建構主義下的高中物理教學.doc

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建構主義下的高中物理教學 2013教育碩士 學科教學（物理）2013120095 孫英海 論文選題的理由： 在物理教學中，常聽老師說：“我都教了N遍了，學生還是不會?！睂W生說：“老師講的題目，我一聽就懂，可下來做題時又不會做了?！边@種困惑在教學實踐中普遍存在，如何解決是擺在眾多老師面前的一個難題。教師這種想法受到行為主義的影響，認為教師物理知識講了，學生就應該對知識能理解，并且會應用知識解決物理問題。人類的思維分為理性思維與感性思維。知識體系中的感性思維是指認識建立在感覺基礎上，以意識片段為形式的世界描述，此時的認識描述只是斷裂受限的有限認知，并且是多意識的分離結論．對世界的認識處在無法定義和理解的認識搜集階段．之后進入理性的邏輯整理階段．所謂邏輯整理無非是對所定義的意識片段進行主要聯(lián)系定義，并以此作為認識參照，之后再對所確立的主要聯(lián)系定義進行認識抽象（參看哲學用語）。以確定作為獨立存在而互不相悖的認識結論，并且這一結論形式是非現(xiàn)實對應的映證認識結論．由一個主體下分為認識分支，而認識分支又需再對應，以這樣一種方式作為闡述的結構．但首要問題是作為認識的主體其伸展直接決定了認識的闡述能力，或是說闡述者的認識水平直接受限于定義主體的認識表達。最后是感性思維的建立，所謂感性思維也就是分支認識的協(xié)同認知，定義和理解事物存在。也就是在此，如果所建立的知識體系是固定的層次認識，認識水平只限于主體描述之下，如果是制衡認識，認識行為就進入到無主體的無限認識連接。 建構主義認為，在學習過程中，原有的知識由于新經(jīng)驗的介入而發(fā)生調(diào)整和改變，因此，學習并不是簡單的信息積累、信息加工，它包含由于新舊經(jīng)驗的沖突而引發(fā)的觀念轉變和結構重組。學習過程是新舊經(jīng)驗反復的、雙向的相互作用過程。由此可以推斷出，學習不是一個被動吸收、反復練習和強化記憶的過程，而是一個以學生已有的知識和經(jīng)驗為基礎，通過個體與環(huán)境相互作用主動建構意義過程。本文從建構主義學習理論的支架教學、情境教學、資源、合作交流學習等理論，對高中物理教學對高中物理教學質量提高帶來很多啟示。 可以說，建構主義指導下的物理教學必將帶給學生創(chuàng)造力的提高，這也是教育的主要目的。所以，本研究對基礎教育改革有著深遠的意義。 研究的價值： （1）有助于達成《高中物理課程標準》中闡述的科學探究能力目標和知識教學目標。 （2）在高中物理教學實踐中，嘗試探究訓練視覺思維的教學方式，有效地培養(yǎng)學生的視覺思維素養(yǎng)，強化他們的視覺思維能力，最終提高運用視覺思維解決問題的能力。 （3）在訓練和強化學生視覺思維的過程中，有利于轉變師生教與學的觀念，提高自身科學素質。物理教師應知道，未來的物理教育不再單單注重學生記住了多少物理規(guī)律，將更關注在物理學習的過程中學生對物理科學方法的掌握和思維能力的提高，讓學生學會學習，最終提供給學生終身學習的鑰匙。 （4）為相關學科與地區(qū)提供可借鑒的經(jīng)驗。本研究所闡述實踐與理論體系，雖然是針對高中物理教學的研究而得出的，但它也有普遍的意義，如對相關學科（數(shù)學、化學、生物等）以及其它中學，在日常教學中提高學生解決實際問題能力和創(chuàng)造力的實踐中都可借鑒使用。 研究方法： 調(diào)查法、文獻法、行動研究法 調(diào)查研究法，設計調(diào)查問卷，了解本地區(qū)普通高中物理生平時學習中的視覺思維狀況，為本課題的研究提供事實依據(jù)； 文獻研究法，查閱國內(nèi)外有關視覺思維的相關文獻，了解最新的研究動態(tài)，融合建構主義教學理論，為本課題的研究提供理論依據(jù)； 行動研究法，通過日常高中物理教學中對學生視覺思維的實踐，積累各種案例，對學生進行跟蹤調(diào)查，為本課題的研究提供實踐依據(jù)。 