對于基于學習路徑物理教學的認識與體會

湯有國

(浙江省天臺中學 浙江 臺州 317200)

1 關于學習

學生在學習知識之前，頭腦中并不是一片空白，而是存在各種關于世界的觀念及其認知結構，稱作圖式，此時認知結構處于平衡狀態.所謂的平衡，是一種比較穩定的心理狀態，當個體在面臨刺激情境時就會產生認知矛盾，通過同化與順應的共同作用來消除矛盾，個體在這個過程中獲得了一種認知滿足感.

同化和順應每達到一次平衡，主體的認識圖式就會得到一次更新，例如從圖式一到圖式二，如圖1所示.皮亞杰認為，個體在認識過程之初，面臨外界刺激總是力圖用原有圖式去同化，如果獲得成功，認識達到平衡；反之，便會調整原有圖式或創立新的圖式以順應現實，使認識達到新的平衡.

圖1 知識的同化、順應圖式

任何的學習活動都在一定的環境中發生，我們把學習活動賴以發生的各種主觀和客觀的背景稱之為學習環境，學習環境既包括學習活動所處的物理環境，也包括學習活動中人與人、人與物理環境相互作用而產生的心理環境，其中物理環境對學習的影響是通過心理環境實現的.從圖1中可以看出，為了達到圖式的有效更新，可以通過環境刺激(問題、情景、設備等)、干預調節(觀察、聽講、交流、強化、評價等)來實現.所以關注環境的創設對學習來說意義非常大，良好的環境或情境的創設以及科學地干預、調節，能夠促進知識的積極建構、有效遷移.

2 國內外學習路徑的研究

由上所述，對于學習，除了關注目標之外，還應關注學生學習的不同起點、過程和載體、環境等多方面要素，即要研究和分析學生的學習路徑.首先來看學習路徑研究和發展的歷程.

國外學習路徑的研究是Simon在1995年提出的.Clements和Sarama在2004年，Battista在2006年研究學習路徑.2009年Corcoran，Rogat，Rosher強調學習路徑是“研究學生學習如何進展”.2009年Maion和Confrey提出，學習路徑代表的認知發展、學習路徑可以是唯一的.2009年Daro呼吁將可用的學習軌跡轉化為教師的可用工具.

在國內現階段的研究中，2010年湖南師大彭紹東指出，學習路徑是指學習活動的路線和序列.2015年西安交大林毓锜提出，促使人的德智體美發展的內在學習活動的基本途徑稱為學習路徑.2015年北師大張春莉提出了學習路徑的3個方面.

可以發現，不同的學者對學習路徑研究的角度是不同的；有些認為學習路徑可以是唯一的；有些只是研究學習者在沒有外界的指導和干預的情況下自發的學習過程.筆者認為，學習路徑就是在某學段，為達到一定的學習目標，教師基于認知心理學理論，根據學習起點(基礎)、載體、氛圍、方法等要素采取一定的教學策略，從而使學生形成的一系列生理和心理活動的軌跡.

3 物理學習路徑的內涵

要實現學習目標，應先了解清楚學生的學習路徑，不同的學習路徑將左右教學方法.但是如何了解學生的學習路徑呢？筆者贊同北師大張春莉教授的觀點：從學生已有知識和經驗、學生的思維過程、學生對知識的表征方式3個方面闡述學習路徑.

3.1 學生已有的知識和經驗

奧蘇貝爾于1968年在《教育心理學：認識取向》中提出：“如果要我用一句話說明教育心理學的要義，我認為影響學生學習的首要因素，是他的先備知識……”.譬如，在“功率”的教學中，教師應該認識到學生在初中已經對功率的概念認識非常完整和熟悉，在學習路徑上就應該基于這樣的知識，教學重點應該放在瞬時功率的理解，功率和力、速度的關系上，否則效率就會很低，造成時間和資源的浪費.

