沈正杰

(桐鄉(xiāng)市鳳鳴高級中學(xué) 浙江 嘉興 314500)

1 問題的提出

建構(gòu)主義認為，學(xué)習(xí)環(huán)境中的情境必須有利于學(xué)習(xí)者對所學(xué)內(nèi)容的意義建構(gòu)．在教學(xué)設(shè)計中，創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)習(xí)者建構(gòu)意義的情境是最重要的環(huán)節(jié)或方面．建構(gòu)主義的教學(xué)原則中也指出：“真實的活動是學(xué)習(xí)環(huán)境的重要的特征．就是應(yīng)該在課堂教學(xué)中使用真實的任務(wù)和日常的活動或?qū)嵺`整合多重的內(nèi)容或技能．”[1]

可見，真實的情境體驗和親身經(jīng)歷是學(xué)生獲取知識的重要途徑，學(xué)生對知識的真正理解應(yīng)在實際體驗中逐步構(gòu)建．所謂“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”或許講的正是這個道理.

本文試圖從物理課堂教學(xué)實際教學(xué)中的習(xí)題情境、演示實驗和學(xué)生實驗等實際出發(fā)，談?wù)剬ξ锢碚n堂教學(xué)中經(jīng)過實驗的優(yōu)化和完善，促使學(xué)生“真實經(jīng)歷體驗”，從而提升學(xué)生思維品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力．

2 案例呈現(xiàn)與淺析

【例1】如圖1(a)所示，用一根細繩和一根輕桿組成三角支架，繩的一端繞在手指上，桿的一端頂在掌心，當(dāng)A處掛上重物時，繩對手指、桿對手掌均有力的作用．對這兩個作用力的方向判斷完全正確的是圖1(b)中哪一幅圖對于學(xué)生而言，“按實際作用效果”這一文字性描述在認知上是抽象的，因為作用效果應(yīng)該是真實感受到的．對此，教師可以通過演示實驗創(chuàng)設(shè)相應(yīng)情境模型(如圖2)讓學(xué)生經(jīng)歷體驗，而并非以灌輸?shù)男问健皬娖取睂W(xué)生接受．

圖1

圖2 教師用演示實驗創(chuàng)設(shè)情境

“獲得知識的多少取決于學(xué)習(xí)者根據(jù)自身經(jīng)驗去建構(gòu)有關(guān)知識的意義的能力，而不取決于學(xué)習(xí)者記憶和背誦教師講授內(nèi)容的能力．”教師在課堂教學(xué)中若注重從學(xué)生實際認知出發(fā)，構(gòu)建與學(xué)生實際認知相符的實驗教學(xué)情景，往往可以促進學(xué)生認知的進一步發(fā)展．

【例2】如圖3所示，水平板上有質(zhì)量m=1.0 kg的物塊，受到隨時間t變化的水平拉力F作用，用力傳感器測出相應(yīng)時刻物塊所受摩擦力Ff的大?。≈亓铀俣萭=10 m/s2．下列判斷正確的是

A．5 s內(nèi)拉力對物塊做功為零

B．4 s末物塊所受合力大小為4.0 N

C．物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.4

D．6～9 s內(nèi)物塊的加速度的大小為2.0 m/s2

圖3

本題涉及知識點較多，但重點在于“力傳感器測出相應(yīng)時刻物塊所受摩擦力Ff的大小”這句話，所蘊含的實驗情景和相關(guān)經(jīng)歷體驗，是否在實際課堂教學(xué)中能真正實現(xiàn)．

人教版物理教材在“摩擦力”相關(guān)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上是通過如圖4所示實驗情景探究的．通過實驗探究可以較好地“記住”最大靜摩擦力，但對于摩擦力動態(tài)變化過程并不能完整體現(xiàn)．教材補充方案是，“如果用力的傳感器代替彈簧測力計做這個實驗，能夠在計算機屏幕上直接得到拉力變化的圖線”．人教版2004年5月第一版相應(yīng)內(nèi)容編排，要求學(xué)生從相應(yīng)圖景(如圖5所示)分析“木塊什么時候開始移動”．

