圖式，直至達到認識上的新平衡。平衡不是絕對停止不動，一種較低水平的平衡狀態(tài)，通過個體與環(huán)境的相互作用，就會過渡到一種較高水平的平衡。
三、物理知識建構(gòu)的基本方式
總體上講，物理教學(xué)過程屬于科學(xué)探究過程。從活動過程來看，科學(xué)探究包含觀察或調(diào)查，提出問題，查閱書刊及其他信息源以了解別人所做工作情況，設(shè)計實驗或調(diào)研方案，根據(jù)實驗情況來檢驗、修正方案，或者運用各種手段搜集、分析和解讀數(shù)據(jù)，提出答案、解釋和預(yù)測，進行交流，共享研究結(jié)果等等。按照特征類型，這些活動可分解為操作性建構(gòu)、觀察性建構(gòu)、言語性建構(gòu)和研討性建構(gòu)四種基本形式。
1、操作性建構(gòu)，是指以操作實驗來獲得新知識的過程，表現(xiàn)為操作技能的發(fā)展與動作圖式的形成，可以是個人自主進行，或者小組合作進行。
2、觀察性建構(gòu)，是指通過觀察別人的操作來實現(xiàn)自己對知識建構(gòu)的過程，主要表現(xiàn)為表象圖式的形成，例如課堂上觀察老師演示實驗、觀看錄象、、動畫等。
3、言語性建構(gòu)，是指以語言或文字學(xué)習(xí)進行的知識建構(gòu)，表現(xiàn)為為邏輯延展或意義同化與順應(yīng)，思維技能和認知圖式的發(fā)展，如聽老師講課，自己閱讀教材，認識物理量的表示和意義，進行數(shù)學(xué)推演，甚至解題等。
4、研討性建構(gòu)，也稱為社會性建構(gòu)，是指通過師生之間或同學(xué)之間的某種溝通方式等社會性活動獲得知識的過程，表現(xiàn)為別人對自己認知的暗示與激勵，暗示包括肯定與否定。例如討論、交流、辯論等。
在實際物理教學(xué)中，上述的基本形式可以單獨進行，也可組合起來，形成課堂教學(xué)過程，來建構(gòu)物理知識，發(fā)展科學(xué)探究能力和培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。
四、物理知識建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計要點
按學(xué)生主動性程度劃分，物理教學(xué)的開展有三種形式：教師演示，學(xué)生模仿探究；教師引導(dǎo)，學(xué)生探究；教師提示點撥，學(xué)生自主探究。這三種形式中，學(xué)生探究的主動性、主體性與創(chuàng)造性程度不相同。物理教學(xué)中具體采用哪一種形式，一方面要看學(xué)生的技能、能力水平，另一方面還要看客觀條件（如時間、實驗設(shè)備）情況。但是不管哪一種探究，都要做好如下設(shè)計工作。
1、摸清基礎(chǔ)，做好認知措施設(shè)計
建構(gòu)主義特別強調(diào)新舊知識、經(jīng)驗之間的對接、整合，實現(xiàn)有效的同化和有準備的順應(yīng)，達到認知的進步與發(fā)展，因此，任課教師非常有必要在課前對學(xué)生關(guān)于新知識的適應(yīng)情況作全面調(diào)研。在傳統(tǒng)教學(xué)中，這一點往往被忽視。那么，究竟作哪些調(diào)研呢？筆者認為，主要有兩方面：一是哪些新知識可以通過同化進行認知，要調(diào)研學(xué)生新舊知識間的差距或臺階，是否具有表象基礎(chǔ)、是否學(xué)過類似的方法，數(shù)學(xué)知識是否具備等方面。如由速度概念來建立對加速度的理解，前者表示位置變化的快慢，后者表示速度變化的快慢，這里方法相同，容易遷移，但后者物理意義更難以理解；磁場概念可以運用電場的表象同化來建立，但要注意它們有區(qū)別。二是哪些知識必須運用順應(yīng)，這是我們常常所說的難點。一般地，新舊知識在方法、表述上相差太大的，或者本身無法被同化時，則要通過順應(yīng)讓學(xué)生接受，如電磁感應(yīng)現(xiàn)象，初中是閉合回路的一部分導(dǎo)體“切割磁感線”，高中描述為“穿過閉合回路的磁通量的變化”，這兩種表述差別較大，需要順應(yīng)學(xué)習(xí)。除了新知識的認知調(diào)查外，問題解決方面的情況也應(yīng)作好相應(yīng)準備。
