鮑永新

引導(dǎo)學(xué)生建立知識(shí)結(jié)構(gòu) 助力理解遷移
——以“振動(dòng)和波”知識(shí)結(jié)構(gòu)建構(gòu)的單元教學(xué)設(shè)計(jì)為例

鮑永新

（北京市海淀區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校附屬實(shí)驗(yàn)學(xué)校，北京 100097）

本文以“振動(dòng)和波”單元為依托，通過(guò)知識(shí)上的共性、研究運(yùn)動(dòng)的方法引導(dǎo)學(xué)生建立單元整體知識(shí)結(jié)構(gòu)，以此推動(dòng)整個(gè)單元的教學(xué)．這樣整體知識(shí)結(jié)構(gòu)框架為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供思維工具，支撐他利用這個(gè)“腳手架”去思考、解決其他問(wèn)題，發(fā)展學(xué)生的思維能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的深度理解．

知識(shí)結(jié)構(gòu)；概念圖；建構(gòu)；理解

1 問(wèn)題提出

學(xué)生在物理課程學(xué)習(xí)中存在以下問(wèn)題：（1）對(duì)物理概念的定義、表達(dá)式、物理意義等明白，但不能很好與其他概念建立聯(lián)系．（2）學(xué)習(xí)了物理規(guī)律，但在實(shí)際應(yīng)用中不會(huì)用．（3）學(xué)生在整理單元知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖時(shí)，只是將知識(shí)羅列在一起，看不到知識(shí)的外延和內(nèi)涵．造成上述問(wèn)題的原因是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中教師沒(méi)有引導(dǎo)學(xué)生建立概念之間的聯(lián)系和區(qū)別，另外沒(méi)有幫助學(xué)生梳理新概念、規(guī)律得來(lái)的方法，總結(jié)將新概念、規(guī)律如何解決問(wèn)題的方法．獲得了方法才算真正獲得了知識(shí)，所以要求教師引導(dǎo)學(xué)生建立真正的知識(shí)結(jié)構(gòu)，使學(xué)生學(xué)到的知識(shí)有用、有意義，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生的“深度理解”．

2 “振動(dòng)和波”知識(shí)結(jié)構(gòu)建構(gòu)過(guò)程

初始理解活動(dòng)設(shè)計(jì)先介紹一小故事：在美國(guó)華盛頓州西部港口城市塔科馬附近，有一座名為塔科馬的窄橋，在他開(kāi)通不久，每當(dāng)有風(fēng)吹過(guò)，他就顫動(dòng)不已．有一天，它搖晃得越來(lái)越劇烈．隨著一聲巨響，橋身突然斷裂，坍塌到了水中．為什么微風(fēng)會(huì)引起橋身發(fā)生如此強(qiáng)烈的振動(dòng)，最后還導(dǎo)致了坍塌？這是受迫振動(dòng)問(wèn)題，要想解釋它，首先學(xué)習(xí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，然后理解受迫振動(dòng)中的共振．設(shè)計(jì)這樣的理解活動(dòng)目的讓知識(shí)與生活建立聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．另外這樣做讓學(xué)生從單元整體認(rèn)識(shí)機(jī)械振動(dòng)，知道共振處在機(jī)械振動(dòng)位置，在整體（機(jī)械振動(dòng)）中去理解局部（受迫振動(dòng)）．

探究理解活動(dòng)中首先引導(dǎo)學(xué)生建立單元整體知識(shí)框架，然后在知識(shí)框架中不斷添加新的概念、規(guī)律逐漸展現(xiàn)細(xì)節(jié)和具體的內(nèi)容．筆者采取的策略是以研究運(yùn)動(dòng)的方法為主線串聯(lián)整個(gè)單元．研究運(yùn)動(dòng)首先觀察運(yùn)動(dòng)有什么特征，特征指的是這種運(yùn)動(dòng)不同于其他運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是以平衡位置為中心的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)有別于以前學(xué)習(xí)的直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)，它的最大特征是周期性．其次描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)特征物理量如位移、速度、加速度、回復(fù)力、周期、頻率等．知道描述運(yùn)動(dòng)物理量后，尋找物理量有什么關(guān)系，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物理量之間關(guān)系：；力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系：F＝－kx；圖像：正弦曲線；函數(shù)關(guān)系式：，其中A為振幅，T為周期，為相位，φ0為初相位．師生共同總結(jié)研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（彈簧振子）“觀察（特點(diǎn)）——猜想（原因）——?dú)w納（描述特征）——演繹（得到規(guī)律）”的科學(xué)方法，這樣就建立簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)方法與知識(shí)的概念圖，如圖1所示．

