（课程与教学论专业论文）“探究—建构”式教学在物理教学中的理论与实践.pdf

中文摘要 本研究课题针对实施探究教学中的困难以及引进建构主义教学 思想可能带来的激进建构主义的负面影响，提出科学探究与知识建构 统一的教学思想。在物理教学中，科学探究与知识建构统一于有意义 学习理论：学习者通过科学探究活动获取有意义的学习材料，体现了 认知主体与客体的互动；通过新、旧知识经验的相互作用建构新知识 的意义，体现主体内部新、旧知识经验之间的互动。从而使学习者获 得清晰、稳定的知识结构，实现有意义的学习。 由此依据知识维模型创建了物理“探究建构”式教学模式， 并提出了相应的教学策略，使探究与建构统一理念贯穿整个教学过 程。结合新的基础教育课程改革和物理教学现状，提出了具体的教学 目标和实施条件，并进行了教学实验。 实验结果表明：立足于知识建构进行的探究活动是有效率的，并 保证了一定的探究学习质量；依据科学探究过程进行的意义建构是客 观合理的，有助于学生获得系统的、功能性的物理知识。两者的统一 体现了过程与结果并重，实现优势互补。本研究为在物理教学中怎样 促进学生进行有意义学习做出了初步的探索和有益的尝试。 关键词：科学探究，知识建构，有意义学习， “探究一建构”式教学 a b s t r a c t a i m i n g a tt h e d i f f i c u l t y i n i m p l e m e n ti n q u i r y t e a c h i n g m o d e la n dt h e b a de f f e c to fr a d i c a lc o n s t r u c t i v i s mw h e nw e i n t r o d u c ec o n s t r u c t i v i s m ，t h ew r i t e rp u tf o r w a r dt h ei d e a lo f u n i t es c i e n t i f i c i n q u i r y a n dk n o w l e d g ec o n s t r u c t i o ni nt h e a r t i c l e i np h y s i c st e a c h i n g ，i tc a nb eu n i t e di nm e a n i n g f u l l e a r n i n g t h el e a r n e rs h o u l da c q u i r em e a n i n g f u lk n o w l e d g eb y s c i e n t i f i ci n q u i r ya n do b t a i nt h em e a n i n go fn e wk n o w l e d g eb y c o n s t r u c t i o n t h el e a r n e r a c q u i r e d i s t i n c ta n d s t e a d y k n o w l e d g e s ot h a tr e a l i z a t i o nt h em e a n i n g f u l l e a r n i n g a c c o r d i n gt ot h ek n o w l e d g e v e em o d e l ，t h ew r i t e rc r e a t et h e i n q u i r y c o n s t r u c t i o nt e a c h i n g m o d e la n d b r i n g f o r w a r dt h e t e a c h i n gs t r a t e g y ， s ot h a t i n t e g r a t e t h e i n q u i r y a n d c o n s t r u c t i o ni n p h y s i c st e a c h i n g c o m b i n a t i o n t h ec o u r s e i n n o v a t i o ni ne l e m e n t se d u c a t i o na n dt h ea c t u a l i t yi np h y s i c s t e a c h i n g ，t h ew r i t e rp u t f o r w a r dt h eg o a la n dq u a l i f i c a t i o n t h e nc a r r i e dt h r o u g ht h et e a c h i n ge x p e r i m e n t t h eo u t c o m eo ft h ee x p e r i m e n ti n d i c a t et h a tt h es c i e n t i f i c i n q u i r yw h i c hw a s e s t a b l i s h e di nk n o w l e d g ec o n s t r u c t i o ni s e f f i c i e n c ya n ds