物理知識建構與教學設計

王 力

【摘要】物理教學是科學過程在教學上的一種特殊形式,如何在建構物理知識的同時,發展學生的探究能力,改變傳統物理課重理論、輕實踐,重動腦、輕動手,重知識、輕能力的教學局面,是當前物理教學改革的一個重要方向。本文試圖以建構主義教學觀為指導,來探討物理知識建構與教學設計的一些理論與實際問題。

【關鍵詞】建構主義 物理知識建構 教學設計

一、物理知識建構的基本方式

總體上講,物理教學過程屬于科學探究過程。從活動過程來看,科學探究包含觀察或調查,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,設計實驗或調研方案,根據實驗情況來檢驗、修正方案,或者運用各種手段搜集、分析和解讀數據,提出答案、解釋和預測,進行交流,共享研究結果等等。按照特征類型,這些活動可分解為操作性建構、觀察性建構、言語性建構和研討性建構四種基本形式。一是操作性建構,是指以操作實驗來獲得新知識的過程,表現為操作技能的發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。二是觀察性建構,是指通過觀察別人的操作來實現自己對知識建構的過程,主要表現為表象圖式的形成。三是言語性建構,是指以語言或文字學習進行的知識建構,表現為為邏輯延展或意義同化與順應,思維技能和認知圖式的發展。四是研討性建構,也稱為社會性建構,是指通過師生之間或同學之間的某種溝通方式等社會性活動獲得知識的過程,表現為別人對自己認知的暗示與激勵,暗示包括肯定與否定。

在實際物理教學中,上述的基本形式可以單獨進行,也可組合起來,形成課堂教學過程,來建構物理知識,發展科學探究能力和培養科學態度和科學精神。

二、物理知識建構的教學設計要點

按學生主動性程度劃分,物理教學的開展有三種形式:教師演示,學生模仿探究;教師引導,學生探究;教師提示點撥,學生自主探究。這三種形式中,學生探究的主動性、主體性與創造性程度不相同。物理教學中具體采用哪一種形式,一方面要看學生的技能、能力水平,另一方面還要看客觀條件情況。但是不管哪一種探究,都要做好如下設計工作。

1.認知措施設計

建構主義特別強調新舊知識、經驗之間的對接、整合,實現有效的同化和有準備的順應,達到認知的進步與發展,因此,任課教師非常有必要在課前對學生關于新知識的適應情況作全面調研。在傳統教學中,這一點往往被忽視。那么,究竟作哪些調研呢?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,要調研學生新舊知識間的差距或臺階,是否具有表象基礎、是否學過類似的方法,數學知識是否具備等方面。二是哪些知識必須運用順應,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,則要通過順應讓學生接受,除了新知識的認知調查外,問題解決方面的情況也應作好相應準備。

2.教學環境及素材設計

教學環境設計包括內外環境設計,內環境是指學生積極的學習心態,外環境包括物理環境和人際環境。物理環境的設計已經又很多這方面的成果,這里不再多談。人際環境中要特別設計學生和學生合作、交流和討論活動,以及教師與學生之間創建民主氛圍的措施設計。對于民主氛圍設計的措施,可以從總體上安排。對于激發學生積極心態的設計,必須有具體的措施。

關于素材的設計,主要考慮活動性、觀察性、符號性三種信息資源的主次分配。物理教學中,操作性信息的獲取要居于主要地位,觀察性信息的獲取位居其次,然后才是物理符號性學習。實踐表明,物理實驗在呈現確切信息顯示方面存在缺陷,可由課件加以輔助和彌補,能使信息呈現立體化、尺寸適度具有可觀性。這兩種信息是符號性學習的基礎,設計時分清主次,合理安排,應該把三種信息的有關活動融合起來。

3.教學目標設計

設計教學目標要考慮來自兩個方面的要求,一是課題的內容具有的教育教學功能。二是學生在此學習階段的可接受性;前者反映了目標設計的內容要求,后者反映了目標設計的主體要求。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、態度等的最近發展水平都應該成為課題教學目標。為了讓學生有效地建構知識和發展能力,應該根據物理知識特點和學習條件,分辨出課題內容的主(要)目標和次(要)目標,主目標的實現是該課題教學的主要任務,次目標可以考慮在完成主目標的基礎上有意識地延展任務來完成。

4.教學模塊、環節設計

一般地說,課堂教學過程是由主目標指導下的若干環節組成,這些環節具有特定活動和完成特定功能。為了完成特定功能,必須設計每一環節活動及其措施。有些環節是物理教學常用的,如實驗操作環節,它們一般使用的程序和方法變化不大,具有較穩定的結構,把這樣的環節稱為模塊較合適;還有些環節是根據需要課堂上教師臨時增加的,可以稱為臨時環節。因此,教學設計可以分為模塊設計和臨時環節設計。模塊設計主要考慮它的功能、程序、所用方法、可能的難點及措施等,臨時環節著重考慮其功能。物理教學中,模塊通常有課題引入、實驗設計、實驗操作、數據分析處理、結論應用等;臨時環節如知識鋪墊性環節。在某一堂課中,該組合哪些模塊和環節,各自占用時間多少要根據具體情況斷定。一般地,模塊可以主要在課前設計,臨時環節可根據需要臨時增加,次數不宜多,時間不宜長。

5.教學思維設計

總體上講,課堂教學思維有發散思維和輻合思維兩類。教學主線一般由教師來駕御,以某一問題作為立足點,啟發學生思維發散,同樣以某一結論的得出作為歸宿,使學生思維輻合。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建。思維發散與輻合的這種辨證統一關系,存在于物理教學的各個環節,教學設計應予以重視。當然,教學中也存在分析思維(邏輯推理)和直覺思維的成分,設計時也應該關注。

在求異中思維發散,在目標指引中思維輻合,這是教學思維設計的基本原則。物理教學思維設計,應使學生在學習中能夠將內部思維與外部行為自然地結合起來,在操作中充分感知、識記、領會物理現象;通過理性思考和數據分析,把握物理客體及其運動變化的規律性。同時,還讓學生在迷惑或困境中不斷地發現、提出問題,觸發解決問題的欲望,有所發現有所創新,以及親自體驗成功與失敗,科學的思想、方法和歷程。