這里的經驗指的是狹義上的學習經驗，是個體與周圍環境相互作用過程中產生、發展和生長的，是個體的獨特經驗、體驗和經歷，是關于學習和生活已有的背景以及未來學習的條件.譬如，學生在多用電表的使用中，有過對冷燈泡電阻測量的經驗，就不會出現把發光時的熱電阻的計算值當成冷電阻的測量值.

3.2 學生的思維過程

學生已有的知識和經驗是學習路徑的起點，那么學生的思維過程是學習路徑中連接起點和終點的主要部分，分析學生的思維過程是學習路徑的重要內容.

腦科學的研究認為思維是人腦對客觀事物在腦中的表征(語言和表象)進行加工的一個認識過程，它既能反映、揭示事物的本質特征和事物間規律性的聯系，又能預測和把握事物的未來.學習中的思維活動，有的以抽象思維為主，有的以形象思維為主，更多的是兩種思維的有機結合、互相滲透，協調發展，形式多種多樣.例如物理學科的研究過程中，充滿了研究者種種的質疑、觀察、實驗、假設、推理和檢驗等一系列的探究活動.學生的物理學習是一種對科學研究再認識的過程，比起原創性研究發現的過程，是一種簡化了的過程，我們今天學習電磁感應、能量守恒等花了較短的時間，而科學家的發現卻用了上百年,甚至上千年，雖然學生的學習不可能也沒有必要重演前人科學發現所經歷的過程，但是學習不能只掌握發現的結果，還要學習科學家的創造思維和實踐精神.所以，學生學習物理的過程，就要貼近物理學家主要的研究和思維過程.

從學生思維水平的角度，又可以將學生的思維過程分為3種思維模式:層級式、并行式和互補式.層級式表示不同思維水平具有層次性，例如在解決一道復雜過程的運動問題時，有些學生利用動力學方法解決，過程非常繁瑣而且結果容易出錯；而有些學生則會利用動量或者能量方法快速準確的解答.這就反應了學生思維水平的層次性.并行式則表示學生的思維水平是并行的，反映了學生思維的多樣化和個性化，類似于解決一道物理題的多種方法.互補式表示思維水平是一種相互補充的關系，例如對光的本性認識，光的波動性和粒子性構成對光的準確認識，兩者不可分割.所以這種思維反應了彼此之間相互獨立又缺一不可，共同構成對同一個問題的完整理解.

3.3 學生對知識的表征方式

表征是認知心理學的概念，它是指知識或信息以什么樣的形式儲存于大腦之中,代表了外部世界與有機體內部之間的標定關系.知識的表征有外部表征和內部表征兩種形式，通過知識的外部表征可以分析內部表征，推斷學生腦中的知識結構.例如對于電學元件的特性這一問題，學生知識的外部表征會出現：有些學生用列表，有些則用伏安特性曲線，有些用文字.可以發現用伏安特性曲線來表征的學生，對這一物理問題的認識是較為深刻的.

物理學習困難學生頭腦中的物理知識多是點狀的、散亂的，這樣的圖式組織程度差.反映一個人物理能力高低的重要標志主要在于認知結構，能力高的往往是有足夠多、足夠清晰的物理圖景的表象.例如，對于牛頓第二定律的知識表征，就會形成一定的差異，有些學生是點狀的，如單純的牛頓第二定律公式，有些學生則會在大腦中形成網絡狀的、結構完善的圖式表征，把牛頓第二定律和圓周運動、平拋運動、直線運動等作為牛頓第二定律的表征.很顯然，后者學生知識表征是我們教師所期待的，我們期待學生的學習路徑能朝著后者的知識表征前進.

4 結束語

核心素養的培養，不是簡單的對教學內容的選擇和變更，而是需要回歸到學習的本質，所有的教學必須基于學生學習路徑去設計，教師的教學始終基于學生的認知起點，在到達目的地的路線上，遵循學生思維的規律和知識形成發展的過程，適時適當地創設有利條件或提供載體、情境等，點亮學生頭腦中智慧的火焰，讓核心素養落地生根、開花結果.