圖4

圖5

我們認為教材編排的變化，就是希望教師能利用相應(yīng)實驗器材通過實驗演示或?qū)W生體驗等形式，加強學(xué)生的體驗感受．教師若不能從教材和學(xué)生實際出發(fā)，不能重視對實驗情境的創(chuàng)設(shè)和優(yōu)化，必然會導(dǎo)致學(xué)生缺少相關(guān)情景經(jīng)歷，對圖像意義不能真實感受，影響基本知識的理解．

3 問題解決與實例分析

3.1 完善實驗過程 加深情景體驗

對于例2相關(guān)內(nèi)容，在實際課堂教學(xué)中利用力傳感器得到的實驗結(jié)果如圖6(a)所示，改變正壓力可以得到如圖6(b)所示圖線．通過相關(guān)實驗圖線展示、比較，不僅加深了學(xué)生體驗，而且有利于學(xué)生在此基礎(chǔ)上進一步從圖線的異、同點觀察、比較和分析，并得出實驗結(jié)論、總結(jié)規(guī)律．這有助于學(xué)生在真實感受中拓寬視野、感受新知，實現(xiàn)物理課堂中“既見物又見理”．

圖6

正如建構(gòu)主義所指出的“知識不可能以實體的形式存在于個體之外，盡管通過語言賦予了知識一定的外在形式，并且獲得了較為普遍的認同，但這并不意味著學(xué)習(xí)者對這種知識有同樣的理解．真正的理解只能是由學(xué)習(xí)者自身基于自己的經(jīng)驗背景而建構(gòu)起來的，取決于特定情況下的學(xué)習(xí)活動過程．否則，就不叫理解，而是叫死記硬背或生吞活剝，是被動的復(fù)制式的學(xué)習(xí)．”

3.2 改進實驗方案 提高思維品質(zhì)

教材雖然從更大程度上體現(xiàn)了經(jīng)歷體驗的重要性，但限于篇幅大小和教材選用區(qū)域不同等因素影響，不可能收錄過多探究內(nèi)容．如《高中物理·必修1》第三章“相互作用”第2節(jié)“彈力”課題中關(guān)于“微小形變放大”思想的實驗情景，教材編排上以如圖7所示實驗裝置觀察桌面微小形變．本實驗體現(xiàn)了很巧妙的實驗思想，但在實際教學(xué)中一方面實驗器具及安裝相對而言也比較繁瑣，另一方面則由于力F按壓桌面實際操作上存在瞬時性，光點移動比較快，實驗的可觀性受一定影響．對此，我們可以在實際操作中通過模型轉(zhuǎn)變，在類比的基礎(chǔ)上體現(xiàn)“微小形變放大”．

圖7

如圖8所示，從(a)、(b)兩圖比較，學(xué)生根據(jù)初中所學(xué)知識，可以分析出桌面與“海綿”對書本的作用力是一樣的；而(a)、(c)比較中，學(xué)生同樣可以分析桌面對書本和重物的作用效果是一樣的．在上述比較中通過圖(d)情景學(xué)生自然就容易得出(d)與(b)、(c)的效果是一樣的．

圖8 探究“微小形變放大”的實際模型

實驗中借助“海綿”將桌面的“微小形變放大”，從學(xué)生認知角度看，相應(yīng)實驗情景更有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究與創(chuàng)新意識培養(yǎng)．可見，實驗方案的改進能夠提高學(xué)生的思維品質(zhì).

