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【摘要】基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，提出自制教具設(shè)計(jì)應(yīng)重視學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)功能、知識(shí)線索的搭建功能、協(xié)作與交流的支持功能、操作與變式支持功能，體現(xiàn)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的觀點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論自制教具教具設(shè)計(jì)虹吸現(xiàn)象

【中圖分類(lèi)號(hào)】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2014）06C-0062-04

教學(xué)系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)某種教學(xué)目的，由各教學(xué)要素有機(jī)結(jié)合而成的具有一定教學(xué)功能的整體。眾所周知，現(xiàn)代教學(xué)系統(tǒng)由教師、學(xué)生、教學(xué)媒體和教學(xué)內(nèi)容等四個(gè)要素組成。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，由于受不同教育思想的影響，在不同的教育理論影響下形成了不同的教學(xué)模式，在不同的教學(xué)模式中教學(xué)系統(tǒng)的四個(gè)要素的地位和關(guān)系也有所不同，但教學(xué)媒體在教學(xué)中的地位和作用都得到了普遍的認(rèn)同，特別是在建構(gòu)主義所主張的以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)模式中，無(wú)論是教師的主導(dǎo)作用的發(fā)揮還是學(xué)習(xí)者的主體地位體現(xiàn)都離不開(kāi)教學(xué)媒體的支持。教具是為了給學(xué)習(xí)者提供感知材料，提高教學(xué)和學(xué)習(xí)效果而在教與學(xué)過(guò)程中使用的具有學(xué)科特點(diǎn)，體現(xiàn)教學(xué)思想、教育目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的實(shí)物、模型等直觀教學(xué)用器具以及實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練器材。教具是教學(xué)媒體的最重要組成部分，在許多場(chǎng)合，許多人將教具等同于教學(xué)媒體，筆者比較認(rèn)可這種看法。自制教具是教師和學(xué)生根據(jù)教和學(xué)的需要，以相關(guān)知識(shí)原理為基礎(chǔ)，在一定教學(xué)論和學(xué)習(xí)論的指導(dǎo)下，利用各種資源自己設(shè)計(jì)制作、改進(jìn)教具的活動(dòng)。為了提高教學(xué)效果，一般學(xué)校都配備有較為完備的標(biāo)準(zhǔn)教具，并且在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中許多教師還會(huì)根據(jù)教學(xué)實(shí)際需要自己動(dòng)手設(shè)計(jì)制作一些自制教具作為標(biāo)準(zhǔn)“產(chǎn)品化”教具的補(bǔ)充。

一、自制教具的必要性和意義

隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是現(xiàn)代教育裝備技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，多數(shù)學(xué)校都會(huì)為教師和學(xué)生配備較為完備、較為先進(jìn)的產(chǎn)品化教具，這些產(chǎn)品化的教具一般都經(jīng)過(guò)較為嚴(yán)格的檢驗(yàn)，在科學(xué)性、穩(wěn)定性、教育性等方面很成熟。這些教具為教學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展，為學(xué)生的實(shí)踐探究活動(dòng)提供了良好的支持與保障，對(duì)教學(xué)效果的提高具有積極的促進(jìn)作用。但事實(shí)上，由于多種原因，僅僅依靠產(chǎn)品化的教具還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足教與學(xué)的要求。第一，產(chǎn)品化教具在針對(duì)性、靈活性、個(gè)性滿(mǎn)足性上不理想，普適性是產(chǎn)品化教具追求的指標(biāo)之一，較高的普適性可以提高教具的潛在需求用戶(hù)的數(shù)量，有利于提高教具的銷(xiāo)量和利潤(rùn)。但普適性與針對(duì)性和個(gè)性滿(mǎn)足性是相互矛盾的指標(biāo)，大普適必然導(dǎo)致低針對(duì)和低個(gè)性。第二，切合性不理想，由于產(chǎn)品化教具從設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)再到投放市場(chǎng)需要一個(gè)較長(zhǎng)的周期，因此當(dāng)學(xué)習(xí)內(nèi)容發(fā)生了變化后要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的一段時(shí)間才能夠出現(xiàn)與新的教學(xué)內(nèi)容相適應(yīng)的產(chǎn)品化的教具，對(duì)于學(xué)校自行開(kāi)設(shè)的校本課程想要獲得相匹配的產(chǎn)品化的教具更是難上加難。第三，部分地區(qū)和學(xué)校教具短缺。由于我國(guó)幅員遼闊，各地經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展差異性較大，現(xiàn)階段還有經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)的一些基礎(chǔ)條件較差的學(xué)校由于缺乏教具，導(dǎo)致許多實(shí)驗(yàn)無(wú)法開(kāi)展。教具的不足影響到教學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，而教學(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，這一缺失直接影響到學(xué)生理解知識(shí)的深度，并導(dǎo)致“動(dòng)手能力差”、“高分低能”等系列問(wèn)題。