h o u l db ea s s u r e ds t a t e dq u a l i t y o nt h eo t h e r h a n d t h em e a n i n g f u lc o n s t r u c t i o ni si m p e r s o n a l i t yi nr e a s o n a n di ta d m i n i s t e rt oo b s t a i n s y s t e m y f u n c t i o n a l i t yp h y s i c k n o w l e d g e t h e u n i f i c a t i o ne m b o d i m e n tt h a tw e p a ye q u a l a t t e n t i o nt ot h ep r o c e s sa n dr e s u l t i ta l s or e a l i z a t i o nt h e c o m p l e m e n t a r y o f s u p e r i o r i t y t h i s r e s e a r c hd e v i s e d a b e c e d a r i a ne x p l o r ea n du s e f u la t t e m p to nh o wt oa d v a n c et h e l e a r n e rc a r r yt h r o u g hm e a n i n g f u ll e a r n i n g k e y w o r d s ：s c i e n t i f i c i n q u i r y ，k n o w l e d g ec o n s t r u c t i o n ， m e a n i n g f u ll e a r n i n g ，i n q u i r y - c o n s t r u c t i o nt e a c h i n gm o d e l i i 1 绪论 1 1 问题的提出 当前，基础教育课程改革正在深入发展，科学教育强调转变学生 的学习方式，突出科学探究在教学中的地位和作用。全日制义务教 育课程标准( 试用稿) 中指出：“科学探究既是学生学习的目标，又 是重要的教学方式之一。”普通高中物理课程标准( 实验) 进一步 强调：“高中阶段要更加关注学生在科学探究中过程中的学习质量， 进一步加深对科学探究的理解，提高科学探究能力”。从世界范围的 基础教育课程改革的进程来看，以探究学习为基础重构教育课程，已 成为各国课程改革的主要特征之一。 1 1 1 在教学实践中，实施探究式教学存在的问题 许多教育工作者积极把探究教学引入到教学实践中，取得了很多 有价值的研究成果，同时也发现了一些问题，主要表现在：教学过 程过于开放，难以控制。知识内容量偏少，无法保证每一课时的完 整性或学习知识的系统性。学生的探究易失误、延时耗时，教学效 率不高。学生配合不积极，讨论起来没完没了，不得要领，一部分 学生在课堂上无所适从或感到无聊。教学条件苛刻。在目前我国基 础教育中考试成绩和升学率仍占有很重要地位的形势下，这种局面对 开展探究式教学带来了很大阻力。有的教师为了赶潮流或迫于压力， 在教学形式上僵硬他套用“科学探究”的方式和“设问一探究一解答” 的模式进行课堂教学，把课堂搞得“四不像”。 国外也有报告指出：嘲教师抱怨探究教学难以操作，容易引起混 乱；对大部分学生不起作用，对能力一般或低下的学生来说尤为突出。 也有教师对教学后果的不确定性感到不满，他们发现学生读不懂探究 性教学材料，在教学中大多数学生不能独立进行探究活动，师生在教 学中感到吃力。有时由于课堂时间的限制，探究还未完成便草草收场， 容易造成教学时间的流失。 产生上述问题的根源在于人们在理解和实施探究式教学中容易 出现的两种极端：一是对探究的“神化”，认为只有一系列的探究过 程都是由学生自主独立完成的活动才能称为探究；二是对探究的“乏 化”，把一个完全安排好的学习活动贴上探究的标签。 另一方面，强调探究学习，如何看待老师在以前的教学中积累起 来的经验? 学生原有的知识起什么作用? 学生怎样学习系统的知 识? 以上种种问题，需要我们重新审视探究式教学。 1 1 2 建构主义对科学教育理论的贡献和消极影响 从2 0 世纪八十年代起，建构主义思潮对国际教育带来了巨大影 响，由此产生的建构主义教学理论最早从欧美兴起，逐渐成为继行为 主义、认知主义之后的主流教学理论，对科学教育的理论研究和实践 活动产生了广泛而深远的影响。 建构主义强调了从前许多科学哲学家提出过的科学知识的相对 真理性和对客观主义的否定。这对于2 0 世纪下半叶西方社会中恶性 膨胀的科学主义来讲，尤其具有重要现实意义。许多学者认为：“建 构主义在某种意义上代表着一种关怀关怀自我形象，关怀人类发 展，关怀职业尊严，关怀人民”。1 它在教育学上的意义可以理解为： 把科学看成永无止境的探索，而不是一成不变的真理。这无论对科学 本身还是对科学教育都具有重要意义。在认识论上，建构主义在认知 主义的基础上发展了主体内部的新旧经验之间的互动。建构主义心理 学认为，知识不是被动吸收的，而是由认知主体主动建构的。