学习“建构主义”认知理论•改善高中物理教学

学习“建构主义”认知理论·改善高中物理教学上海市洋泾中学肖斌摘要：本文结合教学实践，应用建构主义、认识理论指导物理教学改革实践，探索改善物理教学，发挥物理课在素质教育中的重要作用。以提高公民的素质，适应时代的要求。对建构主义的学习和教学理论提出了一系列新的设想，对于物理科的教学改革，对于物理教学中进行的创新教学，对于发挥物理学科在提高学生素质中的作用，都具有重大意义。关键词：素质教育、建构主义的学习理论、改善教学环境、优化问题设计、优化教学目标确定、完善认知策略建构、培养思维能力、有效学习、教学观念最近几年，随着教育改革的深入发展，教学的思想、教育的观念都在改变和发展，其目的就是为了全面实施素质教育，以提高公民的素质，适应时代的要求。在这样的新形势下，教师必须将素质教育的教育思想贯穿在教学过程中，要把物理课堂教学作为一个整体性的，师生相互作用的动态过程来研究，让物理课堂教学焕发出生机和活力，物理难学已是一个由来已久的问题，究其原因是没有优化物理教学过程的结果，过去的物理教学过程，注重知识传授而忽视能力培养，注重教师的教而忽视学生的学，视教师为主导而不把学生视为主体，因此优化物理教学过程已是一个必须解决的问题。本文试图结合作者本人的教学实践，谈用建构主义、认识理论指导物理教学改革实践，探索改善物理教学，发挥物理课在素质教育中的重要作用。建构主义的学习理论认为：学习过程不是学习者被动地接受知识，而是积极地建构知识的过程；在学校里，学习不是教师向学生传递知识的过程，而是学生建构自己的知识和能力的过程。在教学上可从以下几个方面来理解建构主义理论的观点。（一）优化教学过程，改善教学环境1、教学的过程是引导高级思维活动来解决问题的过程，即通过问题解决来学习。这就要求教学要引导学生不断思考，不断地对各种信息和观念进行加工和转换，通过新、旧知识经验的相互作用完成对知识的建构。例如在进行光的折射教学时，在学生的面前放一杯水，里面斜插一支铅笔，杯子后面放一幅图，让学生观察后每个学生提一个问题、讲一句话，然后大家记下这些问题，为了解决这些问题，先阅读课本，再由教师引导一起讨论，最终学到知识，关键是在此同时学生形成了发现问题解决问题的习惯和能力。教师常要针对所要学习的内容设计出具有思考价值的、有意义的问题，也可以从学生提的问题中选出一些有代表性的，先让学生去尝试解决，在此过程中教师可以提供一定的支持和引导，组织学生讨论、合作，在不妨碍学生独立思考的前提下，配合并促进他们解决问题。力求使学生的学习有探索性。2、教学的环境是以师生互动、生生互动为内容的、有力的协作环境。我们主张学生是知识的积极建构者，而教师是学生建构知识的支持者。所谓师生互动，指的是师生之间相互作用和相互影响，师生相互交流与影响，不只是认知信息方面的，更主要的是情感信息的交流与互动，在作者的教学实践中深深感觉到特别是初中学生，在他们的意志力还比较薄弱的时候，师生之间的感情因素起着相当重要的作用。在教学活动中教师的推动作用是重要的，我们决不应该忽视学生对教师的推动作用，要承认有些物理现象、物理问题是由学生先发现先提出来的，有些问题学生有更好的解决办法，教师这时要能放下架子、平易近人，这样不但能使教师自身有提高，更是对学生的肯定和鼓励。所谓生生互动，指的是学生之间的相互作用和影响，包括小组讨论、相互评价、相互激励、互帮互学等合作互助，以建立合作与竞争的生生关系。尽管初中学生在这一方面还不成熟，组织他们进行良好合作还比较困难，但不能忽视这一合作能力的培养，而物理知识特别是现行初中物理教材中的物理知识都比较有趣，与生活现实结合得比较紧密，所以物理课正是训练学生合作、发问、讨论、总结、进步的最佳场所。我们常采取合作式教学和交互式教学，正是建构主义理论所指的重视社会性相互作用在学习中的作用的主要体现。我们要多设一些对学生来说是力所能及的、有趣的、有探讨性的课题，鼓励他们去研究，可以以课内、课外或课内外结合等形式进行，要鼓励学生采用不同的方法，提出不同的见解。