汪建義

(廣東佛山市順德區(qū)第一中學(xué),廣東佛山 528300)

1 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論

建構(gòu)主義認(rèn)為,學(xué)習(xí)不是由教師把知識(shí)簡(jiǎn)單地傳遞給學(xué)生,而是由學(xué)生自己建構(gòu)自己的知識(shí)的過(guò)程.每個(gè)學(xué)習(xí)者以自己原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),對(duì)新信息重新認(rèn)識(shí)和編碼,建構(gòu)自己的理解,因此對(duì)知識(shí)的理解和賦予意義是由每個(gè)人自己決定的.學(xué)習(xí)者不是知識(shí)的被動(dòng)接受者,而是知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者,外界施加的信息只有通過(guò)學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)才能變成自身的知識(shí).

2 物理學(xué)習(xí)中的前概念

前概念是前科學(xué)概念的簡(jiǎn)稱,是指?jìng)€(gè)體在沒(méi)有接受正式的科學(xué)概念教育之前,日常生活中所感知的現(xiàn)象,通過(guò)長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累而形成的對(duì)事物的非本質(zhì)的認(rèn)識(shí).物理教學(xué)中的前科學(xué)概念有如下特點(diǎn).

(1)自發(fā)性.學(xué)生在其頭腦中形成前科學(xué)概念時(shí),完全是自發(fā)的.沒(méi)有人教他們這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該是這樣,那個(gè)問(wèn)題應(yīng)該是那樣,他們完全憑自己的頭腦進(jìn)行建構(gòu).而且學(xué)生認(rèn)為用已有的前科學(xué)概念是“必然的結(jié)果”,并且絕對(duì)正確的.

(2)頑固性.前科學(xué)概念是學(xué)生頭腦中強(qiáng)烈具有的一種穩(wěn)定的認(rèn)知結(jié)構(gòu),因此它在學(xué)生頭腦中印象深刻,可謂“根深蒂固”.國(guó)內(nèi)外的一些研究都表明,一旦學(xué)生對(duì)某些物理現(xiàn)象形成了前科學(xué)概念,要想加以轉(zhuǎn)變是極其困難的.

(3)隱蔽性.科學(xué)概念與前科學(xué)概念在學(xué)生的頭腦中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)兩種觀念“和平共處”的情況,即“兩極觀念俱在,各派各的用場(chǎng)”.很多學(xué)生記住在課堂上學(xué)習(xí)到的“事實(shí)”,并且能在考試中重復(fù)使用,但在面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題或過(guò)了一段時(shí)間后再遇到類似的問(wèn)題時(shí),科學(xué)知識(shí)往往抵擋不住前概念,前概念會(huì)自然而然地涌現(xiàn)出來(lái).

(4)負(fù)遷移性.錯(cuò)誤的前概念如果得不到及時(shí)糾正,將影響對(duì)物理新知識(shí)的同化和順應(yīng),甚至歪曲新知識(shí)的意義,使學(xué)生形成錯(cuò)誤的思維,變成物理學(xué)習(xí)的障礙,學(xué)生會(huì)覺(jué)得物理難學(xué).

3 運(yùn)用建構(gòu)主義突破電路“前概念”

建構(gòu)主義理論和物理教學(xué)中的前概念的特點(diǎn)要求教師改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法,在教學(xué)中充分重視學(xué)生已有的前概念,不是簡(jiǎn)單生硬地從學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)體系和概念體系“外部”對(duì)學(xué)生實(shí)施概念的“填灌”,而是應(yīng)當(dāng)把學(xué)生原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)作為新知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生從原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中生長(zhǎng)出新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn).

3.1 充分了解學(xué)生的前科學(xué)概念,使得課堂教學(xué)的預(yù)設(shè)更為科學(xué)合理

教師首先要對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)盡可能多地了解,對(duì)他們的感受多多加以體會(huì),有針對(duì)性地激發(fā)出教學(xué)必需的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與感受,這是用建構(gòu)主義的教學(xué)觀突破物理前概念的基點(diǎn).而前概念不是教師們憑空想像出來(lái)的,只有與部分學(xué)生充分交流,只有在教學(xué)中不斷積累和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,才能得到最真實(shí)、最可靠的資料.通過(guò)教學(xué)實(shí)踐,我們發(fā)現(xiàn)閉合電路教學(xué)中學(xué)生的前科學(xué)概念見(jiàn)表1.