圖1

以這個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)框架引領(lǐng)單擺、受迫振動(dòng)的學(xué)習(xí)，獲得如圖2所示的概念圖．

這樣從簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)基本概念出發(fā)，在整個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中講述部分（單擺、受迫振動(dòng)），不僅促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)、方法的理解，還運(yùn)用類(lèi)比的思想比較彈簧振子和單擺兩個(gè)基本模型聯(lián)系和區(qū)別，從能量觀點(diǎn)比較簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)與受迫振動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)．有了這樣知識(shí)結(jié)構(gòu)，學(xué)生對(duì)振動(dòng)知識(shí)的認(rèn)識(shí)才可能有深入的理解．

圖2

“振動(dòng)和波”單元無(wú)論從教材、課程標(biāo)準(zhǔn)要求、還是考試說(shuō)明，這部分的核心是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，這種有規(guī)律的振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成了機(jī)械波，體現(xiàn)了大量質(zhì)點(diǎn)的波動(dòng)性．所以運(yùn)用機(jī)械振動(dòng)知識(shí)結(jié)構(gòu)框架引領(lǐng)機(jī)械波的學(xué)習(xí)，形成如圖3所示知識(shí)結(jié)構(gòu)．

圖3

這樣就從研究運(yùn)動(dòng)的方法理解機(jī)械波核心概念，運(yùn)用類(lèi)比思想比較單個(gè)質(zhì)點(diǎn)和大量質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況，同時(shí)在局部（機(jī)械波）學(xué)習(xí)中理解整體知識(shí)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)．

4 推廣與應(yīng)用

單元整體知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行教學(xué)可以推廣到電磁波和光的學(xué)習(xí)．電磁波是電場(chǎng)和磁場(chǎng)周期性變化由近及遠(yuǎn)傳播形成，與機(jī)械波產(chǎn)生有本質(zhì)區(qū)別．光具有干涉、衍射、偏振的現(xiàn)象說(shuō)明光是一種波，而光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性，所以光的特殊性質(zhì)使它有別于機(jī)械波和電磁波．基于此從知識(shí)上的周期性、研究運(yùn)動(dòng)的方法、類(lèi)比思想統(tǒng)領(lǐng)機(jī)械波、電磁波和光的學(xué)習(xí)．

機(jī)械振動(dòng)部分設(shè)計(jì)終結(jié)理解活動(dòng)，即建立單元知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，某一學(xué)生建立知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖如圖4所示．

圖4

從學(xué)生建立機(jī)械振動(dòng)網(wǎng)絡(luò)圖可以看到每個(gè)學(xué)生對(duì)同一個(gè)知識(shí)內(nèi)容的意義理解是不同的，知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程就應(yīng)該是每個(gè)學(xué)生自己建構(gòu)知識(shí)意義的過(guò)程．筆者想要建立“振動(dòng)和波”的單元網(wǎng)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，每個(gè)學(xué)生建的也應(yīng)該是不一樣的，這意味著學(xué)習(xí)是學(xué)生每個(gè)人自己的事情，誰(shuí)也無(wú)法取代誰(shuí)．所以我們要學(xué)會(huì)尊重學(xué)生在學(xué)習(xí)同一知識(shí)時(shí)可能出現(xiàn)的不同的興趣點(diǎn)，并允許他們從自己的興趣點(diǎn)出發(fā)探索知識(shí)和構(gòu)建知識(shí)．本文利用單元整體知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行教學(xué)，只是給學(xué)生提供思維工具，支撐他利用這個(gè)“腳手架”思考、解決其他問(wèn)題．學(xué)生學(xué)會(huì)了對(duì)知識(shí)的整體理解，就學(xué)會(huì)了如何學(xué)習(xí)知識(shí)，其中形成的學(xué)習(xí)方式即整體理解知識(shí)的方式就能夠遷移到其他知識(shí)的學(xué)習(xí)上，發(fā)展學(xué)生的思維能力．

1 季蘋(píng)．“學(xué)習(xí)方式的變革”系列之二讓知識(shí)的學(xué)習(xí)變得“有意義”思想者［J］．人民教育，2004（12）：14－16．

4 王立君．概念圖在促進(jìn)認(rèn)知和評(píng)估知識(shí)結(jié)構(gòu)方面的理論與實(shí)證研究［D］．上海：上海師范大學(xué)博士學(xué)位論

文，2008 ．

2016－06－04）