師生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)和改進(jìn)教具不失為解決問(wèn)題的一種好辦法。第一，師生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)和改進(jìn)教具可以彌補(bǔ)產(chǎn)品化教具針對(duì)性、靈活性、個(gè)性滿(mǎn)足性不理想問(wèn)題。自制教具多是師生從教學(xué)和學(xué)習(xí)的實(shí)際需要出發(fā)，結(jié)合自身教學(xué)與學(xué)習(xí)的實(shí)踐，針對(duì)教學(xué)和學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)研制和改進(jìn)教具，這樣開(kāi)發(fā)出的教具具有突出的針對(duì)性、個(gè)性滿(mǎn)足和靈活性。第二，師生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)和改進(jìn)教具可以彌補(bǔ)產(chǎn)品化教具切合性不理想的問(wèn)題。實(shí)踐中自制教具的起始原因多是可供使用的教具存在不理想之處，較為普遍的是可使用教具不能完成或不能很好完成要進(jìn)行的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，在這種情況下，師生經(jīng)常會(huì)通過(guò)自己的努力利用身邊可以獲得的技術(shù)、工具及材料，從教與學(xué)的實(shí)際出發(fā)去設(shè)計(jì)教具或?qū)ΜF(xiàn)有教具進(jìn)行改進(jìn)，使之滿(mǎn)足需要，這種方式制作出的教具是為需而制，具有很高的切合性。第三，師生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)和改進(jìn)教具可以在一定程度上彌補(bǔ)產(chǎn)品化教具數(shù)量不足問(wèn)題。師生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)和改進(jìn)教具多是從實(shí)際需要出發(fā)，利用易獲得的資源條件，采用較為簡(jiǎn)單易行的技術(shù)手段制作簡(jiǎn)單教具用以緩解教具不足的問(wèn)題。這種自制教具一般制作成本低廉，技術(shù)要求不高，但自制教具價(jià)低值不低。我國(guó)漢代科學(xué)家制作了“渾天儀”用于教演天體運(yùn)行規(guī)律、制作了“地動(dòng)儀”用于地震知識(shí)的傳授與研究；法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡利用簡(jiǎn)單的水桶、水管制作了驗(yàn)證液體內(nèi)部壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)裝置，提出了著名的帕斯卡定律。

事實(shí)上，自制教具不只是一種簡(jiǎn)單意義上的設(shè)備制作，實(shí)踐表明，自制教具已經(jīng)上升為一種富有創(chuàng)造性和實(shí)踐性的教與學(xué)的方式。自制教具除可彌補(bǔ)產(chǎn)品化教具的一些不足外，自制教具還有利于師生創(chuàng)新能力、解決實(shí)際問(wèn)題能力的提升和綜合素質(zhì)的提高，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的深層理解和掌握，有利于動(dòng)腦、動(dòng)手能力的發(fā)展和科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成。

為適應(yīng)社會(huì)對(duì)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的需求，我國(guó)的教育觀念、教育模式也必將向重視學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的方向轉(zhuǎn)變。而自制教具在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力方面的優(yōu)勢(shì)是得到社會(huì)公認(rèn)的，因此新形勢(shì)下，自制教具不是逐步消減而是日漸增多。

二、基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的自制教具設(shè)計(jì)

自制教具表面上是教師和學(xué)生自己設(shè)計(jì)制作、改進(jìn)教具的活動(dòng)，實(shí)質(zhì)上是師生將書(shū)本知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，并通過(guò)實(shí)踐實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的深層理解與建構(gòu)的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。研究表明，先進(jìn)科學(xué)的教與學(xué)的理論是取得良好教學(xué)效果的保障，成功的自制教具活動(dòng)同樣離不開(kāi)先進(jìn)教學(xué)理論的指導(dǎo)。近年來(lái)，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論成為在世界范圍內(nèi)廣受關(guān)注并在教與學(xué)中產(chǎn)生廣泛影響的教學(xué)理論。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)意義建構(gòu)的作用，把意義建構(gòu)作為一切學(xué)習(xí)活動(dòng)的核心。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為“知識(shí)是不能傳遞的”，知識(shí)只能在一定的社會(huì)文化背景下，借助他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過(guò)意義建構(gòu)獲得。意義建構(gòu)過(guò)程是學(xué)習(xí)者主動(dòng)與環(huán)境之間選擇與加工信息的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程發(fā)生在一定的社會(huì)文化背景下，以學(xué)習(xí)者的原有經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。建構(gòu)主義的這些教學(xué)主張對(duì)現(xiàn)代教學(xué)活動(dòng)特別是教學(xué)設(shè)計(jì)產(chǎn)生了較為深遠(yuǎn)的影響，自制教具是一種教學(xué)活動(dòng)，因此在自制教具的實(shí)踐過(guò)程中同樣可以遵循建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論，在自制教具的設(shè)計(jì)中體現(xiàn)其教學(xué)理念，提高自制教具的應(yīng)用價(jià)值。