它在皮 亚杰的“同化”、“顺应”理论的基础上，深入地研究了“顺应”过程， 探讨了认知主体新、旧经验相互作用在认知过程中的机制，重视在学 习过程中学习者原有的知识经验对吸收新知识的影响。这种互动观点 是对以前心理学的继承和发展。将建构主义学习理论较早成功应用于 科学教育领域的创建人之一的杰亚夫( r d r i v e ) 研究发现：学生的 科学学习成绩与先前的经验要比通常意义上认知水平显示更大的相 关性。嘲 因此，从积极的一面来讲，建构主义学习理论强调学生认知的主 体性，尊重学生的个体差异，重视原有知识经验对学习的影响。这些 观点为在科学教育中发挥学生的主观能动性提供了理论依据。同时在 科学教育实践中指出了科学教育的特殊困难性，由于科学知识的累积 性、逻辑性和经验性，科学概念的掌握更多地与学习者已有的概念相 关。 真理前进一步就成了谬误。由于过分夸大建构主义的适用范围和 客观观察的困难性，使建构主义成为“一种教学理论，一种教育理论， 甚至是一种关于思想源泉的理论，一种不仅关系到个人的知识，而且 是整个科学知识的知识论。”b 1 更有甚者认为：“在人类探索的意义上， 在人类赋予为了生存和适应所进行的所有活动的意义上，建构主义提 供了一种全方位的视野。”。从而使建构主义陷入了激进的建构主义 ( r a d i c a lc o n s t r u c t i v i s i n ) 误区。激进的建构主义认为：客观世界 是不能被人真实地反映的。这种观点从哲学上看属于主观唯心主义的 不可知论，是与科学精神背道而驰的，也是与现代科学教育的目标相 悖的。这种激进的建构主义观念投射到科学教育中，导致在许多具体 科学教育问题上，采取消极、否定、怀疑的态度，对科学教育的发展 产生了诸多不利的影响。在面向全体美国人的科学明确指出，科 学家们相信“世界是可以认知的”，“运用智慧和借助扩展感官功能的 仪器可以发现宇宙问各种特性的规律”，“即使无法获得尽善尽美和绝 对正确的真理，要说明这个世界及其怎样运转，得到日益精确的近似 真理还是可以做到的”。 国外有许多学者对建构主义进行了大量深入实际的教育心理学 和教学过程的批判性研究。“建构主义一直没有逃脱过批判”。口3 已有 研究者指出：口1 后现代主义思潮对教育的负面影响已经显现了，其反 科学的极左观念已经在西方年轻一代人的心目中形成。著名科学家詹 肯斯( e w j a n k i n s ) 在科学与教育国际期刊( 2 0 0 2 年第9 期) 就以“建构主义是一个强大的理论模型，还是最危险的倾向? ”为题， 论述了激进的建构主义对科学教育的危害。从国际上的研究报道来 看，与激进建构主义思想相一致的某些教育上的实践，没有得到实践 的肯定。”1 因此，近年来建构主义在西方已有降温的趋势。1 9 9 5 年， 美国版国家科学教育标准已“完全抛弃了”1 9 9 3 年版中建构主 义观点，采取“科学探究”作为科学教育的基本理念和方法。睢1 中国文化中宏观的思维方式和不精予实验理性的传统与激进建 构主义那种似是而非的普适性观点很容易产生共鸣，这种激进的建构 主义思潮在我国仍然在膨胀，其批判、怀疑、解构的态度以一种偏激 的、弥散的形式渗透到教育学的各个领域，并且开始对教育实践产生 了复杂的不良影响。尤其对那些反常规科学观的哲学观点( 如科学是 相对真理，没有绝对性；科学理论是科学家头脑中建构的东西，不是 对客观实在的反映等。) 的片面理解，极易导致教学中的偏激与放任、 忽视基础的危险倾向。”3 甚至在科学教学中，把科学结论看成是与老 师谈判的结果。 积极引进先进的现代教育理论与防止激进建构主义的负面影响， 这给我国目前的基础教育改革带来了机遇与挑战。建构主义被赋予教 育学意义而成为一一种构建现代教学模式的重要理论基础。我们在充分 肯定了建构主义积极面的同时，也要对激进建构主义认识论和方法 论在根本上有悖于科学理性的问题具有清醒的认识，使之合理地“本 土化”，从而推动我国教育改革健康地发展。 1 2 国内外研究现状 目前，国内外关于科学探究与知识建构的研究基本上是分立的发 展态势。 西方科学教育界最初引入建构主义的切入点是2 0 世纪六十年代 课程改革的失败。将建构主义学习理论较早成功地用于科学教育领域 的杰亚夫在总结前人的研究后，提出了需要更多地关注学生们学习时 概念的内涵，而不是那些假设的思维逻辑结构基础。接着潘斯纳等人 综合归纳出一个完整的科学概念转化理论。继他们之后，西方许多学 者进行了深入教学实际的研究。2 0 世纪九十年代中期，在美国出现 了一种新型学校一促进型学校( a c c e l e r a t es c h o o l s ) ，这类学校 中的班级授课运用建构主义课程来给予学生学习的责任感，以促进学 生的学习活动。明1 并且提出了许多基于建构主义的教学方法，其中有 代表性的有：嘈1 抛锚式教学( a n c h o r e di n s t r u c t i o n ) 利用这种教 学法，美国温特比尔特认知与技术小组开发出了杰斯帕伍德巴瑞问 题解决系列教学软件，成为这种教学法的成功典范，并迅速风靡全 美；“阳支架式教学( s c a f f o l d i n gi n s t r u c t i o n ) 通过提供概念框 架( c o n c e p t u a lf r a m e w o r k ) 来帮助学习者理解知识，建构知识意义 的教学方法；随机访问教学( r a n d o ma c c e s si n s t r u c t i o n ) 。