引導學生建立知識結構 助力理解遷移
——以“振動和波”知識結構建構的單元教學設計為例

鮑永新

引導學生建立知識結構 助力理解遷移
——以“振動和波”知識結構建構的單元教學設計為例

鮑永新

（北京市海淀區教師進修學校附屬實驗學校，北京 100097）

本文以“振動和波”單元為依托，通過知識上的共性、研究運動的方法引導學生建立單元整體知識結構，以此推動整個單元的教學．這樣整體知識結構框架為學生的學習提供思維工具，支撐他利用這個“腳手架”去思考、解決其他問題，發展學生的思維能力，實現學生的深度理解．

知識結構；概念圖；建構；理解

1 問題提出

學生在物理課程學習中存在以下問題：（1）對物理概念的定義、表達式、物理意義等明白，但不能很好與其他概念建立聯系．（2）學習了物理規律，但在實際應用中不會用．（3）學生在整理單元知識網絡圖時，只是將知識羅列在一起，看不到知識的外延和內涵．造成上述問題的原因是學生在學習過程中教師沒有引導學生建立概念之間的聯系和區別，另外沒有幫助學生梳理新概念、規律得來的方法，總結將新概念、規律如何解決問題的方法．獲得了方法才算真正獲得了知識，所以要求教師引導學生建立真正的知識結構，使學生學到的知識有用、有意義，真正實現學生的“深度理解”．

2 “振動和波”知識結構建構過程

初始理解活動設計先介紹一小故事：在美國華盛頓州西部港口城市塔科馬附近，有一座名為塔科馬的窄橋，在他開通不久，每當有風吹過，他就顫動不已．有一天，它搖晃得越來越劇烈．隨著一聲巨響，橋身突然斷裂，坍塌到了水中．為什么微風會引起橋身發生如此強烈的振動，最后還導致了坍塌？這是受迫振動問題，要想解釋它，首先學習簡諧運動，然后理解受迫振動中的共振．設計這樣的理解活動目的讓知識與生活建立聯系，激發學生的學習興趣．另外這樣做讓學生從單元整體認識機械振動，知道共振處在機械振動位置，在整體（機械振動）中去理解局部（受迫振動）．

探究理解活動中首先引導學生建立單元整體知識框架，然后在知識框架中不斷添加新的概念、規律逐漸展現細節和具體的內容．筆者采取的策略是以研究運動的方法為主線串聯整個單元．研究運動首先觀察運動有什么特征，特征指的是這種運動不同于其他運動，簡諧運動是以平衡位置為中心的往復運動，這種往復運動有別于以前學習的直線運動和曲線運動，它的最大特征是周期性．其次描述簡諧運動特征物理量如位移、速度、加速度、回復力、周期、頻率等．知道描述運動物理量后，尋找物理量有什么關系，簡諧運動物理量之間關系：；力和運動關系：F＝－kx；圖像：正弦曲線；函數關系式：，其中A為振幅，T為周期，為相位，φ0為初相位．師生共同總結研究簡諧運動（彈簧振子）“觀察（特點）——猜想（原因）——歸納（描述特征）——演繹（得到規律）”的科學方法，這樣就建立簡諧運動方法與知識的概念圖，如圖1所示．

圖1

以這個知識結構框架引領單擺、受迫振動的學習，獲得如圖2所示的概念圖．

這樣從簡諧運動基本概念出發，在整個知識結構中講述部分（單擺、受迫振動），不僅促進學生對知識、方法的理解，還運用類比的思想比較彈簧振子和單擺兩個基本模型聯系和區別，從能量觀點比較簡諧運動與受迫振動兩種運動．有了這樣知識結構，學生對振動知識的認識才可能有深入的理解．

圖2

“振動和波”單元無論從教材、課程標準要求、還是考試說明，這部分的核心是單個質點的簡諧振動，這種有規律的振動在介質中傳播形成了機械波，體現了大量質點的波動性．所以運用機械振動知識結構框架引領機械波的學習，形成如圖3所示知識結構．

圖3

這樣就從研究運動的方法理解機械波核心概念，運用類比思想比較單個質點和大量質點運動情況，同時在局部（機械波）學習中理解整體知識結構，從而實現有意義學習．

4 推廣與應用

單元整體知識結構進行教學可以推廣到電磁波和光的學習．電磁波是電場和磁場周期性變化由近及遠傳播形成，與機械波產生有本質區別．光具有干涉、衍射、偏振的現象說明光是一種波，而光電效應說明光具有粒子性，所以光的特殊性質使它有別于機械波和電磁波．基于此從知識上的周期性、研究運動的方法、類比思想統領機械波、電磁波和光的學習．

機械振動部分設計終結理解活動，即建立單元知識網絡圖，某一學生建立知識網絡圖如圖4所示．

圖4

從學生建立機械振動網絡圖可以看到每個學生對同一個知識內容的意義理解是不同的，知識的學習過程就應該是每個學生自己建構知識意義的過程．筆者想要建立“振動和波”的單元網知識網絡圖，每個學生建的也應該是不一樣的，這意味著學習是學生每個人自己的事情，誰也無法取代誰．所以我們要學會尊重學生在學習同一知識時可能出現的不同的興趣點，并允許他們從自己的興趣點出發探索知識和構建知識．本文利用單元整體知識結構進行教學，只是給學生提供思維工具，支撐他利用這個“腳手架”思考、解決其他問題．學生學會了對知識的整體理解，就學會了如何學習知識，其中形成的學習方式即整體理解知識的方式就能夠遷移到其他知識的學習上，發展學生的思維能力．

1 季蘋．“學習方式的變革”系列之二讓知識的學習變得“有意義”思想者［J］．人民教育，2004（12）：14－16．

4 王立君．概念圖在促進認知和評估知識結構方面的理論與實證研究［D］．上海：上海師范大學博士學位論

文，2008 ．

2016－06－04）