“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”是筆者根據(jù)小學(xué)科學(xué)及中學(xué)物理中關(guān)于“虹吸現(xiàn)象”的知識(shí)設(shè)計(jì)制作的一個(gè)簡(jiǎn)單教具。如圖1所示，該教具主要由一個(gè)用灰黑色工程塑料制成的假山底座（M）、用工程塑料制成的密閉的透明硬質(zhì)水箱（T）、有較好彈性和較高強(qiáng)度的透明水管（L1、L2）、水箱支架（H）及少許配件組成。其特征在于，在假山底座一側(cè)設(shè)有一個(gè)水槽（W），在假山底座的另一側(cè)靠近頂部設(shè)有一個(gè)平臺(tái)（C），水箱支架安裝在這個(gè)平臺(tái)上，工程塑料制成的密閉的透明硬質(zhì)水箱（T）安裝在水箱支架（H）上，水箱上部呈方形、下部呈三角形，水箱頂部有一個(gè)帶有可打開(kāi)密封蓋的注水口，水箱一側(cè)靠近頂部有一個(gè)入水管，水箱下部呈三角形底端有一出水管，在出水管靠近水箱底約10 cm處安裝有一個(gè)水閥門(mén)，有一根具有較好彈性和較高強(qiáng)度的透明水管下端置于假山底座一側(cè)的水槽中，另一端連接在水箱一側(cè)靠近頂部的入水管上，另一根具有較好彈性和較高強(qiáng)度的透明水管一端連接在水箱下部呈三角形底端的出水管上，另一端置于假山底座與有水槽對(duì)應(yīng)的一側(cè)底端。該自制教具可以較好的演示說(shuō)明虹吸現(xiàn)象的原理，有助學(xué)習(xí)者理解虹吸現(xiàn)象科學(xué)原理?！耙环N演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”在設(shè)計(jì)中有意識(shí)的借鑒的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的一些觀點(diǎn)，下面結(jié)合本實(shí)例進(jìn)行分析說(shuō)明。

圖1一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具結(jié)構(gòu)示意圖

（一）重視情境的創(chuàng)設(shè)功能。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)知識(shí)的情境性，認(rèn)為一切知識(shí)都是在特定的社會(huì)文化背景下產(chǎn)生，只有在知識(shí)產(chǎn)生的特定情境中知識(shí)的意義才是確定的。一切脫離知識(shí)產(chǎn)生的社會(huì)文化背景的去情境化的知識(shí)都將成為“呆滯”的不具備實(shí)踐意義的“惰性知識(shí)”。只有在特定的知識(shí)情境中知識(shí)的意義建構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)，“真實(shí)”的情況是有效的意義建構(gòu)的必備條件，教學(xué)要將學(xué)習(xí)活動(dòng)置于真實(shí)的情境之中。

在進(jìn)行“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”設(shè)計(jì)時(shí)，筆者認(rèn)真考慮了如何通過(guò)這個(gè)教具為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)一個(gè)相對(duì)真實(shí)的問(wèn)題情境，把學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)置于真實(shí)的情境中。該教具首先創(chuàng)設(shè)了一個(gè)“水往高處流”的表面現(xiàn)象，給學(xué)習(xí)者造成與“水往低處流”的生活常識(shí)相悖逆的認(rèn)識(shí)沖突，激發(fā)學(xué)習(xí)者繼續(xù)探究其原因的興趣和需求。之后在教具中多處設(shè)置一些可改變狀態(tài)的閥門(mén)，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以營(yíng)造出“引不上山”、“從機(jī)動(dòng)車(chē)油箱中吸取燃油”等問(wèn)題情境，并可以模擬“虹吸管封閉不嚴(yán)”、“虹吸系統(tǒng)兩端液面高度達(dá)到同一水平面”以及“虹吸管變形”等情境。這一教具可以將學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)置身于解決真實(shí)問(wèn)題的情境之中，利用所學(xué)知識(shí)通過(guò)理論的推理、判斷，提出解決問(wèn)題方案，并利用這一教具進(jìn)行實(shí)踐的檢驗(yàn)，在相對(duì)真實(shí)的情境中加深對(duì)虹吸現(xiàn)象原理及其在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中應(yīng)用的學(xué)習(xí)與理解。

（二）重視知識(shí)線索的搭建功能。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)習(xí)的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者認(rèn)知變革與重組的過(guò)程，這種變革與重組是以原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在日常生活和之前的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)形成了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上形成的對(duì)事物的理解即“認(rèn)知圖式”在后續(xù)學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)作用。建構(gòu)主義認(rèn)為，當(dāng)學(xué)習(xí)者接觸到外部信息時(shí)總是試圖用原有的經(jīng)驗(yàn)去解釋新信息。如果學(xué)習(xí)者原有的經(jīng)驗(yàn)可解釋新的信息時(shí)，就會(huì)將其整合并納入到自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，這個(gè)過(guò)程就是皮亞杰所稱(chēng)的“同化”；當(dāng)學(xué)習(xí)者原有的經(jīng)驗(yàn)與新的信息相悖逆無(wú)法“容納”新信息時(shí)，學(xué)習(xí)者會(huì)主動(dòng)對(duì)自己原有的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正和變革，使其與被認(rèn)識(shí)的客體相適應(yīng)，這個(gè)過(guò)程即是皮亞杰所稱(chēng)的“順應(yīng)”。學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)在無(wú)數(shù)次的“同化”與“順應(yīng)”中完成變革、重組與升華。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念，自制教具的設(shè)計(jì)要注意為學(xué)習(xí)者提供新知識(shí)與“舊經(jīng)驗(yàn)”之間連接的橋梁，即想辦法為學(xué)習(xí)者提供一些新知識(shí)與原有認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)之間相聯(lián)系的感知材料，使新知識(shí)與原有知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，幫助和催化學(xué)習(xí)者從原有經(jīng)驗(yàn)背景出發(fā)進(jìn)行合乎邏輯的推理活動(dòng)，利用原有的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)（正確的、完善的前概念）解釋新知識(shí)，發(fā)生同化反應(yīng)，從原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中“生長(zhǎng)”出新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。