3.3 開發(fā)實驗素材 激發(fā)探究意識

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認為：在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下，教學(xué)設(shè)計不僅要考慮教學(xué)目標(biāo)分析，還要考慮有利于學(xué)生建構(gòu)意義的情境創(chuàng)設(shè)問題，并把情境創(chuàng)設(shè)看作是教學(xué)設(shè)計的最重要內(nèi)容之一．因此，通過創(chuàng)設(shè)符合教學(xué)內(nèi)容要求的情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生形成學(xué)習(xí)動機是教師在教學(xué)過程中發(fā)揮指導(dǎo)作用的重要環(huán)節(jié)．

比如，在人教版《物理·選修3-2》的 “楞次定律”一節(jié)中，在課題引入階段，我們可利用強磁鐵靠近一個從鋁制可樂罐上剪下的鋁環(huán)(裝置如圖9所示)．當(dāng)強磁鐵緩慢離開時，鋁環(huán)保持靜止；當(dāng)強磁鐵迅速離開時，鋁環(huán)“神奇”地被吸上去了．這一情境，以生活中學(xué)生熟悉的可樂罐為載體，借助強磁鐵“魔術(shù)式”表演所帶來的視覺沖擊，從學(xué)生已有認知水平上激發(fā)學(xué)生的認知沖突，有助于學(xué)生主動地建構(gòu)意義，引發(fā)探究．

圖9 用強磁鐵和鋁環(huán)驗證楞次定律

3.4 預(yù)設(shè)實驗空白 提升思維技能

從人教版物理教材內(nèi)容編排上來看，相當(dāng)一部分實驗由前期驗證性實驗改為探究性實驗．這種變化，很大程度上體現(xiàn)了編者期望物理教學(xué)和教師，在物理課堂教學(xué)中能更多地從學(xué)生主體出發(fā)，培養(yǎng)和提高學(xué)生的思維品質(zhì)和思維技能．然而，在實驗課堂里，我們依然更多地看到教師詳細地介紹每一步操作、要點及注意事項，不遺余力地分析實驗方案．

事實是，沒有體驗的、灌輸式的教學(xué)方式中，學(xué)習(xí)是被動的復(fù)制式的學(xué)習(xí)．這樣的學(xué)習(xí)勢必嚴(yán)重阻礙學(xué)生探究意識的培養(yǎng)和思維品質(zhì)的提高．在實驗教學(xué)中，教師應(yīng)通過預(yù)留空白，給學(xué)生“犯錯”的機會，讓學(xué)生在真實情境的經(jīng)歷體驗中，通過新舊知識經(jīng)驗間反復(fù)的、雙向的相互作用建構(gòu)意義，提升思維品質(zhì)．

比如，人教版《物理·必修1》的“探究求加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中(如圖10)，對于“改變小車質(zhì)量后是否要重新平衡摩擦力”這一問題，絕大多數(shù)學(xué)生在實際操作中不會去考慮．而教師在課前對這一問題強調(diào)與否，對學(xué)生思維技能的訓(xùn)練和提升效果是截然不同的．若強調(diào)該問題，學(xué)生操作過程中自然不考慮．若課前預(yù)留該問題，而在學(xué)生實驗后提出，就可以很大程度上激發(fā)學(xué)生探究，深入思考問題的本質(zhì)．這也就真正意義上體現(xiàn)了在教學(xué)過程中教師扮演的協(xié)作者、引導(dǎo)者角色．對學(xué)生而言，則可以以自己原有的知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)，對新信息重新認識和編碼，建構(gòu)自己的理解，提升思維技能．

圖10 在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，預(yù)設(shè)空白問題

4 問題綜述

在物理實驗教學(xué)中，通過習(xí)題情境模擬、演示實驗及學(xué)生實驗，加強學(xué)生經(jīng)歷體驗，是學(xué)生在一定情境中意義建構(gòu)的重要途徑，更是促進學(xué)生認知發(fā)展和思維品質(zhì)提升的重要載體．這不僅有利于推動教師在教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變中提升教學(xué)技能，更可以促進學(xué)生在基本經(jīng)歷體驗中使知識、技能和思想向更高層次發(fā)展．

參考文獻

1 徐斌艷，吳剛，高文主編.建構(gòu)主義教育研究.北京：教育科學(xué)出版社，2008

2 中華人民共和國教育部制定.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗).北京：人民教育出版社，2003.50