建構主義 建構主義強調(diào)，知識并不是對現(xiàn)實世界的絕對正確的表征，不是放之各種情境皆準的教條，它們處在不斷的發(fā)展之中，而且在不同情境中，它們需要被重新建構；學習者不是空著腦袋走進教室的，在以往的生活、學習和交往活動中，他們逐步形成了自己對各種事件的意象，比如：學生對摩擦力方向的判斷、超重失重的理解過程中，他們會利用視覺看出物體運動受力的變化；有時，原有視覺意象會阻礙新知識的接受，如用水流比作電流時，經(jīng)常有學生感到費解，為什么斷開開關電流就不能繼續(xù)流？這種現(xiàn)象恰能說明：學習不簡單是知識由外到內(nèi)的轉移和傳遞，而是學習者主動地建構自己的知識意象的過程，即通過新意象與原有知識經(jīng)驗（意象）的相互作用，來充實、豐富和改造自己的視覺意象 建構主義者認為,學習者不是空著腦袋走進教室的,在日常生活和以往的學習實踐中,他們已經(jīng)形成了一定的經(jīng)驗和自身的觀念。可以說,建構主義的核心思想就是人們基于已有的知識去建構和理解新的知識，因此教學之前教師引導學生進行課前的知識準備是十分必要的。教師可以設計學習預案，使學生在學習下節(jié)課知識時有一定知識準備。講解勻變速直線運動這節(jié)課前，可以在學習預案設計這樣的問題，勻變速直線運動的特點是什么？勻變速直線運動加速度和速度要滿足什么條件？學生在學習勻變速直線運動時，已對勻變速直線運動知識有一定了解和認識，學生對知識理解在新舊經(jīng)驗反復的、雙向的作用過程進一步加深。 感性思維在概念、規(guī)律的理解中的應用 物理學中大多數(shù)概念、規(guī)律都很抽象，加之現(xiàn)在的中學生缺乏對生活豐富逼真的體驗，就算老師講得生動形象，對新的物理概念也很難理解，一來學生腦中本來就沒有多少清晰、具體的有關將要認知事物的視覺意象，其次是我們所學的很多知識意象，單憑肉眼無法觀看得到，比如分子運動、光的干涉、原子結構等等，這就要教師通過各種手段展現(xiàn)給學生生動逼真的模擬，幫助他們建立豐富的視覺意象庫，讓他們借助模擬的動態(tài)或靜態(tài)意象，順利完成對新知識的建構和理解。 力的概念很抽象，通過構繪出物體的形變或運動過程中不同時刻的圖示，來讓學生進行感性體驗： 比如，在講到干涉現(xiàn)象時，不光可以通過水波模擬干涉的實驗來說明，還可以用計算機模擬，而且學生看得更清楚，動態(tài)和靜態(tài)過程也容易控制，切換自如，下圖是用幾何畫板制作的水波干涉（圖1）和光的雙縫干涉現(xiàn)象（圖2）： 圖1 水波的干涉也可以通過演示實驗投影來觀察。 雙縫干涉 圖2 【分析與點評】在圖2所示的演示動畫中，學生只需觀察紅藍兩列光波的動態(tài)意象圖，就可以用眼睛看出光波是怎樣疊加的，屏幕上為什么會出現(xiàn)明暗條紋。 感性思維在典型例題講解中的應用 在高中物理教學中，設計適合學生視覺思維水平的情景或意象，讓他們多多體驗，提高對內(nèi)在張力刺激的敏感度，這對培養(yǎng)學生的視覺素養(yǎng)和提高解題能力有至關重要的作用。 A BA FA 圖3 A f N G 圖4 在高一物理第一章中，受力分析是學生步入高中后遇到的第一個難點，其中對于摩擦力的分析更顯得抽象，學生對于重力和彈力的經(jīng)驗遠遠超過有關摩擦力的認識，所以很難把握有些物體是否受到摩擦力作用，但通過引導學生先假設，后觀察，立刻眼睛就會發(fā)現(xiàn)物體是否平衡！ 圖5 例1．如圖3，在水平拉力F的作用下，當A、B一起做勻速直線運動時，分析A物體的受力情況。 【分析與點評】如果假設A物受到摩擦力的作用，如圖4，看看，A物體能平衡嗎？ 例2．今年江蘇物理高考第十五題的第二小題： 如圖5所示，半徑為R、圓心為O的大圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，兩個輕質小圓環(huán)套在大圓環(huán)上．一根輕質長繩穿過兩個小圓環(huán)，它的兩端都系上質量為m的重物，忽略小圓環(huán)的大小。若不掛重物M．小圓環(huán)可以在大圓環(huán)上自由移動，且繩子與大、小圓環(huán)間及大、小圓環(huán)之間的摩擦均可以忽略，問兩個小圓環(huán)分別在哪些位置時，系統(tǒng)可處于平衡狀態(tài)? 