汪建義

(廣東佛山市順德區(qū)第一中學,廣東佛山 528300)

1 建構主義學習理論

建構主義認為,學習不是由教師把知識簡單地傳遞給學生,而是由學生自己建構自己的知識的過程.每個學習者以自己原有的知識經(jīng)驗為基礎,對新信息重新認識和編碼,建構自己的理解,因此對知識的理解和賦予意義是由每個人自己決定的.學習者不是知識的被動接受者,而是知識的主動建構者,外界施加的信息只有通過學習者主動建構才能變成自身的知識.

2 物理學習中的前概念

前概念是前科學概念的簡稱,是指個體在沒有接受正式的科學概念教育之前,日常生活中所感知的現(xiàn)象,通過長期的經(jīng)驗積累而形成的對事物的非本質的認識.物理教學中的前科學概念有如下特點.

(1)自發(fā)性.學生在其頭腦中形成前科學概念時,完全是自發(fā)的.沒有人教他們這個問題應該是這樣,那個問題應該是那樣,他們完全憑自己的頭腦進行建構.而且學生認為用已有的前科學概念是“必然的結果”,并且絕對正確的.

(2)頑固性.前科學概念是學生頭腦中強烈具有的一種穩(wěn)定的認知結構,因此它在學生頭腦中印象深刻,可謂“根深蒂固”.國內(nèi)外的一些研究都表明,一旦學生對某些物理現(xiàn)象形成了前科學概念,要想加以轉變是極其困難的.

(3)隱蔽性.科學概念與前科學概念在學生的頭腦中經(jīng)常會出現(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”.很多學生記住在課堂上學習到的“事實”,并且能在考試中重復使用,但在面對復雜問題或過了一段時間后再遇到類似的問題時,科學知識往往抵擋不住前概念,前概念會自然而然地涌現(xiàn)出來.

(4)負遷移性.錯誤的前概念如果得不到及時糾正,將影響對物理新知識的同化和順應,甚至歪曲新知識的意義,使學生形成錯誤的思維,變成物理學習的障礙,學生會覺得物理難學.

3 運用建構主義突破電路“前概念”

建構主義理論和物理教學中的前概念的特點要求教師改變傳統(tǒng)的教學方法,在教學中充分重視學生已有的前概念,不是簡單生硬地從學生的知識經(jīng)驗體系和概念體系“外部”對學生實施概念的“填灌”,而是應當把學生原有的知識經(jīng)驗作為新知識的生長點,引導學生從原有的知識經(jīng)驗中生長出新的知識經(jīng)驗.

3.1 充分了解學生的前科學概念,使得課堂教學的預設更為科學合理

教師首先要對學生的學習基礎和相關經(jīng)驗盡可能多地了解,對他們的感受多多加以體會,有針對性地激發(fā)出教學必需的知識、經(jīng)驗與感受,這是用建構主義的教學觀突破物理前概念的基點.而前概念不是教師們憑空想像出來的,只有與部分學生充分交流,只有在教學中不斷積累和發(fā)現(xiàn)問題,才能得到最真實、最可靠的資料.通過教學實踐,我們發(fā)現(xiàn)閉合電路教學中學生的前科學概念見表1.

表1

3.2 引發(fā)學生認知沖突,打破頑固的前科學概念

設置認知沖突,讓學生在前后矛盾及知與不知的強烈沖突中由“無疑”而“生疑”,由“有疑”而“釋疑”是建構知識的“順應”過程,是學生進行知識建構的重要方式,因而也是實施物理教學設計的重點.在物理教學過程中,教師要對此精心準備,巧妙設計,以求達到最好的教學效果.例如,用伏安法測電阻,學生在初中就學過原理,也做過實驗.面對安培表內(nèi)接和外接這兩種電路,學生開始的反應是冷漠的,因為在他們原有的認知圖式中,這兩種電路是等價的,所以他們的思維仍處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)中.通過演示實驗來激化矛盾,打破平衡.采用大型示教電表,分別用兩種電路去測量同一只大電阻的阻值,兩次測出的數(shù)據(jù)是5.2 kΩ和2.0 kΩ,然后又去測量同一只小電阻,得出的數(shù)據(jù)為5.0 Ω和3.6 Ω.懸殊的測量結果,造成了一種外來的強刺激,學生的思維被迅速激發(fā)起來.在激烈的認知沖突中,學生易于接受新的、正確的科學概念.

