陶征秀

（馬鞍山市紅星中學，安徽馬鞍山 243011）

建構主義教學理論強調以學生為中心、學生是知識意義的主動建構者，教師是教學過程的組織者、指導者、意義建構的幫助者、促進者。教材知識不再是教師傳授的內容，而是學生主動建構意義的對象；媒體也不再是幫助教師傳授知識的手段、方法，而是用來創(chuàng)設情境、學生主動學習、協(xié)作探究的認知工具。[1]建構主義理論體現(xiàn)了核心素養(yǎng)的觀點、與思維學習目標相輔相成，教學中對建構主義理論有效的應用，有助于教學效果的提高[2]。

一、教學設計思路

建構主義的知識觀強調學生的學習以已有知識為基礎，構建自己的知識體系。為了有效促進學生發(fā)展，新知識的學習要處于學生的最近發(fā)展區(qū)。在實現(xiàn)新知識構建的過程中，是學生主動在教師引導下完成的自我發(fā)展的過程。課堂教學以問題的探究為主線，以知識和能力的發(fā)展為媒介，以學科核心素養(yǎng)的達成為目的?？梢杂靡韵驴蚣軋D來表示教學設計的思路：[3]

圖1

課堂教學中，為了物理學科核心素養(yǎng)充分落實，一定要充分發(fā)揮學生的主體作用。物理學科的特點是對知識的學習和能力的培養(yǎng)，高度依賴于對物理問題的探究過程，機械的灌輸很難讓學生深層次理解物理概念，更難以培養(yǎng)學生的科學品質和創(chuàng)新能力。因此，對于一些內容的教學尤其是實驗內容的教學，采用探究式教學模式，有利于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。對本節(jié)“運動的合成與分解”的教學過程，可以以問題為導向，科學探究：蠟塊的運動性質、合運動與分運動的關系、運動的合成與分解三個教學問題，落實課堂教學的目的，用以下框架圖表示探究式教學的過程。

圖2

在實驗探究的過程中，學生需要觀察、合作、思考與討論，因此科學態(tài)度與責任的培養(yǎng)貫穿于整個探究過程。從上圖可以看出，推進教學的過程也是學科核心素養(yǎng)達成的過程。

二、“運動的合成與分解”教學過程

（一）實驗探究

問題探究一：蠟塊的運動性質

演示實驗1：蠟塊運動的分運動。

教師創(chuàng)設問題探究的情景，讓學生直觀觀察運動過程，引導學生探究問題。

問題解答的潛在能力要求位于學生的最近發(fā)展區(qū)，學生小組討論，可以完成知識構建，明確蠟塊參與的分運動：

（1）水平方向：蠟塊隨玻璃管向右做勻速直線運動。

（2）豎直方向：蠟塊相對玻璃管向上做勻速直線運動。

演示實驗2：請同學們以白板為背景，觀察蠟塊的運動軌跡，猜想蠟塊的運動性質。

學生觀察蠟塊的運動，基于小組談論，讓學生意識到對于復雜運動，憑感官很難直接確定運動性質，問題的理性分析，需要尋求研究方法。

圖3

探究引導：如何獲得蠟塊的運動軌跡？

引導學生回顧自由落體運動的研究方法，提出用頻閃照相的方法獲得蠟塊的運動軌跡。在此以學生已有知識為基礎，形成已有方法對問題的解決思路。該問題的解決，直接基于學生的實驗知識遷移。

學生協(xié)作活動：在教師指導下，兩名學生用秒表和畫筆配合，模擬頻閃照相描繪蠟塊的運動軌跡。

圖4

整個過程，以問題為導向，基于學生的已有認知，推動教學的開展。同時，通過分組討論、合作探究，提高學生學習物理的興趣。

圖5

借鑒打點計時器紙帶點跡的分析方法，分析蠟塊運動過程中點跡分布特點：大致分布于同一條直線上，相鄰兩點間距大致相等。在問題探究的過程中，學生不斷完成知識的構建，課堂變得生動而有趣。

實驗探究結論：考慮實驗誤差，蠟塊應該是做向右上方的勻速直線運動。

問題探究二：合運動與分運動的關系

引導問題：（1）合運動與分運動所用的時間有什么關系？

觀察蠟塊的運動過程，學生分組討論，注重學生的交流合作，得出結論：合運動與分運動同時開始、同時結束，經(jīng)歷時間相同，具有等時性。

（2）改變玻璃管在水平方向的運動速度，蠟塊從A（玻璃管下部紅圈處）運動到B（玻璃管上部紅圈處）的時間會變嗎？水平方向玻璃管的運動，會不會影響蠟塊在豎直方向的運動？這體現(xiàn)了分運動之間的什么特性？[4]