在西 方基于科学探究的教学实施模式主要有两种：动手做( h a n d s o n ) 学习实施模式。这一模式在美国物理学家、诺贝尔奖获得者雷蒙勒 德曼和乔治夏尔帕克教授的倡导下，在美国、法国迅速发展，在美 国这种模式实施了十多年，1 9 9 6 年在法国已推广到4 0 0 0 多所学校， 并取得了丰硕成果；情境探索学习实施模式。上世纪八十年代以来， 美国认知科学家西蒙( s i m o n ) 与中科院心理所朱新明研究员合作， 通过示例演练学习的方法获得数学、物理学科知识的过程和效果。 在国内的物理学科教学中，对科学探究在教学中的理论与实践是 发展得较早和比较成熟的。通过长期的理论探索与教学实践，逐渐形 成了“中学物理发现教学模式”、“中学物理指导探索教学模式”、 “中学物理探究学习教学模式”等基于科学探究的教学模式。“特别 是随着新的课程改革的发展，探究式教学更是提到突出的位置。建构 主义教学理论作为一种新的教学理论，目前在国内处于引进、探索阶 段，并积极地向教学实践中发展。随着现代网络通信技术和多媒体技 术在教学中的应用日益广泛，基于建构主义的教学也在逐渐地深入发 展。比如北京师范大学何克抗教授系统地提出了建构主义的教学模 式、教学方法与教学设计。“引 虽然在教学中科学探究与建构主义两种理论的发展方向是平行 的，但发展的进度不尽相同，有时呈现此消彼长的态势。目前将两者 统一的研究也在深入发展，并取得了丰富的成果。比如广西师大唐力 教授的“化学探究式教学过程建构性特征的研究”；“3 1 北师大的郭玉 英教授提出的“科学教学中探究与知识建构统一途径的探索”；“乱华 东师范大学朱宏雄教授在计算机多媒体辅助课堂教学模式中，其教学 程序中包括探究发现和意义建构两个环节。“朝国际上在2 0 世纪九十 年代英国进行了一项名为科学过程和意义探索( s c i e n c ep r o g r e s s a n dc o n c e d te x p l o r a t i o n ，s p a c e ) 的研究计划，在这一项目中，给 科学探究和建构主义理论在教学中的实际应用提出了建构主义者式 的教学模型，并且处在进一步的应用与完善中。这些研究为两者的统 一提供了宝贵的经验。 2 物理“探究一建构”式教学的理论基础 2 1 知识建构与物理教学 2 1 1 建构主义( c o n s t r u c t i v is m ) 溯源 建构主义的哲学渊源可以追溯到康德对理性主义和经验主义的 综合。近代哲学的发展导致了近代经验论和唯理论的严重对立，前者 将认识局限于经验范围，最终引向休谟的“怀疑论”和“不可知论”； 后者脱离经验，完全按照数学方式或逻辑进行推理，必然导致莱布尼 茨的“独断论”。“制 康德认为：主体不能直接通向外部世界，而只能通过利用内部建 构的基本认识原则( 范畴) 去组织经验，从而发展知识。“7 1 康德在他 不朽的著作纯粹理论批判中写道：“人的理性只能领会人类自身 根据自己的计划所产生的东西”( k a n t ，1 7 8 7 ) 。“8 1 他相信，世界的本 来面目是人们无法知道的，而且也没有必要去推测它，人们所知道的 只有自己的经验。 进入2 0 世纪二十年代以后，受波普尔( k a r lp o p p e r ) 、库恩 ( t h o m a sk u k n1 9 2 2 一) 等人的影响，非理性主义波及科学哲学领域并 逐渐流行。库恩的科学哲学历史主义学派强调科学共同体的信念( 范 式) 在科学发展中的决定性作用，主张科学增长是非理性的。他认为 “科学是解释世界的一种范式”，而“知识是个人的理解”。“朝 从认识论的角度来看，建构主义是“认知主义”向“后认知主义” 发展的产物。在这一演化过程中，对心理学发展产生深刻影响的瑞士 皮亚杰学派和前苏联的文化历史学派先后在美国的流行起了重要推 动作用。关予儿童的认识是如何发展，人的心理机能是怎样形成的等 问题，他们分别给出了不同答案。皮亚杰( j p i a g e t ) 认为是通过自我 建构；维果茨基( l s v y g o t s k y ) 认为是通过社会作用不断建构，即 社会建构。 皮亚杰关于儿童的发生认识论( 活动认识论) 认为，个体思维的 发生过程就是儿童在不断成熟的基础上，在活动的过程中获得个体与 社会经验，从而使范畴不断地协调、建构。在此过程中，他强调个体 的认识结构( 解释结构) 在认知发展中的作用。 他曾经研究过这样一个实验：在一个九个半月大的小女孩面前放 一块橡皮，每当他快要抓住这块橡皮，皮亚杰把手放在橡皮前面挡住 她的视线。这时，小女孩就放弃了抓橡皮的努力。当他把手放开时， 小女孩试图再去抓那块橡皮。重复十次都是这种结果。对于这个实验 他解释说：小女孩每次放弃去抓橡皮，并非她的兴趣发生了转移，而 是幼小的她认为“看不见的东西是不存在的”。通过系列这样的实 验，最后得出结论说，尽管儿童与我们看到的是同一种现象，但由于 两者的“解释结构”( 认知结构) 不同，导致了不同的解释。换句话 说，儿童所看到的世界正是他们依赖头脑中的“认知结构”所建构的 世界。