在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計(jì)中，筆者對(duì)虹吸管的整個(gè)回路采用了可遮擋方案，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)對(duì)虹吸回路的分段遮擋與顯示的方法，可以向?qū)W習(xí)者呈現(xiàn)生活中熟悉的多個(gè)場(chǎng)景，如利用圖1中的水盆（W）和虹吸管（L1）可以呈現(xiàn)“從機(jī)動(dòng)車(chē)油箱中吸取燃油”的場(chǎng)景；利用水箱（T）和虹吸管（L2）可以呈現(xiàn)“水往低處流”的場(chǎng)景；通過(guò)移除水箱（T）并將虹吸管（L1）和虹吸管（L2）直接連通可以呈現(xiàn)最基本的虹吸現(xiàn)象場(chǎng)景；還可以利用虹吸管與水盆直接創(chuàng)設(shè)靠吸氣的方式抽出水盆中的水的場(chǎng)景。這些場(chǎng)景中大部分與學(xué)習(xí)者的原有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)相一致，有的是學(xué)習(xí)者熟悉的或親身經(jīng)歷過(guò)或體驗(yàn)過(guò)的。利用教具學(xué)習(xí)者可以加深對(duì)與原有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)一致的知識(shí)的理解并可拓展其應(yīng)用范圍構(gòu)建出新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。利用本教具還可以呈現(xiàn)一些與學(xué)習(xí)者的先在認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)相悖逆的場(chǎng)景，如通過(guò)遮擋水箱（T）和虹吸管（L2）可創(chuàng)設(shè)出“水往高處流”的場(chǎng)景。而在學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中水只能往低處，什么時(shí)候水都是不可能向高處流的。對(duì)此學(xué)習(xí)者可以通過(guò)進(jìn)一步的操作，學(xué)習(xí)理解出現(xiàn)這種現(xiàn)象的真正原因和條件，并對(duì)原有認(rèn)知圖式進(jìn)行主動(dòng)的修正、完善或補(bǔ)充，促發(fā)順應(yīng)反應(yīng)。豐富原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)意義的深層建構(gòu)。

（三）重視協(xié)作與交流的支持功能。建構(gòu)主義重視協(xié)作與交流在學(xué)習(xí)過(guò)程的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為知識(shí)是有建構(gòu)性的。知識(shí)源于意義建構(gòu)，而意義建構(gòu)以是以學(xué)習(xí)者的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，由于學(xué)習(xí)者所處的自然與社會(huì)環(huán)境千差萬(wàn)別、生活與學(xué)習(xí)經(jīng)歷各不相同，由此造就了學(xué)習(xí)者的“先知、先見(jiàn)”各具特色。由于學(xué)習(xí)者意義建構(gòu)的先在基礎(chǔ)具有差異性和獨(dú)特性，造成學(xué)習(xí)者對(duì)同一事物及其過(guò)程意義建構(gòu)的結(jié)果呈現(xiàn)出個(gè)性化、多元化特征。如果每個(gè)認(rèn)識(shí)個(gè)體都只按照自己建構(gòu)的意義去認(rèn)識(shí)世界，將導(dǎo)致世界的不可知性。而事實(shí)并非如此，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在強(qiáng)調(diào)知識(shí)的建構(gòu)性的同時(shí)也強(qiáng)調(diào)知識(shí)的社會(huì)性。即雖然知識(shí)源于個(gè)體的意義建構(gòu)，個(gè)體的知識(shí)帶有“個(gè)人的、主觀的”的色彩。但知識(shí)是認(rèn)知主體對(duì)客觀事物的理解與反映，不是脫離客觀世界的主觀的東西。不同認(rèn)識(shí)個(gè)體的“個(gè)人的、主觀的”建構(gòu)成果中的客觀成分仍占主導(dǎo)地位，為了使認(rèn)知個(gè)體的“個(gè)人的、主觀的”知識(shí)獲得較為普遍的社會(huì)認(rèn)同，認(rèn)知個(gè)體之間必須經(jīng)過(guò)“協(xié)作”與“會(huì)話(huà)”這樣一個(gè)“社會(huì)協(xié)商”過(guò)程。即認(rèn)知主體將個(gè)體對(duì)知識(shí)意義建構(gòu)結(jié)果表達(dá)出來(lái)與其他社會(huì)成員進(jìn)行交流，在使自己的建構(gòu)結(jié)果得到其他社會(huì)成員評(píng)判、修正與接納的同時(shí)也對(duì)其他社會(huì)成員的建構(gòu)結(jié)果進(jìn)行評(píng)判、修正與接納，如此多次反復(fù)使知識(shí)意義不斷豐富和完善并實(shí)現(xiàn)知識(shí)意義的共享和協(xié)調(diào)。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念自制教具的設(shè)計(jì)要注意為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造“協(xié)作”與“會(huì)話(huà)”的機(jī)會(huì)。通過(guò)學(xué)習(xí)者對(duì)教具所展現(xiàn)的現(xiàn)象的協(xié)商與討論，相互啟發(fā)，取長(zhǎng)補(bǔ)短逐步達(dá)成對(duì)現(xiàn)象及原理的共識(shí)。在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計(jì)中筆者設(shè)計(jì)了多種操作方式，不同的操作會(huì)出現(xiàn)不同的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，包含的科學(xué)原理會(huì)因?yàn)閷W(xué)習(xí)者原有認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)的差異產(chǎn)生不同的理解結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中允許學(xué)習(xí)根據(jù)自己的想法進(jìn)行個(gè)性化的操作，再通過(guò)不同學(xué)習(xí)者之間對(duì)各自操作過(guò)程、操作結(jié)果進(jìn)行交流討論，對(duì)過(guò)集體的協(xié)作與會(huì)話(huà)探討現(xiàn)象背后的原理。為學(xué)習(xí)者的知識(shí)建構(gòu)創(chuàng)造“社會(huì)協(xié)商”的機(jī)會(huì)，完成知識(shí)社會(huì)性的建構(gòu)。