加強學生物理是基于實驗的觀念，學生談論、設計實驗方案，開展探究、得出答案：第一次玻璃管不動，記錄蠟塊從A運動到B的時間；第二次玻璃管水平運動，記錄蠟塊從A運動到B的時間。對比兩次記錄的時間，分析實驗結果。

合作探究：

（1）學生在實驗基礎上，思考合運動與分運動的關系；

（2）兩位學生秒表計時，對比玻璃管不動和運動時，蠟塊由底部運動到頂部的時間。分析時間記錄結果，得出實驗結論。

整個過程以實驗為手段，學生合作、探究完成問題的解答，驗證合運動與分運動的關系，避免直接告訴學生答案，既符合物理學研究特點，又能加深學生對知識的理解。

問題探究三：運動的合成與分解

課堂引導：根據(jù)實驗結果，學生分別作出蠟塊合運動與分運動的位移。

圖6

問題引導：合運動與分運動的位移有何關系特點。

通過直觀的圖形分析，得出探究結論：合運動與分運動的位移，滿足平行四邊形定則。

引導問題：合運動與分運動的速度，也滿足平行四邊形定則嗎？

小組討論：合運動與分運動具有等時性，位移之間遵循平行四邊形定則，所以合運動與分運動的速度也遵循平行四邊形法則。

理論證明，合運動與分運動的加速度也遵循平行四邊形法則。

基于以上實驗的探究過程、實驗的結論以及邏輯分析，師生共同構建新的物理觀念：

（1）由分運動求合運動的過程叫運動的合成。

（2）由合運動求分運動的過程叫運動的分解。

運動的合成與分解，其本質即為描述運動的物理量的合成與分解都遵守平行四邊形定則。

引導問題，類比合力與分力的關系，基于已學知識的遷移，構建和運動與分運動的等效性。

（3）等效性：各個分運動疊加起來的效果與合運動相同。

以上內容就是基于建構主義的理論，在實驗探究的基礎上，以問題為導向層層深入推動教學，完成學生知識構建、能力培養(yǎng)的探究式教學過程。教學中，教師的主導作用和學生的主體作用都充分地得以展現(xiàn)，課堂目的明確、節(jié)奏感強、效率高。

（二）理論探究

探究方法回顧：要進行定量的物理研究，首先要建立坐標系。這既是已有知識的回顧應用，也是新知識、方法構建的基礎。

師生共同完成：以蠟塊開始勻速運動的位置為原點O，以水平向右的方向和豎直向上的方向分別為x軸和y軸的方向，建立平面直角坐標系。

思考與探究：

請同學們，應用我們剛才所學的知識，分組探究以下問題：

（1）蠟塊運動過程中P點的位置如何表示？求出蠟塊的軌跡方程。

（2）求出蠟塊位移的大小和方向。

（3）蠟塊運動的速度方向和大小是怎樣的？

（4）蠟塊做什么性質的運動？

學生活動：分組理論探究蠟塊的運動性質。

設計意圖：培養(yǎng)學生應用知識、理論探究問題的能力和團結協(xié)作能力。

在理論探究過程，指導學生知識建構，滲透學科素養(yǎng)的培養(yǎng)。問題存在一定的難度，但問題的設置都在學生的最近發(fā)展區(qū)，學生具備完成任務的知識和能力。探究過程注重引導學生對已有知識的遷移，為了順利完成任務，教學中注重兩個方面：第一是學生小組內的討論、協(xié)作；第二是教師適當?shù)闹笇А?/p>