进一步说，人们对客观世界的认识依赖于自身的“认知结构”。 因此，从这个意义上说，“认识就是一种建构活动”。 在建构过程中，平衡是促进认知变化的机制。皮亚杰将平衡描述 为一种动态的过程，它包括均衡着内部两种相反行为的自我调节行 为：“同化”( a s s i m i l a t i o n ) 与“顺应”( a d j u s t m e n t ) 。认识结构产 生于这种“同化于己”和“顺应外物”的主客体相互作用的活动。 维果茨基( l s v y g o t s k y ) 在心理学研究中为客观地研究人的心 理特性提出了理解人的意识形成与心理发展的文化历史原则，要求从 历史的观点，在社会环境之中，在与社会环境作用的相互联系之中去 研究意识与心理的发展。拉“ 在此基础上，维果茨基认为学习是一种“社会建构”，强调认知 过程中学习者所处的社会文化历史背景的作用，重视“活动”和“社 会交往”在人的高级心理机能发展中的地位。瞳2 1 人可以把自己的经验 客体化为工具和书面语言，把所有复杂思维活动客体化而世代相传。 因此，关于人的高级心理机能的发展，应当从历史的观点，在与社会 环境作用的联系中加以理解。他阐明了儿童文化发展的一般发生法 则：“在儿童的发展中，所有高级心理机能都是两次登台：第一次作 为集体活动、社会活动，即作为心理间的机能；第二次作为个体活动， 作为儿童的内部思维方式，作为内部心理机能”。心砧 建构主义正是融合了皮亚杰的“自我建构”和维果茨基的“社会 建构”，并运用到学习理论中，在此基础上提出了意义建构。 2 1 2 建构主义的教学论思想 建构主义者由于受到不同理论、不同价值取向的影响，他们提出 的观点有所不同。但总的来说，当今的建构主义者一般主张：世界是 客观存在的，但对于世界的理解和赋予意义却是由每个人自己决定 的，人们是以自己的经验为基础来建构现实或者解释现实。由于个人 经验的差异，因此人们对外部世界的理解也便不同。所以，他们更为 关注如何以原有的经验、心理结构和信念为基础来建构知识。他们认 为：“知识在一定程度上能被传播，但被传播的知识只有在它被重新 构造以后，即得到解释并与学习者已有的知识联系起来，才能在各种 情况下变得可用”。控 一建构主义的学习原理 建构主义心理学认为：知识不是被动吸收的，而是由认知主体主 动建构的。知识的建构是学习者通过新i f l 知l 识经验之间的相互作用而 完成的。这种相作用和发展的机制包括“同化”和“顺应”。同化是 指认知主体将所遇到的新经验直接纳入到自己原有的认知结构中去 的过程。主体以原有的经验背景去理解新经验，生成意义，它引起认 知图式的生长，体现知识量的增长。顺应是指认知主体通过调节自己 的认知结构，使其适应外界新信息、新经验，它引起认知图式的发展， 体现知识质的变化。在知识建构过程中，“同化”和“顺应”两者是 辩证统一的。 基于以上观点，建构主义对于学习提出下面两个假设：不能对 学生作共同起点、共同背景，通过共同的过程达到共同目标的假设。 不能对学生掌握知识作典型、结构化、非情境化的假设。“叫 由此出发，建构主义的基本学习原理是：n 0 1 理解是通过与环境 的互动而发生的。学什么是不可能与怎样学相脱离的。因此，认知不 仅仅存在于个体内部，而且是整个情境的一部分。 认知冲突或疑惑是学习的刺激，并决定着学习内容的实质和组 织。 知识是通过社会磋商和对理解发生的评估而展开的。 二建构主义的知识观 建构主义者认为，知识并不是对现实的准确表征，它只是对现实 的一种解释或一种假设，并不是问题的最终答案。知识不可能以实体 的形式存在于个体之外，对知识的真正理解，只能是基于学习者的经 验背景并取决于特定环境下的学习活动过程。由于个体的经验背景不 同，对知识的理解也就不同；具体的情境不同，意义的建构过程和程 度也就不同。憎引 因此，对于学习者来讲，知识是一种意义建构。每个人按各自的 理解方式建构对客体的认识。它是个体化、情境化的产物，而不像认 知主义那样把客体作为规范的东西传授给学生。尽管人们通过语言符 号赋予了知识一定的外在形式，但这并不意味着学习者会对这些命题 有同样的理解。因为这些理解只能由学习者个体基于自己的经验背景 而建构起来，这决定于特定情境下的学习历程。 三建构主义的学生观 建构主义者强调学习者是以原有知识经验为背景进行学习的，不 仅是水平，而且类型和角度都不尽相同。学习者在“接受”新知识时， 头脑中并不是一片空白，而是在以往的日常生活和学习中已形成了丰 富的经验。而且有些问题即使他们没有接触过，没有现成的经验，但 面对新问题，他们也往往可以根据以往的相关经验，形成对问题的某 种解释或推断出合乎逻辑的假设。教学中不能设想所有的人都一样， 而应以各自的背景作为新知识的生长点。 因此，学生的主体性是天然具有的，而非外界赋予的，学生是自 己知识意义的主动建构者。 四建构主义的教师观 关于教师，建构主义者认为：教师不是知识的授予者，不能原样 不动地把知识传输给学生，而是学生知识建构的促进者、组织者和引 导者。 因此，“作为教师，我们可以更多地控制我们所教的，但远不能 控制学生所学的东西”，学生眼中的建构主义者教师“就像课堂上的 北极星，你没有告诉我们去哪里，但是你帮助我们找到了途径。”。