表1

3.2 引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突,打破頑固的前科學(xué)概念

設(shè)置認(rèn)知沖突,讓學(xué)生在前后矛盾及知與不知的強(qiáng)烈沖突中由“無(wú)疑”而“生疑”,由“有疑”而“釋疑”是建構(gòu)知識(shí)的“順應(yīng)”過(guò)程,是學(xué)生進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)的重要方式,因而也是實(shí)施物理教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn).在物理教學(xué)過(guò)程中,教師要對(duì)此精心準(zhǔn)備,巧妙設(shè)計(jì),以求達(dá)到最好的教學(xué)效果.例如,用伏安法測(cè)電阻,學(xué)生在初中就學(xué)過(guò)原理,也做過(guò)實(shí)驗(yàn).面對(duì)安培表內(nèi)接和外接這兩種電路,學(xué)生開(kāi)始的反應(yīng)是冷漠的,因?yàn)樵谒麄冊(cè)械恼J(rèn)知圖式中,這兩種電路是等價(jià)的,所以他們的思維仍處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)中.通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)激化矛盾,打破平衡.采用大型示教電表,分別用兩種電路去測(cè)量同一只大電阻的阻值,兩次測(cè)出的數(shù)據(jù)是5.2 kΩ和2.0 kΩ,然后又去測(cè)量同一只小電阻,得出的數(shù)據(jù)為5.0 Ω和3.6 Ω.懸殊的測(cè)量結(jié)果,造成了一種外來(lái)的強(qiáng)刺激,學(xué)生的思維被迅速激發(fā)起來(lái).在激烈的認(rèn)知沖突中,學(xué)生易于接受新的、正確的科學(xué)概念.

3.3 創(chuàng)設(shè)直觀情境,增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)

心理學(xué)研究表明,直觀表象(事物的具體現(xiàn)象)比語(yǔ)音、語(yǔ)意更容易被大腦接受.高中物理比較抽象,若離開(kāi)了具體而直觀的表象再現(xiàn),則很難使學(xué)生體會(huì)到概念和規(guī)律獲得的過(guò)程,也很難使知識(shí)的學(xué)習(xí)成為“有意義的學(xué)習(xí)”.因此,抽象的物理知識(shí),有必要通過(guò)直觀情境將其再現(xiàn)出來(lái).例如,在研究閉合電路的路端電壓和負(fù)載的關(guān)系時(shí),由于初中對(duì)于“負(fù)載兩端電壓等于電源電壓”印象過(guò)于深刻,學(xué)生對(duì)于路端電壓隨負(fù)載變化而變化很難接受.這時(shí)做如圖1所示的實(shí)驗(yàn)可以直觀地說(shuō)明問(wèn)題.(觀察接入的燈泡越來(lái)越多時(shí),燈泡亮度的變化)

圖1

3.4 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,進(jìn)行變式教學(xué)

根據(jù)建構(gòu)主義,學(xué)生只有在解決問(wèn)題的過(guò)程中自主地理解知識(shí),建構(gòu)意義.提供高質(zhì)量的變式練習(xí)(即不斷變更所提供材料或事例的呈現(xiàn)形式,使本質(zhì)屬性保持穩(wěn)定而非本質(zhì)屬性不斷變化.)既能使教師關(guān)注程序性知識(shí)的學(xué)習(xí),又能以適合學(xué)生心理特點(diǎn)(同中有異,異中有同,學(xué)生既熟悉又陌生)組織練習(xí),能夠讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)后形成一個(gè)功能強(qiáng)大,區(qū)分度高,分化細(xì)的知識(shí)組塊.例如,在電功率的教學(xué)中,本節(jié)課的概念和規(guī)律學(xué)生初中就有接觸,但實(shí)踐表明學(xué)生一做就錯(cuò).為此,本節(jié)課筆者設(shè)計(jì)了這樣幾道習(xí)題:

題1.一臺(tái)“220 V,66 W”的電風(fēng)扇,線圈電阻為 20 Ω求:(1)加上220 V電壓,求電風(fēng)扇消耗的功率,轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱功率?(2)如果接上220 V的電源后,扇葉被卡住,不能轉(zhuǎn)動(dòng),求電風(fēng)扇消耗的功率和發(fā)熱功率?

圖2

雖然對(duì)于第2問(wèn)學(xué)生認(rèn)為這是電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.但由于仍然是220 V的工作電壓,所以此時(shí)消耗的功率不變.此題設(shè)計(jì)有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)什么是純電阻電路、區(qū)別額定功率和實(shí)際功率.

