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施教为学,促进建构
来源查字典物理网| 2012-12-29 发表| 物理教研分类:教法学法

物理教研

建构主义教学理论强调“以学生为中心”,学生是学习过程的主人,教师不再是知识的灌输者,而是教学环境的设计者,学生学习的引导者,意义建构的促进者。教师应树立“施教为学”的观念,围绕学生的学习活动来开展教学工作。

那么,如何进行教学设计,有效地促进学生的知识建构呢?我认为可以从以下几个方面考虑。

一、设置认知冲突,实现知识顺应

按照建构主义的观点,学生进行知识建构时,存在“同化”和“顺应”两种基本过程。就知识的顺应而言,新知识的获得意味着旧的认知图式的改变。要改变学生的认知图式,教师首先应了解学生现有的知识和经验,组织教学时要激发学生相关的知识和经验。然后去制造认知的冲突,破坏原有图式的平衡,让学生在强烈的矛盾冲突中由“无疑”而“生疑”,引起求知的欲望,力图找到新的平衡,实现顺应,由“有疑”而“释疑”,完成知识的建构。

例如,在学习“机械能”一章之前,学生已学习了力、牛顿运动定律、动量等知识,对力的概念有了一定的认识和理解。在进行功率P=Fv的教学时,可以设计这样的思考题:

(1)你能在静止状态下提起重力为100N的杠铃吗?(学生答:能)能坚持多久?(较长时间,如10min)

(2)你用100N的恒力推质量为50kg的小车,小车与地面的摩擦不计,能推动吗?(能)能坚持多久?(1h?10min?1min'?10s?5s?)学生首先估量了100N的力有多大,心想用这么小的力,我肯定能坚持很长的一段时间。

按着进行估算:

若t=10s,v=20m/s。(不可能达到)

若t=5s,v=10m/s。(跑都跑不了)

进一步计算分析:若某人最大功率为500W,他能坚持多久?经计算,只能坚持2.5s。通过讨论、分析,使学生知道,不能光从力的角度考虑,Fv结合后产生的效果是不同的。

这里,提出第一个问题,是激发学生相关的学习经验。第二个问题就是制造认知的冲突,使学生感到非常惊讶,只用这么小的一个力,我怎么就会坚持不住呢?原有的认知平衡被破坏,引发了调整认知图式的需求,从而为学习功率概念创设了良好的认知环境。

不仅通过思考、论证可以制造认知冲突,促进顺应的实现,也可以通过实验设置认知冲突,引起学生认知的不平衡,激起学生求知的欲望。

例如伏安法测电阻的教学,为了打破学生认知图式的平衡,可以设计实验去测量一番。用图1所示电路测量电阻,大型示教电压表的一个表笔接a,另一个表笔应接何处?学生在初中就学过欧姆定律,做过实验,也不觉得存在什么问题。所以对伏安法测电阻的反应是淡漠的──随便接在哪里都可以。然而以两种接法去测量同一只阻值较大的电阻,两次测出的数据是5.2Ω和2.0Ω;再去测量同一只阻值较小的电阻,得出的数据为5.0Ω和3.6Ω悬殊的结果,打破了原有的平静,学生的思维被迅速地调动起来了。

二、利用新旧联系,促进知识同化

在知识的建构中,“同化”同样是一种非常重要的作用方式。学习过程中,学生用现有认知图式去同化新知识时,他是处于一种平衡的认知状态。在这一过程中,学生以原有的知识经验为“生长点”,通过对新旧知识之间的联系与比较,进行理解与记忆,并通过一系列的验证与应用,将新知识整合到自己的认知图式之中,扩充认知的图式。这时,教师的教学设计,不仅要充分利用新旧知识间的联系,更要研究新旧知识的不同之处,着重在旧知识上“生长”出新知识,协助学生实现知识的同化。

高中物理教材中的“回旋加速器”,是一篇介绍高科技实验设备的课文。如果采用“讲解原理,介绍结构”的传统教法,很有可能是教师机械地讲,学生呆板地听,枯燥而乏味。

在学习“回旋加速器”前,学生已学习了电场知识,知道了电场对带电粒子的加速作用,也了解金属对电场的屏蔽作用。加速是“已知”的,交变电源、回旋是“未知”的,教师的教学设计就是要在已知与未知之间架起桥梁。我们可以围绕“怎样才能获得能量较高的粒子?”进行教学设计。

怎样才能获得能量较高的粒子?(利用电场加速带电粒子)

经电场加速后,粒子的能量还不够大,怎么办?(多级电场加速)

粒子在图2中的B、C间作什么运动?(减速?──B、C间加以静电屏蔽)

要保证带电粒子一直加速,对电源有什么要求?(交变电源)

带电粒子速度越来越大,怎样才能使粒子一直加速?(同步条件)

这种直线加速器很长,能不能减小长度?(磁场回旋)

从知识的内存联系看,直线加速器与回旋加速器有许多相似之处。所以,用直线加速器作为铺垫,再加上“磁场回旋”,说明回旋加速器的工作原理就“水到渠成”了。这个教学设计可用图3所示的图式来表示。

三、创设学习情境,激发学习情绪

建构主义认为,学习总是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的,在实际情境或接近实际的情境中进行学习,可以利用生动、直观的形象激发联想、唤醒经验、帮助记忆。真实的情境,可以将抽象问题形象化,理论问题具体化,加强理论知识与实际应用间的联系,增强学生的实践能力。