問題探究一：蠟塊的位置

圖7 蠟塊的位置

如圖，t時刻蠟塊的位置，P(x，y)：

問題探究二：蠟塊運動的軌跡和位移

數(shù)學是物理學習的重要工具，培養(yǎng)學生用數(shù)學知識處理物理問題的習慣：上面x、y的表達式中消去中間變量t，這樣就得到：，

表達式代表的是一條過原點的直線，也就是說，蠟塊的運動軌跡是直線。

根據(jù)矢量的運算法則：

從計時開始到時刻t，蠟塊運動位移的大小是

圖8 蠟塊的位移

問題探究三：蠟塊運動的速度

如圖所示：速度v與vx、vy的關系根據(jù)矢量的運算法則，得出它們之間的關系：

圖9 蠟塊的速度

方向：設速度方向與x軸夾角為θ，

探究結論：蠟塊做向右上方的勻速直線運動。

學生活動：在教師的引導下，依次完成上述各個物理量的推導過程，明確蠟塊運動的軌跡、位移和速度。

設計意圖：分組協(xié)作，培養(yǎng)學生的團隊意識和理論探究問題的能力。幫助學生進一步了解熟悉運動和合成所遵循的運算法則——平行四邊形定則。

理論探究過程，教師要及時與存在困難的學生溝通，做好學生思維發(fā)展的引導者，幫助學生正確構建知識，在探究中體驗合作、培養(yǎng)學生解決問題的能力。

三、教學設計小結

基于建構主義的教學設計需要把握以下五個要點：[5]

（一）輕松的課堂氛圍

課堂氛圍的創(chuàng)設，是高效教學過程的保障。在探究式教學過程中，開放的、民主的課堂氣氛有利于促進學生學習，為學生積極參與課堂提供前提，學生樂于參與課堂教學、并積極有創(chuàng)造性地發(fā)表自己的觀點，這樣的氣氛利于批判性、創(chuàng)造性的思維能力的發(fā)展。

（二）恰當?shù)膯栴}情境

為了實現(xiàn)知識的構建，教師往往需要設計好問題探究的情境，如本節(jié)問題探究的情境就是蠟塊在玻璃管中的運動，教學從學生觀察蠟塊的運動開始，進而引發(fā)一系列問題、不斷深入教學，所有知識和思維的形成都是基于這個實驗。切合教學需求的問題情境，是整個教學設計的基礎。相反，如果是不恰當?shù)膯栴}情境，往往使得課堂效率低下，概念形成直觀性、邏輯性都比較差。

（三）有效的問題引導

為了有助于學生自主地構建知識體系，探究過程中問題的引導尤為關鍵。教師主導作用是穩(wěn)步推進課堂教學，學生主體作用能否充分發(fā)揮，往往取決于探究環(huán)節(jié)與問題引導是否恰當。如在本節(jié)設計中，提出“如何獲得蠟塊的運動軌跡？”，是問題的探究，又是已學知識的遷移應用，有力地推動了課堂教學。問題的設計一定要指向明確、不能含糊不清，并且知識的發(fā)展要位于學生的最近發(fā)展區(qū)。在合作探究時，教師要及時抓住學生的問題所在、并給予解答，這樣可以提高學生的效率，還可以增強學生探究問題的信心。

（四）高效的分組協(xié)作

探究式教學過程中，學生的分組協(xié)作是必不可少的，“協(xié)作”既能提高課堂效率，又可以培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任。在日常教學中，要有意識地讓學生有分組協(xié)作的習慣，讓學生在小組內部合理分工，保證在問題探究的過程中人人有事做、有人人不可缺。學生的能力傾向要事先做好了解，盡量讓學習小組能高效運行，而不是停留在表面。

（五）必要的知識遷移

建構主義學習觀認為新知識的構建是基于學生已有的經(jīng)驗，而學生的知識學習也是層層遞進，不斷深入的。教學中必要的知識遷移，不僅可以培養(yǎng)學生的知識應用能力，還可以促進新舊知識的有效整合，形成知識體系。如本節(jié)所學和運動與分運動的等效性，是基于合力與分力關系的類比遷移。理論探究的過程，是已有知識完整的應用和提升過程。

四、教學評價

本節(jié)教學的設計，以建構主義為理論基礎，以探究式教學為手段，可以高效地落實學科核心素養(yǎng)。教學注重面向全體學生，同時滿足學生發(fā)展的全面性。教學的每一個教學環(huán)節(jié)、每一個概念的形成，都基于學生自身的實驗觀察、設計和思考，展現(xiàn)學生的主體作用。引導學生討論，避免了知識的機械灌輸，提高了學生學習的興趣，讓學生在課堂中體驗問題解決的成就感。同時，教師恰當?shù)匾龑?，使得學生知識的構建形成系統(tǒng)性。師生共同合作，讓教學過程既是概念形成的過程，又是思維發(fā)展、能力提升的過程。