題2.如圖2所示為白熾燈 L1(220 V,100 W)、L2(220 V,60 W)的伏安特性曲線(I-U圖像),則根據(jù)曲線可確定將 L1、L2兩燈串聯(lián)在220 V的電源上時(shí),兩燈的實(shí)際功率之比大約為

(A)1∶2. (B)3∶5. (C)5∶3. (D)1∶3.

學(xué)生認(rèn)為燈泡電阻是恒定不變的.直接從額定電壓和額定功率求電阻,得出(B).而實(shí)際上對(duì)于非線性電阻阻值是隨電壓變化的.這對(duì)加深歐姆定律的理解很有幫助.

3.5 尊重學(xué)生感受,切忌武斷否定

前科學(xué)概念有其存在的客觀性和必然性.教師不能嘲笑學(xué)生的前科學(xué)概念、不能武斷地否定掉一些“不科學(xué)”的前概念.期望通過(guò)一兩個(gè)實(shí)驗(yàn)、反復(fù)練習(xí)就可以使前概念銷聲匿跡,就可以使學(xué)生明白這些往往用了幾個(gè)世紀(jì)才發(fā)展成熟的概念是不現(xiàn)實(shí)的,也是不可能的.因?yàn)閷W(xué)生對(duì)知識(shí)的接受只能靠他們自己的建構(gòu)來(lái)完成.在教學(xué)中,教師應(yīng)該允許學(xué)生為自己的前科學(xué)概念辯護(hù),使學(xué)生間或師生間充分交換對(duì)同一事物與概念的不同看法.當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)他人的觀念比自己更合理,能更好地解決自己懸而未決的問(wèn)題時(shí),他們往往會(huì)對(duì)自己先前所持有的觀念提出懷疑.例如,在閉合電路的教學(xué)中筆者設(shè)計(jì)了一道簡(jiǎn)單例題,讓學(xué)生充分討論.

圖3

題 3.如圖 3,電源為 1節(jié)干電池,它的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V,內(nèi)阻為0.2 Ω,外電路的電阻為1.3 Ω,求電路中的電流和外電路電壓U外并討論:(1)電源兩端電壓與U外大小一樣嗎?(2)電源兩端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)嗎?(3)用電器兩端的電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)嗎?

很多學(xué)生對(duì)這些概念很模糊,讓學(xué)生思考,充分發(fā)表意見(jiàn),此題對(duì)學(xué)生突破“電動(dòng)勢(shì)就是電源兩端電壓”、對(duì)區(qū)別電動(dòng)勢(shì)、電源兩端電壓、外電路電壓和用電器兩端電壓很有幫助.

3.6 使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理理論的局限性和發(fā)展性

例如學(xué)生一直認(rèn)為歐姆定律都是成立的,初中學(xué)物理的時(shí)候就是把它作為真理學(xué)的,但對(duì)于非純電阻電路就不適用.這不是初中講錯(cuò)了,而是沒(méi)有指明歐姆定律是有適用范圍的.電流表是有電阻的,電壓表的電阻不是無(wú)窮大,初中只不過(guò)做了合理的近似.通過(guò)這些例子我們可以讓學(xué)生意識(shí)到,所有的物理知識(shí)都是有局限性的,現(xiàn)在的學(xué)習(xí)不是過(guò)去簡(jiǎn)單的重復(fù),而是更加明確了適用范圍,科學(xué)知識(shí)是向前不斷發(fā)展的.這種交待是必要的,它不僅使學(xué)生明確了知識(shí),還進(jìn)行了科學(xué)觀教育,對(duì)學(xué)生理解物理,更好地學(xué)物理打下了基礎(chǔ).

以上是筆者用建構(gòu)主義突破高中“電路前概念”教學(xué)的嘗試.當(dāng)今的物理教師,只有轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)思想認(rèn)識(shí),在教學(xué)各方面樹(shù)立建構(gòu)主義的思想認(rèn)識(shí),才能更成功、更有效地把學(xué)生的前概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念.

1 梁平.在自然科學(xué)領(lǐng)域中學(xué)生的錯(cuò)誤觀念及其轉(zhuǎn)變.外國(guó)教育資料,1999(5).

2 曲亮生,郭玉英.國(guó)外物理教育工作者關(guān)于物理概念教學(xué)的研究.學(xué)科教育,1999(6).

3 施良方.學(xué)習(xí)論.北京:人民教育出版社,1994.