3.3 創(chuàng)設直觀情境,增加學生的感性認識

心理學研究表明,直觀表象(事物的具體現(xiàn)象)比語音、語意更容易被大腦接受.高中物理比較抽象,若離開了具體而直觀的表象再現(xiàn),則很難使學生體會到概念和規(guī)律獲得的過程,也很難使知識的學習成為“有意義的學習”.因此,抽象的物理知識,有必要通過直觀情境將其再現(xiàn)出來.例如,在研究閉合電路的路端電壓和負載的關系時,由于初中對于“負載兩端電壓等于電源電壓”印象過于深刻,學生對于路端電壓隨負載變化而變化很難接受.這時做如圖1所示的實驗可以直觀地說明問題.(觀察接入的燈泡越來越多時,燈泡亮度的變化)

圖1

3.4 創(chuàng)設問題情境,進行變式教學

根據(jù)建構主義,學生只有在解決問題的過程中自主地理解知識,建構意義.提供高質量的變式練習(即不斷變更所提供材料或事例的呈現(xiàn)形式,使本質屬性保持穩(wěn)定而非本質屬性不斷變化.)既能使教師關注程序性知識的學習,又能以適合學生心理特點(同中有異,異中有同,學生既熟悉又陌生)組織練習,能夠讓學生通過學習后形成一個功能強大,區(qū)分度高,分化細的知識組塊.例如,在電功率的教學中,本節(jié)課的概念和規(guī)律學生初中就有接觸,但實踐表明學生一做就錯.為此,本節(jié)課筆者設計了這樣幾道習題:

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

圖2

雖然對于第2問學生認為這是電能全部轉化為內(nèi)能.但由于仍然是220 V的工作電壓,所以此時消耗的功率不變.此題設計有利于學生認識什么是純電阻電路、區(qū)別額定功率和實際功率.

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,兩燈的實際功率之比大約為

(A)1∶2. (B)3∶5. (C)5∶3. (D)1∶3.

學生認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).而實際上對于非線性電阻阻值是隨電壓變化的.這對加深歐姆定律的理解很有幫助.

3.5 尊重學生感受,切忌武斷否定

前科學概念有其存在的客觀性和必然性.教師不能嘲笑學生的前科學概念、不能武斷地否定掉一些“不科學”的前概念.期望通過一兩個實驗、反復練習就可以使前概念銷聲匿跡,就可以使學生明白這些往往用了幾個世紀才發(fā)展成熟的概念是不現(xiàn)實的,也是不可能的.因為學生對知識的接受只能靠他們自己的建構來完成.在教學中,教師應該允許學生為自己的前科學概念辯護,使學生間或師生間充分交換對同一事物與概念的不同看法.當學生發(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題時,他們往往會對自己先前所持有的觀念提出懷疑.例如,在閉合電路的教學中筆者設計了一道簡單例題,讓學生充分討論.

圖3

題 3.如圖 3,電源為 1節(jié)干電池,它的電動勢為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勢嗎?(3)用電器兩端的電壓等于電源的電動勢嗎?

很多學生對這些概念很模糊,讓學生思考,充分發(fā)表意見,此題對學生突破“電動勢就是電源兩端電壓”、對區(qū)別電動勢、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 使學生認識到物理理論的局限性和發(fā)展性

例如學生一直認為歐姆定律都是成立的,初中學物理的時候就是把它作為真理學的,但對于非純電阻電路就不適用.這不是初中講錯了,而是沒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窮大,初中只不過做了合理的近似.通過這些例子我們可以讓學生意識到,所有的物理知識都是有局限性的,現(xiàn)在的學習不是過去簡單的重復,而是更加明確了適用范圍,科學知識是向前不斷發(fā)展的.這種交待是必要的,它不僅使學生明確了知識,還進行了科學觀教育,對學生理解物理,更好地學物理打下了基礎.

以上是筆者用建構主義突破高中“電路前概念”教學的嘗試.當今的物理教師,只有轉變傳統(tǒng)的教學思想認識,在教學各方面樹立建構主義的思想認識,才能更成功、更有效地把學生的前概念轉變?yōu)榭茖W概念.

1 梁平.在自然科學領域中學生的錯誤觀念及其轉變.外國教育資料,1999(5).

2 曲亮生,郭玉英.國外物理教育工作者關于物理概念教學的研究.學科教育,1999(6).

3 施良方.學習論.北京:人民教育出版社,1994.