（四）重視操作與變式支持功能。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論重視實(shí)踐在學(xué)習(xí)過(guò)程的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為知識(shí)是有默會(huì)性的，建構(gòu)主義將知識(shí)分為“顯性知識(shí)”與“默會(huì)知識(shí)”，顯性知識(shí)關(guān)于事實(shí)和原理的知識(shí)，是可以用概念界定，用文本和語(yǔ)言傳遞的知識(shí)。而默會(huì)知識(shí)關(guān)于怎么想和怎么做的知識(shí)，是內(nèi)化于行動(dòng)中的知識(shí)。表現(xiàn)為理解或領(lǐng)悟，具有高度的情境性，是只可意會(huì)不可言傳的知識(shí)。研究表明，在人的生命周期內(nèi)要學(xué)習(xí)的默會(huì)知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于顯性知識(shí)，事實(shí)上，世界上根據(jù)就不存在純粹的明確的顯性知識(shí)。對(duì)于這種“默會(huì)知識(shí)”很難通過(guò)講授或閱讀的方式進(jìn)行傳遞，最有效的學(xué)習(xí)方法就是在實(shí)踐中學(xué)習(xí)。在實(shí)踐中學(xué)習(xí)者在觀察分析他人實(shí)踐行為的基礎(chǔ)上通過(guò)自己的切身的實(shí)踐操作來(lái)理解和感悟他人是“怎么想和怎么做”，并通過(guò)變式和反復(fù)實(shí)踐不斷豐富和加深對(duì)默會(huì)知識(shí)的掌握。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念自制教具的設(shè)計(jì)要注意為學(xué)習(xí)者提供參與和動(dòng)手的機(jī)會(huì)，并盡可能多的提供變式，讓學(xué)習(xí)者在實(shí)踐中把握知識(shí)，通過(guò)變式領(lǐng)悟知識(shí)的內(nèi)涵。在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計(jì)中注意到對(duì)虹吸現(xiàn)象多種具體場(chǎng)景的營(yíng)造，注意利用虹吸現(xiàn)象的多種影響因素的變化引發(fā)出各種結(jié)果的設(shè)計(jì)，提供了多種操作變式，并支持使用者對(duì)教具進(jìn)行拆卸和重組，還允許使用學(xué)習(xí)者在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中增添部件改變?cè)泄δ堋Ｈ缤ㄟ^(guò)改變虹吸管（L2）的下端出水口的高度會(huì)導(dǎo)致水流速度的變化，如果將虹吸管（L2）的下端出水口的高度提升到高于虹吸管（L1）所在的水盆中水面的高度，虹吸現(xiàn)象會(huì)中斷，甚至可能出現(xiàn)虹吸管（L2）的下端出水口所在容器的水被向上抽動(dòng)倒流的現(xiàn)象；如果提高或降低了虹吸管（L1）所在的水盆中水面高度也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似的或相反的現(xiàn)象；還可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中打開(kāi)水箱（T）的密封蓋（G）、將虹吸管（L1）提出水盆（W）或利用水箱（T）的密封蓋（G）多次按不相同的量排放虹吸管（L1）中的水等多種操作改變操作結(jié)果。在進(jìn)行靈活多樣的變式操作的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生分析這些操作為什么會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的現(xiàn)象，提出假設(shè)，然后再利用教具所提供的多種變式對(duì)假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)多種操作方式的變換，有利于學(xué)習(xí)通過(guò)實(shí)踐操作理解現(xiàn)象背后的原理，領(lǐng)悟知識(shí)的真諦，有利于默會(huì)知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握。

三、結(jié)語(yǔ)

教學(xué)中使用教具的目的是為學(xué)習(xí)者提供更多的感知材料，提高教學(xué)效果。隨著社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才需求的增加，社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)效率和規(guī)格提出了更高的要求。在這種形勢(shì)下，教具在教學(xué)系統(tǒng)中所扮演的角色也越來(lái)越重要。師生自制教具在作為產(chǎn)品化教具的一種補(bǔ)充方式的同時(shí)，更是一種富有創(chuàng)造性和實(shí)踐性的教與學(xué)方式。設(shè)計(jì)是制作優(yōu)良的教具的關(guān)鍵，優(yōu)良的教具設(shè)計(jì)需要先進(jìn)的教學(xué)理論的指導(dǎo)?；诮?gòu)主義學(xué)習(xí)理論的自制教具設(shè)計(jì)體現(xiàn)出重視學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)功能、重視知識(shí)線索的搭建功能、重視協(xié)作與交流的支持功能、重視操作與變式支持功能的特征，在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新能力、解決問(wèn)題的實(shí)踐能力方面具有積極作用。