【分析與點評】學生只需畫出兩個小環(huán)在上下、左右對稱時的四個位置，利用眼睛就可以大致判斷出該裝置是否平衡，因為小環(huán)在其他位置時，我們的眼睛就會感到“不愉快”，就這么簡單！ 圖6 例1，，用繩AC和 BC吊起一重物，繩與豎直方向夾角分別為30和60，AC繩能承受的最大的拉力為150N，而BC繩能承受的最大的拉力為100N，求物體最大重力不能超過多少？ 【分析與點評】只要作出C點的受力分析圖，立即就看出AC繩上受力較大，應先斷。 例2，光滑的球放在擋板與斜面之間，當擋板繞固定點逆時針緩慢轉動時，試判斷球對斜面和擋板的彈力大小如何變化？ 圖7 【分析與點評】筆者利用幾何畫板設計了該題的動畫演示：學生只需要通過視覺的比較就能立即得到所要的結論。 構繪圖像，搭起學生視覺思維的臺階 在實驗數(shù)據(jù)的處理上，設計迎合學生視覺思維的圖表，充分挖掘他們視覺的理性功能，對學生順利“發(fā)現(xiàn)”物理規(guī)律，有著其他手段無法比擬的優(yōu)越性。 y t (T) 1 2 3 4 5 6 7 圖8 0 例1．在研究勻變速直線運動規(guī)律的實驗中，指導學生進行如下的操作：將打點計時器打出的紙帶，選一個清晰的點為起點，后面每隔四個點選一個計數(shù)點，再將紙帶沿著各計數(shù)點剪成幾段小紙條，按順序貼在如圖所示的坐標平面內(nèi)，如圖8，不難看出每個紙條上端的計數(shù)點幾乎在一條直線上，借助于該圖的描繪，不僅幫助學生進一步加深了對速度含義的理解，而且讓學生直接看出了速度的均勻變化，用視覺去體驗了什么是勻變速！ 圖9 l O T2 例2．在探究單擺的周期與哪些因素有關的實驗中，將小球按單擺的周期平方的大小，排放在橫軸上如圖9，立即就能看出所有的擺球連成了一根直線，而縱軸顯然就是擺長，學生不難發(fā)現(xiàn)，擺長與周期的平方成正比。 【分析與點評】構繪視覺思維的“臺階”，讓學生不僅能加深對問題的理解，更有“發(fā)現(xiàn)規(guī)律”的樂趣。 據(jù)此，我以為訓練學生感性思維的設計應注意以下幾個方面： 一、教師引導學生進行課前的準備 建構主義者認為,學習者不是空著腦袋走進教室的,在日常生活和以往的學習實踐中,他們已經(jīng)形成了一定的經(jīng)驗和自身的觀念?？梢哉f,建構主義的核心思想就是人們基于已有的知識去建構和理解新的知識，因此教學之前教師引導學生進行課前的知識準備是十分必要的。教師可以設計學習預案，使學生在學習下節(jié)課知識時有一定知識準備。講解勻變速直線運動這節(jié)課前，可以在學習預案設計這樣的問題，勻變速直線運動的特點是什么？勻變速直線運動加速度和速度要滿足什么條件？學生在學習勻變速直線運動時，已對勻變速直線運動知識有一定了解和認識，學生對知識理解在新舊經(jīng)驗反復的、雙向的作用過程進一步加深。 二、學生是學習的主體，教師為學生學習提供支架 教師講課時，考慮的是如何把知識進行整合，老師總想在有限的課堂擠出更多的時間，以便補充更多的題型，至于學生對知識是否掌握理解和靈活應用，那就是學生的事情了。很多物理教師有這樣的困惑，一道物理題，講了兩三遍了，考試時遇到這個題學生還是做錯或者不會做。建構主義學習理論認為，教學不是傳遞知識，要說教師在傳遞的話，教師充其量只是傳遞了語言文字符號信息，至于這些信息在學生頭腦中是什么意思，最終還是由學習者建構的，學生才是學習主體。教學要在任務驅動下，老師以最近發(fā)展區(qū)為介入空間，給學生提供幫助，幫助學生完成學習任務，一旦學生的能力有所增強時，就應該逐漸減少指導數(shù)量。通過支架 ( 教師的幫助) 把管理學習的任務逐漸由教師轉移給學生，最后再撤去支架。老師要為學生營造發(fā)揮積極性、自主性和創(chuàng)造性的空間，讓學生在自主探索中建構知識、運用知識，形成能力。一道練習題：汽車初速度大小為20m/s,以大小為5m/s2加速度剎車，求6s內(nèi)汽車的位移？先給學生兩到三分鐘學生先自己做，大部分學生做出的答案是30m，少部分學生的答案是40m，兩個答案哪個是正確的呢？