例如：在教学中让学生做小实验；每隔一段时间制作科技小报，让他们多搜寻有用信息；以及小科技制作等等。在习题中有疑问时，用实验、讨论的方式来解决也更有利于促使学生发现问题，解决问题。有一次学生画了一个(如右图)的滑轮组，是学生们在争论另一习题的时候想的，问：当可忽略滑轮的重，图中的滑轮组静止时，绳子A、B、C、D四点的拉力情况。这显然是学生凭空想出来的，但这个问题很好，学生争论激烈，有许多学生还引经据典、查找参考书来证明自己的说法，教师一时也不能说服同学，于是教师和几个同学一起去做实验，教师指导学生动手把问题解决，然后请同学回来在班上给其他同学讲解实验结果。这样所用的时间多了一些，但实践证明效果很好。这里鼓励学生采用不同的方法，提出不同的见解，教师应该是学生的导师，能对学生的研究方向和研究方法给予正确的指导，但教师不是回答一切问题的百科全书，要相信学生中蕴藏着巨大的积极性和创造性，教师的任务是把它们开发出来，同时自己也从中汲取营养。就是说我们应着力使我们的教学形式具有开放性。3、教学中的学生与环境的相互作用是十分重要的，除了个体之间(师生互动，生生互动)的建构之外，还有学生个体与其物理环境的作用也不能轻视。在建构性教学中，学生可以接触到信息源空前扩展，这对学生的思考和探究活动起到有力的支持作用。另外以计算机为基础的信息技术为学生提供了有力的建构工具。多样化的丰富的信息源及其建构的工具可以促进学生的知识建构活动。对初中学生来说他们对物理知识其实并不为零，而是在学习物理课之前他们就已经有一定的，这些有些是正确的，起积极作用，而有些是不正确的、模糊的起负面消极作用。我们在教学中必须重视这个相互作用，例如：对于简单运动学生是有的，即物体移动就是运动，所以他们对机械运动是物体位置的变化比较容易接受，这是环境的正面影响。而学生却习惯地认为树木、房屋是不动的，所以对静止是相对的及选择不同的参照物有不同的结论就比较难接受，这是环境的负面影响。我们要做的就是因势利导在学生与环境的相互作用中，强化环境的正面影响，克服和消除负面影响。建构主义理论认为，正面影响的强化，负面影响克服，都必须是学生主体自主的活动，教师是无法替代的。这就要求学生的学习有建设性。（二）优化教学中的问题设计从认知心理学的角度看，学生所要掌握的知识意义建构需要有精心的问题设计，学生的主体作用、教师的主导作用都需要由精美的问题设计来体现。常常听学生说，上课听得懂，下课不会做；也常常听老师说，我已强调多少次了，已分析得够透彻的了，学生还是表现出不明白，茫然不知所措，解题时张冠李戴，死搬硬套，表述时逻辑混乱等，教师最后的结论是--学生笨。产生这些问题的重要原因是教师在教学过程中没有精心设计问题，学生在学习过程中缺少主动性思维而变成知识的被动接受者，教学效果不理想。因此，在物理教学设计中，特别要重视挖掘教材联系生活，优化问题设计，遵循认知规律，精心设计问题。为了使设计的问题更能有效地激发创新思维，教师应在可能的条件下，组织协作学习（开展讨论与交流），并对协作学习过程进行引导,使之朝着有利于知识建构的方面发展。引导的方法包括：提出适当的问题引起学生的思考和讨论，在讨论中设法把问题引向深入以加深学生对所学内容的理解，启发诱导学生自己去探究物理规律。问题设计要符合学生的知识背景、思想现状和思维特点。问题设计要具体明确，避免出现教师提出的问题大而无当，内涵外延不明确，使学生无从下手。问题设计要精，能举一反三，触类旁通，更不可为问题而问问题，流于形式，耗费时间。问题设计应注意以下两个方面：1、问题的设计要遵循学生的认知规律。教师与学生之间的交互应在元认知级，即教师向学生提出的问题，应有利于促进学生认知能力的发展而非纯知识性的提问。问题设计又要有适当的难度和梯度，即既要让学生有成功的可能，同时更要具有培养物理思维的价值，如一些能引起认知冲突的问题，能引起争论的问题，或一些能将认知一步步引向深入的后续问题等。