【參考文獻(xiàn)】

［1］顧明遠(yuǎn).教育技術(shù)學(xué)與二十一世紀(jì)的教育［J］.中國(guó)電化教育，1995（8）

［2］張玉春.淺談自制教具在體育教學(xué)中的作用［J］.成才之路，2007（11）

［3］張文全，李振海.教具制作與使用［M］.長(zhǎng)春:東北師范大學(xué)出版社，2001:185

【專(zhuān)利項(xiàng)目】“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”已申請(qǐng)兩項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利，已獲實(shí)用新型專(zhuān)利授權(quán)（專(zhuān)利號(hào)：ZL201320232090.8），另一項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利目前已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)審查階段（申請(qǐng)?zhí)枺?0131010154877.1）

【基金項(xiàng)目】2013年廣西科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2013EA49026）

（責(zé)編黎原）

圖1一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具結(jié)構(gòu)示意圖

（一）重視情境的創(chuàng)設(shè)功能。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)知識(shí)的情境性，認(rèn)為一切知識(shí)都是在特定的社會(huì)文化背景下產(chǎn)生，只有在知識(shí)產(chǎn)生的特定情境中知識(shí)的意義才是確定的。一切脫離知識(shí)產(chǎn)生的社會(huì)文化背景的去情境化的知識(shí)都將成為“呆滯”的不具備實(shí)踐意義的“惰性知識(shí)”。只有在特定的知識(shí)情境中知識(shí)的意義建構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)，“真實(shí)”的情況是有效的意義建構(gòu)的必備條件，教學(xué)要將學(xué)習(xí)活動(dòng)置于真實(shí)的情境之中。

在進(jìn)行“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”設(shè)計(jì)時(shí)，筆者認(rèn)真考慮了如何通過(guò)這個(gè)教具為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)一個(gè)相對(duì)真實(shí)的問(wèn)題情境，把學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)置于真實(shí)的情境中。該教具首先創(chuàng)設(shè)了一個(gè)“水往高處流”的表面現(xiàn)象，給學(xué)習(xí)者造成與“水往低處流”的生活常識(shí)相悖逆的認(rèn)識(shí)沖突，激發(fā)學(xué)習(xí)者繼續(xù)探究其原因的興趣和需求。之后在教具中多處設(shè)置一些可改變狀態(tài)的閥門(mén)，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以營(yíng)造出“引不上山”、“從機(jī)動(dòng)車(chē)油箱中吸取燃油”等問(wèn)題情境，并可以模擬“虹吸管封閉不嚴(yán)”、“虹吸系統(tǒng)兩端液面高度達(dá)到同一水平面”以及“虹吸管變形”等情境。這一教具可以將學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)置身于解決真實(shí)問(wèn)題的情境之中，利用所學(xué)知識(shí)通過(guò)理論的推理、判斷，提出解決問(wèn)題方案，并利用這一教具進(jìn)行實(shí)踐的檢驗(yàn)，在相對(duì)真實(shí)的情境中加深對(duì)虹吸現(xiàn)象原理及其在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中應(yīng)用的學(xué)習(xí)與理解。

（二）重視知識(shí)線索的搭建功能。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)習(xí)的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者認(rèn)知變革與重組的過(guò)程，這種變革與重組是以原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在日常生活和之前的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)形成了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上形成的對(duì)事物的理解即“認(rèn)知圖式”在后續(xù)學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)作用。建構(gòu)主義認(rèn)為，當(dāng)學(xué)習(xí)者接觸到外部信息時(shí)總是試圖用原有的經(jīng)驗(yàn)去解釋新信息。如果學(xué)習(xí)者原有的經(jīng)驗(yàn)可解釋新的信息時(shí)，就會(huì)將其整合并納入到自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，這個(gè)過(guò)程就是皮亞杰所稱(chēng)的“同化”；當(dāng)學(xué)習(xí)者原有的經(jīng)驗(yàn)與新的信息相悖逆無(wú)法“容納”新信息時(shí)，學(xué)習(xí)者會(huì)主動(dòng)對(duì)自己原有的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正和變革，使其與被認(rèn)識(shí)的客體相適應(yīng)，這個(gè)過(guò)程即是皮亞杰所稱(chēng)的“順應(yīng)”。學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)在無(wú)數(shù)次的“同化”與“順應(yīng)”中完成變革、重組與升華。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念，自制教具的設(shè)計(jì)要注意為學(xué)習(xí)者提供新知識(shí)與“舊經(jīng)驗(yàn)”之間連接的橋梁，即想辦法為學(xué)習(xí)者提供一些新知識(shí)與原有認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)之間相聯(lián)系的感知材料，使新知識(shí)與原有知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，幫助和催化學(xué)習(xí)者從原有經(jīng)驗(yàn)背景出發(fā)進(jìn)行合乎邏輯的推理活動(dòng)，利用原有的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)（正確的、完善的前概念）解釋新知識(shí)，發(fā)生同化反應(yīng)，從原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中“生長(zhǎng)”出新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。