2、教學(xué)環(huán)境及素材設(shè)計
教學(xué)環(huán)境設(shè)計包括內(nèi)外環(huán)境設(shè)計，內(nèi)環(huán)境是指學(xué)生積極的學(xué)習(xí)心態(tài)，外環(huán)境包括物理環(huán)境和人際環(huán)境。物理環(huán)境的設(shè)計已經(jīng)又很多這方面的成果，這里不再多談。人際環(huán)境中要特別設(shè)計學(xué)生和學(xué)生合作、交流和討論活動，以及教師與學(xué)生之間創(chuàng)建民主氛圍的措施設(shè)計。比如一堂課中哪些環(huán)節(jié)設(shè)計為小組合作完成任務(wù)，哪些環(huán)節(jié)設(shè)計為集體討論或分組討論，是否設(shè)計交流探究成果的環(huán)節(jié)，等等。這些環(huán)節(jié)都是基于人際環(huán)境來開展的。對于民主氛圍設(shè)計的措施，可以從總體上安排，如教師控制提問幾個問題和多長時間，教師引導(dǎo)探究為多長時間，學(xué)生自主與合作探究多長時間，在課前都應(yīng)做好設(shè)計，臨場可以有所調(diào)整，但不應(yīng)超過上限時間。對于激發(fā)學(xué)生積極心態(tài)的設(shè)計，必須有具體的措施，如明確新知識的重要性及對于后續(xù)學(xué)習(xí)甚至個人理想實現(xiàn)的意義，可以介紹知識在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用、科學(xué)人文等，也通過插播課堂錄象片段或來實現(xiàn)。
關(guān)于素材的設(shè)計，主要考慮活動性、觀察性、符號性三種信息資源的主次分配。物理教學(xué)中，操作性信息（操作實驗取得數(shù)據(jù)）的獲取要居于主要地位，觀察性信息（觀察教師演示、錄象、等）的獲取位居其次，然后才是物理符號性學(xué)習(xí)（如學(xué)習(xí)物理概念和規(guī)律的表達）。實踐表明，物理實驗在呈現(xiàn)確切信息顯示方面存在缺陷，可由加以輔助和彌補，能使信息呈現(xiàn)立體化、尺寸適度具有可觀性。這兩種信息是符號性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，設(shè)計時分清主次，合理安排，應(yīng)該把三種信息的有關(guān)活動融合起來。
3、教學(xué)目標設(shè)計
設(shè)計教學(xué)目標要考慮來自兩個方面的`要求，一是課題的內(nèi)容具有的教育教學(xué)功能，二是學(xué)生在此學(xué)習(xí)階段的可接受性；前者反映了目標設(shè)計的內(nèi)容要求，后者反映了目標設(shè)計的主體要求。就某一課題而言，這兩方面相互作用而可能達到的認知、技能與能力、態(tài)度等的最近發(fā)展水平都應(yīng)該成為課題教學(xué)目標。為了讓學(xué)生有效地建構(gòu)知識和發(fā)展能力，應(yīng)該根據(jù)物理知識特點和學(xué)習(xí)條件，分辨出課題內(nèi)容的主（要）目標和次（要）目標，主目標的實現(xiàn)是該課題教學(xué)的主要任務(wù)，次目標可以考慮在完成主目標的基礎(chǔ)上有意識地延展任務(wù)來完成。例如，在課題的探究教學(xué)中，要探究的知識的結(jié)論獲得和探究能力的發(fā)展這兩個目標一般都是主目標，而培養(yǎng)興趣等目標可以在引入課題和結(jié)果的運用等環(huán)節(jié)通過激發(fā)好奇心和動機來達成，通過發(fā)揮學(xué)生在探究過程中的首創(chuàng)精神來實現(xiàn)創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力目標等等。實際上，也有很多情況是完成主目標的同時也完成了次目標，例如科學(xué)態(tài)度的養(yǎng)成與發(fā)展。