物理学科与生产、生活、科技有着密切的联系,生产、生活、科技是学习物理最好的情境,教学中应充分地加以利用。到电视台参观,可以真切地感受到我国广播电视事业的发展;到工厂见习,可以丰富力、热、光、电等知识;结合身边的事例,开展物理小课题研究,真实、具体,既能深刻地理解理论知识,又能培养实践能力。

在物理课堂中,我们应大力加强实验,通过实验为学生创造良好的学习情境。在实验这样真实的情境,验证所学知识,探索未知领域,培养实验能力。例如“肥皂膜上光的干涉”实验(图4),课本说明了两列反射波产生干涉的现象,从a侧可以看到明暗相间的条纹。在观察这图4个实验时,可以安排这样的问题:(1)在b侧能观察到条纹吗?(2)这条纹是不是两列波干涉形成的?(3)你能解释这个现象吗?这里,真实的实验情境的作用是不可替代的,“百闻不如一见”说的就是这个道理。

现代教育技术的应用,为我们创造接近真实的学习情境创造了条件。物理学研究的范围大到宇宙天体,小到微观粒子,都要直接来认识是办不到的。运用先进的教学手段,我们可以让天体的运动清楚地展现在学生的面前;可以让暂态过程放“慢镜头”,而且可以多次重放;可以让微观世界的图景活灵活现,形态逼真。

除了利用参观、实验、多媒体、板书、板画等手段,为学生创设良好的学习情境外,我觉得还要注意给学生一个思维的情境,创造一个思考问题的场,充分地调动学生的思维,才能有效地促进学习。

在电学教学中,我们都会用到下面这道题。

如图5所示,一个质量为m,电荷量为-q的小物体,可在水平绝缘轨道x上运动,O端有一与轨道垂直的固定墙,轨道处于匀强电场中,场强大小为E,方向沿Ox方向。小物体以初速v0从位置x0沿Ox轨道运动,受到大小不变的摩擦力f作用,且f<qE作为专家的教师,如果凭经验直指目标,引导学生如何用能量关系列出式子是不够的。因为作为新手的学生,不一定会马上想到用能量关系求解,即使听懂了课上介绍的方法,也不能内化为他自己的知识,并不能形成能力。

我们在教学设计时,应安排让学生自主地分析、讨论。也许有的学生会想到用牛顿定律和运动学公式求解,会列出等比数列,可以求解但列式比较繁难;也许有的学生会提出用动量定理求解,但此题中时间既不是已知量,也不求时间,用动量定理求是走弯路的。通过分析,可以体会到,用能量关系求解的优越性。更重要的是,有了这样的过程,学生的能力就得到了提升。

四、加强协作学习,完善知识建构

建构主义认为,每个人都在以自己的经验为背景建构对事物的理解。由于个人的知识经验不同,所建构的对外部世界的理解是不同的,这样的理解往往是不完善的。协作学习的目的,是为了在个人自主学习的基础上,通过小组讨论、协商,进一步完善和深化对知识的意义建构。

讨论、交流是协作学习的主要形式。要组织好学生的讨论和交流,教师在备课时,要精心准备,设计一些问题,启发学生的思维,促进协作学习的开展。设计问题,可以从以下几方面考虑:

(1)具有启发性。能启动学生的思维,激发学习的情绪,有利于讨论、交流的进行。例如,学习楞次定律时,为了帮助学生理解“阻碍”一词,可设计这样的问题:感应电流方向如何?你能说明“阻碍”一词的含义吗?为什么用“阻碍”一词而不用“阻止”呢?

(2)具有序列性。要使讨论逐步深入,学生的认知不断完善,设计的问题就应当是递进的、有层次的、相互呼应和逐步深化的。学生初学楞次定律,会把“阻碍”理解为“相反”“反抗”。我们可以设计这样一组问题:①闭合电路中原磁场方向如何?②穿过闭合电路的磁通量如何变化?③引起感应电流的磁通量增加时,感应电流的磁场方向如何?与原磁场方向有什么样的关系?④引起感应电流的磁通量减少时,感应电流的磁场方向如何?与原磁场方向又有什么样的关系?通过讨论,总结出“增反减同”的规律。

(3)具有开放性。问题具有不同的回答方式,有思考的余地。不要只是教师提出问题,引导学生得出书上写明的答案,用教师的思维来框定学生的思路。例如学习楞次定律之后,可以问学生:“阻碍”有哪些表现?回答的方式有很多。阻碍磁通量的变化,阻碍相对运动,阻碍电流的变化(自感)。仅阻碍磁通量的变化,又有多种表现形式:感应电流磁场与原磁场“增反减同”,阻碍磁通量的变化;通过面积变化,阻碍磁通量的变化;通过相对运动,阻碍磁通量的变化。

(4)具有发展性。设计问题,将学生的讨论引向深入,引发一些新的思考,揭示物理本质,培养创新精神。例如在楞次定律学习的后一阶段,可以问学生,为什么总是阻碍呢?若产生的感应电流总是帮助相对运动,会带来什么样的结果?从能量观点加以分析,揭示电磁现象中能量守恒的本质。

讨论中,教师要努力营造一个平等、和谐、民主的环境,鼓励学生大胆地表述自己的意见。教师与学生一起讨论和交流,成为学习群体中的一员。教师要认真、专注地倾听每一位学生的发言,善于发现学生发言中的积极因素,及时给予肯定和鼓励;也要善于发现学生通过发言暴露出来的问题,用学生乐于接受的方式及时给予指正。

参考文献

[1]吴永熙,王明怡.建构主义理论与物理说课探究.教育科学研究,2002.5

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