在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計(jì)中，筆者對(duì)虹吸管的整個(gè)回路采用了可遮擋方案，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)對(duì)虹吸回路的分段遮擋與顯示的方法，可以向?qū)W習(xí)者呈現(xiàn)生活中熟悉的多個(gè)場(chǎng)景，如利用圖1中的水盆（W）和虹吸管（L1）可以呈現(xiàn)“從機(jī)動(dòng)車(chē)油箱中吸取燃油”的場(chǎng)景；利用水箱（T）和虹吸管（L2）可以呈現(xiàn)“水往低處流”的場(chǎng)景；通過(guò)移除水箱（T）并將虹吸管（L1）和虹吸管（L2）直接連通可以呈現(xiàn)最基本的虹吸現(xiàn)象場(chǎng)景；還可以利用虹吸管與水盆直接創(chuàng)設(shè)靠吸氣的方式抽出水盆中的水的場(chǎng)景。這些場(chǎng)景中大部分與學(xué)習(xí)者的原有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)相一致，有的是學(xué)習(xí)者熟悉的或親身經(jīng)歷過(guò)或體驗(yàn)過(guò)的。利用教具學(xué)習(xí)者可以加深對(duì)與原有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)一致的知識(shí)的理解并可拓展其應(yīng)用范圍構(gòu)建出新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。利用本教具還可以呈現(xiàn)一些與學(xué)習(xí)者的先在認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)相悖逆的場(chǎng)景，如通過(guò)遮擋水箱（T）和虹吸管（L2）可創(chuàng)設(shè)出“水往高處流”的場(chǎng)景。而在學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中水只能往低處，什么時(shí)候水都是不可能向高處流的。對(duì)此學(xué)習(xí)者可以通過(guò)進(jìn)一步的操作，學(xué)習(xí)理解出現(xiàn)這種現(xiàn)象的真正原因和條件，并對(duì)原有認(rèn)知圖式進(jìn)行主動(dòng)的修正、完善或補(bǔ)充，促發(fā)順應(yīng)反應(yīng)。豐富原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)意義的深層建構(gòu)。

（三）重視協(xié)作與交流的支持功能。建構(gòu)主義重視協(xié)作與交流在學(xué)習(xí)過(guò)程的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為知識(shí)是有建構(gòu)性的。知識(shí)源于意義建構(gòu)，而意義建構(gòu)以是以學(xué)習(xí)者的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，由于學(xué)習(xí)者所處的自然與社會(huì)環(huán)境千差萬(wàn)別、生活與學(xué)習(xí)經(jīng)歷各不相同，由此造就了學(xué)習(xí)者的“先知、先見(jiàn)”各具特色。由于學(xué)習(xí)者意義建構(gòu)的先在基礎(chǔ)具有差異性和獨(dú)特性，造成學(xué)習(xí)者對(duì)同一事物及其過(guò)程意義建構(gòu)的結(jié)果呈現(xiàn)出個(gè)性化、多元化特征。如果每個(gè)認(rèn)識(shí)個(gè)體都只按照自己建構(gòu)的意義去認(rèn)識(shí)世界，將導(dǎo)致世界的不可知性。而事實(shí)并非如此，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在強(qiáng)調(diào)知識(shí)的建構(gòu)性的同時(shí)也強(qiáng)調(diào)知識(shí)的社會(huì)性。即雖然知識(shí)源于個(gè)體的意義建構(gòu)，個(gè)體的知識(shí)帶有“個(gè)人的、主觀的”的色彩。但知識(shí)是認(rèn)知主體對(duì)客觀事物的理解與反映，不是脫離客觀世界的主觀的東西。不同認(rèn)識(shí)個(gè)體的“個(gè)人的、主觀的”建構(gòu)成果中的客觀成分仍占主導(dǎo)地位，為了使認(rèn)知個(gè)體的“個(gè)人的、主觀的”知識(shí)獲得較為普遍的社會(huì)認(rèn)同，認(rèn)知個(gè)體之間必須經(jīng)過(guò)“協(xié)作”與“會(huì)話(huà)”這樣一個(gè)“社會(huì)協(xié)商”過(guò)程。即認(rèn)知主體將個(gè)體對(duì)知識(shí)意義建構(gòu)結(jié)果表達(dá)出來(lái)與其他社會(huì)成員進(jìn)行交流，在使自己的建構(gòu)結(jié)果得到其他社會(huì)成員評(píng)判、修正與接納的同時(shí)也對(duì)其他社會(huì)成員的建構(gòu)結(jié)果進(jìn)行評(píng)判、修正與接納，如此多次反復(fù)使知識(shí)意義不斷豐富和完善并實(shí)現(xiàn)知識(shí)意義的共享和協(xié)調(diào)。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念自制教具的設(shè)計(jì)要注意為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造“協(xié)作”與“會(huì)話(huà)”的機(jī)會(huì)。通過(guò)學(xué)習(xí)者對(duì)教具所展現(xiàn)的現(xiàn)象的協(xié)商與討論，相互啟發(fā)，取長(zhǎng)補(bǔ)短逐步達(dá)成對(duì)現(xiàn)象及原理的共識(shí)。在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計(jì)中筆者設(shè)計(jì)了多種操作方式，不同的操作會(huì)出現(xiàn)不同的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，包含的科學(xué)原理會(huì)因?yàn)閷W(xué)習(xí)者原有認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)的差異產(chǎn)生不同的理解結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中允許學(xué)習(xí)根據(jù)自己的想法進(jìn)行個(gè)性化的操作，再通過(guò)不同學(xué)習(xí)者之間對(duì)各自操作過(guò)程、操作結(jié)果進(jìn)行交流討論，對(duì)過(guò)集體的協(xié)作與會(huì)話(huà)探討現(xiàn)象背后的原理。為學(xué)習(xí)者的知識(shí)建構(gòu)創(chuàng)造“社會(huì)協(xié)商”的機(jī)會(huì)，完成知識(shí)社會(huì)性的建構(gòu)。