4、教學(xué)模塊、環(huán)節(jié)設(shè)計
一般地說，課堂教學(xué)過程是由主目標指導(dǎo)下的若干環(huán)節(jié)組成，這些環(huán)節(jié)具有特定活動和完成特定功能。為了完成特定功能，必須設(shè)計每一環(huán)節(jié)活動及其措施。有些環(huán)節(jié)是物理教學(xué)常用的，如實驗操作環(huán)節(jié)，它們一般使用的程序和方法變化不大，具有較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，把這樣的環(huán)節(jié)稱為模塊較合適；還有些環(huán)節(jié)是根據(jù)需要課堂上教師臨時增加的，可以稱為臨時環(huán)節(jié)。因此，教學(xué)設(shè)計可以分為模塊設(shè)計和臨時環(huán)節(jié)設(shè)計。模塊設(shè)計主要考慮它的功能、程序、所用方法、可能的難點及措施等，臨時環(huán)節(jié)著重考慮其功能。物理教學(xué)中，模塊通常有課題引入、實驗設(shè)計、實驗操作、數(shù)據(jù)分析處理、結(jié)論應(yīng)用等；臨時環(huán)節(jié)如知識鋪墊性環(huán)節(jié)。在某一堂課中，該組合哪些模塊和環(huán)節(jié)，各自占用時間多少要根據(jù)具體情況斷定。一般地，模塊可以主要在課前設(shè)計，臨時環(huán)節(jié)可根據(jù)需要臨時增加，次數(shù)不宜多，時間不宜長。如高中“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的教學(xué)設(shè)計，“條形磁鐵插入閉合線圈實驗，及以通電螺線管代替條形磁鐵的實驗”可設(shè)計為模塊，教師上課時發(fā)現(xiàn)“初中的部分導(dǎo)體切割磁感線實驗”學(xué)生忘了，可以臨時復(fù)習(xí)這個實驗內(nèi)容和結(jié)果，這就是臨時環(huán)節(jié)。
5、教學(xué)思維設(shè)計
總體上講，課堂教學(xué)思維有發(fā)散思維和輻合思維兩類。教學(xué)主線一般由教師來駕御，以某一問題作為立足點，啟發(fā)學(xué)生思維發(fā)散，同樣以某一結(jié)論的得出作為歸宿，使學(xué)生思維輻合。思維散而不收，則顯得凌亂，缺乏目的性；思維收而不散，則顯呆板，缺乏靈活性，這些都影響物理知識的有效構(gòu)建。思維發(fā)散與輻合的這種辨證統(tǒng)一關(guān)系，存在于物理教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，教學(xué)設(shè)計應(yīng)予以重視。當然，教學(xué)中也存在分析思維（邏輯推理）和直覺思維的成分，設(shè)計時也應(yīng)該關(guān)注。
在求異中思維發(fā)散，在目標指引中思維輻合，這是教學(xué)思維設(shè)計的基本原則。物理教學(xué)思維設(shè)計，應(yīng)使學(xué)生在學(xué)習(xí)中能夠?qū)?nèi)部思維與外部行為自然地結(jié)合起來，在操作中充分感知、識記、領(lǐng)會物理現(xiàn)象；通過理性思考和數(shù)據(jù)分析，把握物理客體及其運動變化的規(guī)律性。同時，還讓學(xué)生在迷惑或困境中不斷地發(fā)現(xiàn)、提出問題，觸發(fā)解決問題的欲望，有所發(fā)現(xiàn)有所創(chuàng)新，以及親自體驗成功與失敗，科學(xué)的思想、方法和歷程。
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