叫甲學生在黑板上畫出汽車的運動示意圖，并標明運動性質，并分析那個答案是正確的；叫乙同學在黑板上畫出汽車運動速度時間圖像，并分析那個答案是正確的；其他的學生完成這兩個學生的學習任務。學生最后發(fā)現(xiàn)汽車在4s時已經(jīng)停下，5s到6s汽車處于靜止狀態(tài)，所以答案應該是40m。再讓學生分析錯誤答案為什么是30m？學生發(fā)現(xiàn)錯誤原因是把汽車看做前4s做的是勻減速直線運動，5s到6s汽車又反向做勻加速直線運動，將數(shù)值帶入位移公式算出的，顯然與實際運動不相符合。 三、創(chuàng)設物理學習情境，將學習物理學習任務置于情境中。 物理來源于生活，在物理教學中，我們要把物理教學回歸生活，注重物理知識的實用性，創(chuàng)建真實問題情境，激發(fā)學生學習的興趣和求知的欲望。通過特定的情境，激活學生的問題意識，形成學習任務，展開學習活動；通過特定的情境，使物理問題與學生的經(jīng)驗產(chǎn)生聯(lián)系，“同化與順應”新知識，改組或重建認知結構，這是學生主動學習物理的啟動環(huán)節(jié)。講解加速度這個概念，學生往往一開始接受很難這個概念。教師先給學生觀看一段摩托車和飛機啟動加速過程視頻資料，讓學生記錄摩托車和飛機整秒末的速度，先讓學生思考一個問題，如果比較摩托車和飛機啟動時哪個物體速度變化快慢與那些物理量有關？先讓學生討論，得出描述物體速度變化快慢與速度變化大小和發(fā)生這一變化所用時間這兩個物理量有關，速度變化越大，所用時間越短，速度變化就越快，最后得出結論用速度變化和發(fā)生這一變化所用時間的比值來描述速度變化的快慢。 四、重視合作交流學習 建構主義特別強調(diào)特定情境中學習活動的交往性、合作性、互助性，合作中的交流、溝通、討論等群體互動對物理知識建構的意義與價值，物理教學設計中，合理利用協(xié)作要素，發(fā)揮學生學習主體作用，通過社會交往在更高層次上促進學生的經(jīng)驗、方式與信念的內(nèi)化和提升。建立合作交流物理學習小組，按學生優(yōu)中差比例，六到八個學生為一個合作交流學習小組。小組在教師的指導下交流、討論自主探索的學習，共享群體的智慧，拓展個體的知識視野。例如，教師給學生布置一套物理練習題，當學生處理習題出現(xiàn)學習困難時，可以通過和同伴討論與交流去解決問題，小組學生大部分解決不了的問題，可以報告給教師，教師在課堂統(tǒng)一講解，這樣可以節(jié)約課堂時間，對重點問題詳細講解，提高教學的有效性。 五、物理教學中，合理利用學習的多維資源，提高課堂教學的有效性。 建構主義除了把教材、媒體、教學器材等作為教學資源，還把教師對學生幫助、情境、合作性學習、知識的多樣化表征等作為教學資源。教學中，教師和學生要利用學習的多維資源，提高課堂教學的有效性。有效利用多媒體資源，比方講解小船渡河問題可以放一段船渡河視頻，是學生對渡河問題有感性直觀認識；學生要有效利用老師與老師提供的指導與幫助資源，教師及時對學生出現(xiàn)的學習困難給予排憂解難；物理教學有效利用學習環(huán)境中的特定物理問題情境和合作性學習資源，物理來源于生活生產(chǎn)，講解運動合成與分解，教師設定玻璃流水生產(chǎn)切割問題，教師以實際情景問題切入，先讓合作學習小組討論定性討論，然后在設置具體玻璃切割問題，讓小組討論分析解決；物理知識表現(xiàn)方式的多樣化也是一種學習資源，講解學生比較難理解的物理概念時，通過對同一個概念多樣化表征，使學生更好理解物理概念。 參考文獻： （1） 韋特海默.創(chuàng)造性思維[M].北京:教育科學出版社。 （2） 李欣復：《形象思維史稿》[M].山東教育出版社。 （3） 張建偉、陳琦：《簡論建構性學習和教學》[J].《教育研究》。 （4） H加德納：《多元智能》[M].新華出版社 沈致隆譯2003年版。 （5） 季一鳴：《建構主義的高中物理教學解讀》[J].物理之友。 （6） 何克抗：建構主義學習理論與建構主義學習環(huán)境 [J].教育傳播與技術。 （7） 劉愛倫主編《思維心理學》 [M]，上海教育出版社。 （8） 王振宏 李彩娜主編.教育心理學.高等教育出版社。 （9） 王教過、李貴安．物理教學論．陜西師范大學出版社。