6 1 从以上的论述可以看出，建构主义者对学习和教学提出了自己独 特的解释，是教学理论在皮亚杰、维果茨基等人思想基础上的一次综 合和发展，是为改革传统教学而进行的一次大胆尝试。建构主义重视 学习中学生的主体性，强调学生面对具体情境进行意义建构，重视学 习活动中师生间的“协作”与“交流”，为我们当前的教学改革的发 展提供了一定的理论依据。 2 1 3 建构主义对物理教学的启示 建构主义理论中蕴藏着丰富的教学论思想，但其核心思想从学习 的角度可以概括为：学习者在原有知识经验的基础上建构新知识的意 义。 对于物理教学而言，可以提供以下的启示： 一回归新起点 在物理教学中，教师经常这样感叹：“为什么一样的老师，一样 的教学，学生会有这么大的差距? ”从建构主义的观点来看，要达到 同样教学结果这种愿望是不现实，也是不合理的。当然，这不能作为 一种教学借口。问题的关键是教师要了解研究每个学生的知识起点和 经验背景，尊重学生的个性，关注每一个学生，采取有效的教学，促 进每一个学生获得最大的发展。 在传统的物理教学中，教师往往从分析教材出发，研究教学的重 点、难点和教学目标，再在此基础上设计教学。这些工作无疑是必要 的而且也是重要的，但忽视了对学生的研究，对学生的关注不够。 建构主义认为：不能把知识作为预先决定了的东西来教给学生， 学生也不可能完全按照教师的意图原封不动地接受知识，而是以他们 自己的知识经验为背景来判断新知识的合理性。教学中不能无视学生 原有知识经验，而要以它作为新知识生长点，引导学生在原有的知识 经验上“生长”出新知识。 因此在物理教学中，教学的起点应回归到学生身上，回归到学生 原有的知识经验上，从学生出发来设计教学。心理学家加涅就主张在 设计教学时要进行任务分析，逐级找到各个知识点的基础和前提。 学生头脑中影响新知识形成的知识经验背景有着丰富广泛的含 义，主要体现在以下几个方面：瞳7 3 它既包括学习新知识所需要的直接知识基础，也包括相关领域 的知识以及更一般的经验背景。比如在学习牛顿运动定律中，除了 “力”、“质量”、“加速度”等这些直接的基础知识影响新知识的学习， 而且学生的数学基础，有关力和运动的生活经验也有影响。在接触“机 械运动”这个概念时，学生往往会把“机械”和“机器”等同起来， 将“机械运动”理解为“机器的运动”。 它既包括学习者在学校里学习的正式知识，也包括他们的日常 直觉经验。这些日常直觉经验甚至在某些方面更大程度上影响学生学 习新知识，因为学生对自己的经验和直觉往往是深信不疑的。这些直 觉经验来源复杂、内容广泛，有的是与新知识相容的：有的是相冲突 的，给学习新知识带来消极影响。比如学生经常把“力”看成是维持 物体运动的原因；运动的物体有一种向前的“冲力”；“惯性”是某种 类似于力的作用；习惯在物体运动方向去标上实际上并不存在的力。 它既包括具体的知识，也涉及到学习者的基本信念和潜在观 念。学生在学习过程中不仅对具体的事物现象有一定的理解，也逐渐 形成了一定的基本信念和潜在观念。主要包括那些形而上学的信念， 即他们对世界运行机制的假定。比如万事万物都是有规律可循的吗? 事件的发生是确定的，还是偶然的? 时间和空间是绝对的吗? 这些观 念有时随着物理学研究对象的变化而产生冲突。比如经典力学中的时 空观和相对论时空观；量子力学中的不确定性、非定域性等观点。学 习者头脑中的一些潜在观念影响对新知识的判断、推理过程，制约着 对新问题形成的假设和解释。 学习者头脑中这些来源广泛、以不同表征方式存在的知识经验背 景随着学习者经历的发展而动态地变化。在物理教学中，面对不同的 学习者，怎样处理好这种丰富、广泛的知识经验背景和设计统一的教 学过程之间的矛盾呢? 虽然这种知识经验背景具有个体差异性，但也不能把这种差异性 绝对化。学习者相同或类似的学习环境、生活经历、活动体验、教育 背景以及在相同年龄阶段类似的心理特点和认知规律，使不同学习者 头脑中存在某些共同的、典型的知识经验基础。 获得这些共同的、典型的知识经验基础的途径是多样的。物理教 师可以通过与学生广泛接触、谈话、交流、测验、作业、观察等方式 了解学生这些知识经验背景，并以此作为设计课堂教学的起点。 同时，教师要承认这种知识经验基础的差异性，尊熏学生的个性， 实施个性化教学。 二聚焦新视点 在传统的物理教学中，教学的着眼点放在如何突出重点、突破难 点，怎样把知识点讲清讲透，教学的功夫下在“讲”上。 建构主义认为，知识在被个体接受之前，对个体来说是毫无意义 的。在学习过程中，学习者以自己原有的经验系统为基础对新信息进 行编码，建构自己的理解；同时，头脑中原有的认知结构又因为新知 识的进入而发生调整和改变。因此知识的意义不是简单的由外部信息 决定的，而是学习者通过新旧知识经验之间反复的、双向的相互作用 过程而建构成的。当新知识的进入引起学者新、旧知识经验的冲突， 相互作用而产生观念的变化和认知结构的重组时，学习便发生了。 关于这种建构的过程，维特罗克( m c w i t t r o c k ) 提出的学习生 成过程( g e n e r a t i v ep r o c e s s ) 模式较好地对其进行说明。他认为， 在学习过程中，人脑不是被动地学习和记录输入的信息，而是主动地 建构对信息的解释，学习者以长时记忆的内容和倾向为依据，对信息 进行主动选择，并进行推断；另外，学习者对事物意义的理解总是与 其已有经验相结合，需要借助于贮存在长时记忆中的事件和信息加工 策略。