物理教學是科學過程在教學上的一種特殊形式,如何在建構物理知識的同時,發(fā)展學生的探究能力,改變傳統(tǒng)物理課重理論、輕實踐,重動腦、輕動手,重知識、輕能力的教學局面,是當前物理教學改革的一個重要方向。本文試圖以建構主義教學觀為指導,來探討物理知識建構的一些理論與實際問題。
一、建構主義教學觀
當代建構主義是在充分吸收認知心理學關于信息加工研究成果的基礎上發(fā)展起來的。辯證的建構主義認為,學習是學習者自己建構知識經(jīng)驗的過程,是通過新信息與學習者原有知識經(jīng)驗的雙向的相互作用而實現(xiàn)的。學習應該通過學習者自己積極的高水平的思維活動(如綜合、概括、解釋、假設和推論等)而達成的。教學不僅要求信息被適當?shù)爻尸F(xiàn),而且關鍵在于如何激發(fā)學生的相關原有知識經(jīng)驗,促進新、舊知識經(jīng)驗的相互作用,使新知識在原有經(jīng)驗的基礎上“生長”起來。
概括地說,建構主義教學觀認為,學習包含主體、建構環(huán)境、建構素材、知識生長點、建構方式等五個方面。主體是指先前已具有一定的認知結構和慣用的認知圖式(一種處理信息的方式)的學習者。建構環(huán)境包括學習者學習時所處的內(nèi)外環(huán)境,內(nèi)環(huán)境主要指學習者的心態(tài),建構主義特別強調(diào)積極的心態(tài);外環(huán)境為物理環(huán)境、人際環(huán)境以及它們內(nèi)部和相互間的作用,教材等媒體屬于物理環(huán)境,教師和同學屬于人際環(huán)境。建構素材主要有:直接信息,能夠直接感覺刺激的現(xiàn)實信息,如實驗或活動中器具;間接信息,如教師語言或教材描述喚起的表象,及多媒體課件展現(xiàn)的綜合信息;符號或概念信息,是指構建某一學科的符號或它們的關系式。知識生長點指學習者原有的表象和知識基礎。建構方式,包括學習者感知、注意的方式,信息加工方式,問題解決方式等,有些對于新知識的學習起促進作用,如已經(jīng)學會的思維方式,有些可能起阻礙作用,如思維成見或錯誤的前科學概念。針對建構素材的來源不同,有人將學習分為活動性學習、觀察性學習和符號性學習。在實際的教學中,應將多種信息融合起來,讓學生來建構對當前知識的理解。
二、建構主義的知識建構方式
建構主義鼻祖皮亞杰的理論體系中一個核心概念是圖式,圖式是指個體對世界的知覺、理解和思考的方式,圖式的形成和變化是認知發(fā)展的實質。皮亞杰認為,認知發(fā)展是受三個基本過程的影響的:同化、順應和平衡。
(一) 同化
在認知發(fā)展理論中,同化是指個體對刺激輸入的過濾或改變的過程。同化有三種形式:(1)再現(xiàn)性同化,是指當前的刺激離開眼前時,進行相似性的思維提煉過程;(2)再認性同化,是指當刺激再次來到眼前時,對照刺激進行相似性的思維提煉過程;(3)概括性同化,是指把對過去曾經(jīng)感知過的刺激的相同特征,遷移到新刺激的認知上的過程。個體對知識的同化建構具有累積效應、邏輯生長效應、自我整合效應。
(二) 順應
順應是指有機體調(diào)節(jié)自己內(nèi)部結構以適應特定刺激情境的過程。當個體遇到不能用原有圖式來同化新的刺激時,便要對原有圖式加以修改或重建,以適應環(huán)境,這就是順應的過程。同化和順應相伴而行,沒有同化就不會有順應;沒有順應形成的新的同化結構,就不會有更高級的同化產(chǎn)生。個體對知識的順應建構起趨勢作用、引導作用。
(三) 平衡
平衡是指個體通過自我調(diào)節(jié)機制使認知發(fā)展從一個平衡狀態(tài)向另一個較高平衡狀態(tài)過渡的過程。皮亞杰認為,個體認知圖式是通過同化和順應而不斷發(fā)展,以適應新的環(huán)境的。就一般而言,個體每當遇到新的刺激,總是試圖用原有圖式去同化,若獲得成功,便得到暫時的平衡。如果用原有圖式無法同化環(huán)境刺激,個體便會作出順應,即調(diào)節(jié)原有圖式或重建新圖式,直至達到認識上的新平衡。平衡不是絕對停止不動,一種較低水平的平衡狀態(tài),通過個體與環(huán)境的相互作用,就會過渡到一種較高水平的平衡。
三、物理知識建構的基本方式
總體上講,物理教學過程屬于科學探究過程。從活動過程來看,科學探究包含觀察或調(diào)查,提出問題,查閱書刊及其他信息源以了解別人所做工作情況,設計實驗或調(diào)研方案,根據(jù)實驗情況來檢驗、修正方案,或者運用各種手段搜集、分析和解讀數(shù)據(jù),提出答案、解釋和預測,進行交流,共享研究結果等等。按照特征類型,這些活動可分解為操作性建構、觀察性建構、言語性建構和研討性建構四種基本形式。1、操作性建構,是指以操作實驗來獲得新知識的過程,表現(xiàn)為操作技能的發(fā)展與動作圖式的形成,可以是個人自主進行,或者小組合作進行。2、觀察性建構,是指通過觀察別人的操作來實現(xiàn)自己對知識建構的過程,主要表現(xiàn)為表象圖式的形成,例如課堂上觀察老師演示實驗、觀看錄象、課件、動畫等。3、言語性建構,是指以語言或文字學習進行的知識建構,表現(xiàn)為為邏輯延展或意義同化與順應,思維技能和認知圖式的發(fā)展,如聽老師講課,自己閱讀教材,認識物理量的表示和意義,進行數(shù)學推演,甚至解題等。4、研討性建構,也稱為社會性建構,是指通過師生之間或同學之間的某種溝通方式等社會性活動獲得知識的過程,表現(xiàn)為別人對自己認知的暗示與激勵,暗示包括肯定與否定。例如討論、交流、辯論等。
在實際物理教學中,上述的基本形式可以單獨進行,也可組合起來,形成課堂教學過程,來建構物理知識,發(fā)展科學探究能力和培養(yǎng)科學態(tài)度和科學精神。