教师要考虑如何站在稍稍超前于学生智力发展的边界上（即最邻近发展区），通过提问来引导思维，切忌直接告诉学生应该做什么，即不能包办代替学生的思维过程。2、问题的设计要有利于建立学生的思维模型，有利于培养学生的发散性思维和创造性思维，即要了解学生思维的特点，例如教师可通过这样一些问题来建立学生的思维模型：你的看法是……？、你是怎么想的？、这是为什么？等。使学生在学习中对问题保持敏感和质疑的心态，培养对科学知识的好奇心和求知欲以及一种勤于思考的习惯，培养创新思维。总之，问题设计在物理课堂教学中的意义是一种教学观念问题，是教师主导作用和学生主体作用的和谐统一。它的思维核心功能在综合程序教学法的课堂教学实践中被越来越多的教师所认同。只有充分重视问题的设计并不断优化，才能真正使学生学得轻松、高效，课堂效益才能得到真正的提高。（三）优化课堂教学目标的确定近年来，人们对物理课堂教学的评价中，越来越重视对课堂教学目标的评价，并且以课堂教学目标的完成情况，作为课堂教学评价的重要参数。根据认知心理学对知识的分类方法出发，探索确立高中物理教学目标，有重要的现实意义。1．目标概念认知心理学专家认为，教学目标是预期的学生学习结果或者是预期的学习活动要达到的标准。确定课堂教学目标，就是根据教学的要求，作出教师课堂教学的预期效果。这个预期应该是便于观察和检查的，所以陈述教学目标就是尽可能用可观察和可测量的行为术语陈述预期学生获得的学习结果。国内著名心理学家皮连生从认知心理学的角度出发，把学生可以习得的知识分为陈述性知识、程序性知识和态度。根据这个观点，可以把教学目标分为三个领域，即认知领域、动作技能领域和情感领域。认知领域目标分为三类：一是陈述性知识，包括符号或名称、事实、概括；其二是智慧技能，包括辨别、概念、规则和高级规则四个亚类；其三是认知策略（个体对自己的认知过程进行调节和控制的能力，包括模式识别和执行自我调控的操作步骤）和反省认知技能。动作技能领域包括规则、肌肉协调（以协调、流畅和精确为特征的肌肉运动）。情感领域，即态度（通过学习形成的影响个体行为选择的内部态度，包括认知、情感和行动）。鉴于认知心理学对动作技能及情感领域目标分类探讨还有待于进一步深入,本文主要涉及的是认知领域物理教学目标的陈述。2．内容描述为了克服用描写心理状态的术语陈述目标的含糊性，认知心理学家提出三种陈述教学目标的理论与技术，即行为目标、内部心理与外显行为相结合的目标和表现性目标。行为目标，即用预期学生学习之后将产生的行为变化来描述的目标。一是要说明通过教学后，学生能做什么（或会说什么），二是要规定学生的行为产生的条件，三是规定符合要求的作业的标准。内部心理与外显行为相结合的目标，认知心理学家认为，学习的实质是学习者内在的能力和倾向（或情感）的变化。所以在描述内在能力和情感变化之后，要同时提供足以证明预期的内在变化已经出现的行为样例。表现性目标，即许多高级目标必须通过长期的教学才能达到（从这个意义上说，也可以看作是发展目标），如情感教育。对于这类目标，只需明确规定学生必须参加的活动，而不必精确规定每个学生应从这些活动中习得什么。例如，学习者能够根据力的平行四边形法则以正确的比例作出两个已知力的合力。可以看出，描述教学目标的四个内容分别为：学习者--学习对象；根据力的平行四边形法则--行为条件；作出--关键性行为动词；以正确的比例作出两个已知力的合力--一定的标准。3．行为描述根据描述课堂教学目标的要求，关键的是要用可观察、可测量的行为术语进行陈述，即运用恰当的行为动词进行描写陈述。物理学科教学目标中可以运用的关键性行为动词很多，不妨作一个为粗略的分类。1）眼睛可以直接观察到结果的陈述。如，标出，画出，作出，操作，安装，得出，写出，选择，计算，证明等等。2）听觉可以知道结果的陈述。如，说出，陈述，描述，选择，区分，比较，辨别，完成等等。3）结合视、听和其它感知手段可以知道结果的陈述。如，分析，应用，抓住，区分，比较，辨别，分类，设计，组织，估计，增加，减少，