古宁汉( d j c u n n i n g h a m ) 也认为，“学习时建构内在的心理 表征的过程，学习者并不是把知识从外界搬到记忆中，而是以已有的 经验为基础，通过与外界的相互作用建构新的理解”。脚， 在物理教学中，教师应该把目光聚焦在支持学生对新知识的意义 建构上，启动学生头脑中的“同化”和“顺应”机制，对新知识进行 处理和转化，促进学生形成新的认知结构。在教学过程中，要重视学 生自己对各种现象的理解，倾听他们现在的看法，洞察他们这些想法 的由来，并以此为依据，引导学生丰富或调整自己的理解。师生之间， 同学之间进行相互的交流和质疑，了解彼此的想法并进行某些调整。 比如在“牛顿第一定律”教学中，教学的着眼点应放在怎样帮助学生 消除“物体的运动需要外力来维持”这个错误的经验直觉，关键让他 们认识到那些经验中没有考虑到物体在前进中阻力的影响。克服这些 错误经验的影响，建构正确的“力和运动”关系的认知结构。在“电 压”概念的教学中，可以引导学生类比水压和水流的关系来理解电压 和电流，在对水压的经验认识基础上，形成电压的概念。 需要指出的是强调教学中促进知识建构的重要性，并非忽视教师 讲解的作用，而是指不能径直地教，不能向学生进行强硬的灌输。教 师生动形象、条理清晰、富有逻辑的讲解，有助于学生头脑中的意义 建构。同时，这里“建构”也不同于“理解”，理解意味着接受，而 建构是“同化”和“顺应”。 2 2 物理探究式教学 科学作为一种知识体系，是科学研究活动的结果。教育工作者设 想将科学研究引入科学教学中，让学生模仿科学研究的形式进行学 习，形成了科学探究、探究学习、探究教学等一系列概念。 广义的理解，探究乏指一切独立解决问题的活动。狭义的理解指 科学探究( s c i e n f i f i ci n g u i r y ) 在英语中i n g u i r y 一词起源于拉丁 文的i n 或i n w a r d ( 在之中) 和q u a e r e r e ( 质询，寻找) 。按照牛 津英语词典中的定义，探究是“求索知识或信息特别是求真的活动， 是搜寻、研究、调查、检验的活动，是提问和质疑的活动。”啪1 科学 探究是对自然界的一种有理论指导的探索。 在教育学领域中对科学探究是这样界定的：最新版美国国家科 学教育标准定义为“科学探究是科学家们用以研究自然界并基于此 种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。科学探究也指学生 们用以获取知识，领悟科学的思想观念，领悟科学家们研究自然界所 用的方法而进行的各种活动”。阻1 我国的全臼制义务教育物理课程 标准( 试用稿) “学生在科学探究活动中，通过经历与科学工作者进 行科学探究时的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐 趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。”口町 下面从物理教学的角度，根据不同的课型，在实践操作的层面上 对物理探究式教学进行探索。 2 2 1 在探究中形成物理概念，认识概念的本质 物理概念是从大量的物理现象和过程中抽象出来的，它深刻地反 映了事物的共同特征和本质属性，是掌握物理知识的基础。在物理概 念的教学中，我们可以引入科学探究的过程，让学生在探究中认识概 念的本质。 下面以初中物理中“密度”概念为例，口“说明怎样运用探究式进 行物理概念的教学： 创设情境，提出课题 向学生出示两个形状、大小一样的勺子，一个是铝做的，一个是 不锈钢做的。让学生比较它们的轻重，学生发现它们不一样重。再比 较体积一样大的铜块和铁块，它们的质量也不相同。可见并不是体积 越大的物体，质量也越大，还与构成这个物体的材料( 物质) 有关。 提出问题：怎样来表述物质的这种性质呢? 合理猜想、实验探究 根据以上事实，引导学生猜想：体积相同的不同物质，可能质量 不同。让学生收集各种小物品，如大小不同的铜块、铁块、橡皮、石 子等。共同讨论怎样用天平、量筒、刻度尺测量这些物体的质量和体 积。为了便于比较，计算1 c m 3 物体的质量。然后分成几个实验小组， 从这些物品中选取两个物体进行测量，并计算出1 c m 3 这种物体的质 量，填入下面卡片中： 物品太红壬质量 材料筮体积 单位体积( 1 c n l 3 ) 的质量 收集证据、分析论证 汇总各个实验小组的数据，将1 c m 3 物质质量相同的物体放在一起， 记录在以下表中，让学生分析，会有什么发现? 表2 - 1 单位体积的质量( g c m 3 )物品名称 7 9铁钉、螺母 通过以上的实验数可以发现，1 c 疗的各种不同物质构成物体的质 量不相等，还可以发现放在一起的l c 一物体质量相同的物品都是由相 同的材料构成的。 评估交流，得出结论 将各个小组的发现与其它组进行交流，对“1 c m 3 物体质量”的意 义提出自己的看法。通过讨论，认识单位体积的某种物质的质量是这 种物质的一种特性，在物理学中，我, f t 1 2 j i 入密度这个概念来描述物质 的这种特性。 进一步得出密度的计算公式单位，了解一些常见的物质的密度。 2 2 ，2 在探究中发现物理规律，理解物理规律的意义口幻 在物理规律教学中，关键要引导学生深刻领会物理规律的意义。 采用探究式教学，让学生明确物理规律是怎样形成的，从而理解物理 规律的含义。 在教学中，借鉴科学探究的过程，我们可以设计以下的教学过程： 图2 1 在以上的教学程序中，第种途径采用科学演绎方法，从基本原 理出发，经过演绎推理得出相应的规律和结论，然后用实验检验推理 的正确性。比如在机械能守恒定律的教学中，先用力学知识从理论上 推导出机械能守恒定律，然后再用实验研究物体在自由下落过程中机 械能守恒来验证理论推导的结果。 第二种途径采用归纳法，在大量实验事实的基础上，总结、概括 一般的物理规律。比如牛顿第二定律、欧姆定律的教学就可以采用这 种途径。 德国教育家第斯多惠曾说：“一个坏的教师奉送真理，个好的 教师教人发现真理。”让学生在探究中发现物理规律，体验发现真理 的乐趣，不仅是掌握物理规律的有效途径，也是培养学生领略物理研 究方法的重要方式。 例如，在阿基米德定律教学申，就可采用上述的程式来设计教学 过程： 呼乎甲甲乓孳斗甲 铁块放入水 中马上下 沉，h | 铁做 的轮船为什 么能浮起 来? 浮力大 小与哪些因 素有关? 轮船做成空 心结构，增 大了排水 量。猜想： 浮力大小与 物体排开的 水量有关? 测量浸入水 中的铁块所 受浮力火小 与铁块摊开 水的重量， 比较它们的 大小。 利用液体压 强知识推导 物体浸入水 中所受浮力 大小，与实 验结果进行 比较。 将结论推广 到其它种类 液体，总结 出阿基米德 定律。 利用结论分 析解决有关 浮力问题。 图2 2 这样设计教学，使整个教学以认知过程为主线，将科学家的发现 过程，从教育与教学的角度，进行必要的剪辑和编制，让学生追根溯 源，从问题开始的地方一步一步地进行探究，从而发现物理规律。 2 3 科学探究与知识建构的统一 基于以上对科学探究和知识建构的研究，在教学中可以提出以下 两个隐喻( m e t a p h o r ) ：学习材料不能像“幻灯机”一样把知识投 射到学生的大脑中，必须通过主客体进行相互作用的探究过程去发现 知识。学习者也不是像“镜子”一样把客体作为规范的东西原样不 变地反映在头脑中，而是在原有的知识经验基础上建构新知识的意 义。这两个隐喻，可以分别反映认知主义和建构主义对学习的理解， 那么能不能把科学探究与知识建构有机地统一起来呢? 2 3 1 奥苏贝尔( a c s u b e i1 9 1 4 - - ) 有意义学习( m e a n in g f u i i e a r n j n g ) 理论 一理论产生的背景 2 0 世纪大部分时间里，北美心理学主要以行为主义为主导，对 学习现象的研究是通过对清晰行为的研究而进行的。“只有清晰的， 可观察到的标准才能用于设置教学目标”。“叩比如列举、识别、分类、 再认等，而“理解”、“赋予意义”、“综合”等词汇是被禁止列入由行 为主义驱动的课程规划和教学评价的词汇中。在2 0 世纪5 0 年代，这 种以行为主义为目标的教学规划和评价基础曾得到普遍的应用。这些 观点只能在对较低级动物进行的研究中才能得到证实，无法作为理解 人是如何获得知识的基础。 与此同时，欧洲的一些心理学家并不热衷于对行为主义的信奉。 心理学家皮亚杰正在从事儿童认知发展的研究，他在心理学中主要关 注儿童认知结构的发展。通过对认知结构的发生学研究和对学习机制 的研究，皮亚杰提出以平衡作为解释学习的机制。他相信，人是一种 不断发展的有机体，这不仅表现在物理和生物方面，而且表现为认知 方面。与平衡在生物演化中所起的作用一样，平衡也是促进认知变化 的机制。皮亚杰将平衡描述成一种“同化”和“顺应”之间的均衡这 样一种动态过程。 在反思与批判传统学习理论的研究对象和研究方法的基础上，美 国心理学家奥苏贝尔( a u s u b e l1 9 1 4 一) 基于认知观进行学习理论的 创新。他指出，传统的学习理论研究通常是动物的学习或发生在实验 室中的人类学习，将由此获得的结论不加分析地外推到学校中的学习 是欠妥的，也是不合理的。他认为科学的学习理论应该研究学校中或 相似的学习环境中发生的各种复杂的、真实的、有意义的言语学习以 及影响这一学习的基本因素。 1 9 6 2 年，奥苏贝尔第一次提出人的学习认知理论，并在1 9 6 3 年 出版的有意义言语学习一书中对该理论作出了精辟的阐述。 二有意义言语学习理论( t h et h e o r yo fm e a n i n g f u lv e r b a l 1 e a r n i n g ) 奥苏贝尔在研究发现学习与接受学习的过程中，发现新的学习必 须基于原有的概念与有意义的新概念之间的关联。那么幼儿的学习过 程是如何启动的呢? 为此，他对作为概念学习机制的“概念形成”与“概 念同化”作出了区分。指出概念的形成主要是一种发现过程。在这一 过程中，学习者从观察到的事件或事物中识别规律，并以语言的形式 描述这一规律。研究表明，3 岁左右的正常孩子主要通过概念的形成 可以从大量的生活经验获得几百个概念，并且可以用适宜的语言标志 与联系在一起。奥苏贝尔认为，这对于幼儿来说是极其一般的学习技 艺，然而这是学习者以后再也不能重复的。因为在这以后，几乎所有 的概念学习都是通过概念同化学习的，也就是利用原有的概念和命题 去为新的概念或命题建构意义。