（四）重視操作與變式支持功能。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論重視實(shí)踐在學(xué)習(xí)過(guò)程的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為知識(shí)是有默會(huì)性的，建構(gòu)主義將知識(shí)分為“顯性知識(shí)”與“默會(huì)知識(shí)”，顯性知識(shí)關(guān)于事實(shí)和原理的知識(shí)，是可以用概念界定，用文本和語(yǔ)言傳遞的知識(shí)。而默會(huì)知識(shí)關(guān)于怎么想和怎么做的知識(shí)，是內(nèi)化于行動(dòng)中的知識(shí)。表現(xiàn)為理解或領(lǐng)悟，具有高度的情境性，是只可意會(huì)不可言傳的知識(shí)。研究表明，在人的生命周期內(nèi)要學(xué)習(xí)的默會(huì)知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于顯性知識(shí)，事實(shí)上，世界上根據(jù)就不存在純粹的明確的顯性知識(shí)。對(duì)于這種“默會(huì)知識(shí)”很難通過(guò)講授或閱讀的方式進(jìn)行傳遞，最有效的學(xué)習(xí)方法就是在實(shí)踐中學(xué)習(xí)。在實(shí)踐中學(xué)習(xí)者在觀察分析他人實(shí)踐行為的基礎(chǔ)上通過(guò)自己的切身的實(shí)踐操作來(lái)理解和感悟他人是“怎么想和怎么做”，并通過(guò)變式和反復(fù)實(shí)踐不斷豐富和加深對(duì)默會(huì)知識(shí)的掌握。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念自制教具的設(shè)計(jì)要注意為學(xué)習(xí)者提供參與和動(dòng)手的機(jī)會(huì)，并盡可能多的提供變式，讓學(xué)習(xí)者在實(shí)踐中把握知識(shí)，通過(guò)變式領(lǐng)悟知識(shí)的內(nèi)涵。在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計(jì)中注意到對(duì)虹吸現(xiàn)象多種具體場(chǎng)景的營(yíng)造，注意利用虹吸現(xiàn)象的多種影響因素的變化引發(fā)出各種結(jié)果的設(shè)計(jì)，提供了多種操作變式，并支持使用者對(duì)教具進(jìn)行拆卸和重組，還允許使用學(xué)習(xí)者在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中增添部件改變?cè)泄δ堋Ｈ缤ㄟ^(guò)改變虹吸管（L2）的下端出水口的高度會(huì)導(dǎo)致水流速度的變化，如果將虹吸管（L2）的下端出水口的高度提升到高于虹吸管（L1）所在的水盆中水面的高度，虹吸現(xiàn)象會(huì)中斷，甚至可能出現(xiàn)虹吸管（L2）的下端出水口所在容器的水被向上抽動(dòng)倒流的現(xiàn)象；如果提高或降低了虹吸管（L1）所在的水盆中水面高度也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似的或相反的現(xiàn)象；還可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中打開(kāi)水箱（T）的密封蓋（G）、將虹吸管（L1）提出水盆（W）或利用水箱（T）的密封蓋（G）多次按不相同的量排放虹吸管（L1）中的水等多種操作改變操作結(jié)果。在進(jìn)行靈活多樣的變式操作的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生分析這些操作為什么會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的現(xiàn)象，提出假設(shè)，然后再利用教具所提供的多種變式對(duì)假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)多種操作方式的變換，有利于學(xué)習(xí)通過(guò)實(shí)踐操作理解現(xiàn)象背后的原理，領(lǐng)悟知識(shí)的真諦，有利于默會(huì)知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握。

三、結(jié)語(yǔ)

教學(xué)中使用教具的目的是為學(xué)習(xí)者提供更多的感知材料，提高教學(xué)效果。隨著社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才需求的增加，社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)效率和規(guī)格提出了更高的要求。在這種形勢(shì)下，教具在教學(xué)系統(tǒng)中所扮演的角色也越來(lái)越重要。師生自制教具在作為產(chǎn)品化教具的一種補(bǔ)充方式的同時(shí)，更是一種富有創(chuàng)造性和實(shí)踐性的教與學(xué)方式。設(shè)計(jì)是制作優(yōu)良的教具的關(guān)鍵，優(yōu)良的教具設(shè)計(jì)需要先進(jìn)的教學(xué)理論的指導(dǎo)?；诮?gòu)主義學(xué)習(xí)理論的自制教具設(shè)計(jì)體現(xiàn)出重視學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)功能、重視知識(shí)線索的搭建功能、重視協(xié)作與交流的支持功能、重視操作與變式支持功能的特征，在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新能力、解決問(wèn)題的實(shí)踐能力方面具有積極作用。

【參考文獻(xiàn)】

［1］顧明遠(yuǎn).教育技術(shù)學(xué)與二十一世紀(jì)的教育［J］.中國(guó)電化教育，1995（8）

［2］張玉春.淺談自制教具在體育教學(xué)中的作用［J］.成才之路，2007（11）

［3］張文全，李振海.教具制作與使用［M］.長(zhǎng)春:東北師范大學(xué)出版社，2001:185

【專(zhuān)利項(xiàng)目】“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”已申請(qǐng)兩項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利，已獲實(shí)用新型專(zhuān)利授權(quán)（專(zhuān)利號(hào)：ZL201320232090.8），另一項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利目前已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)審查階段（申請(qǐng)?zhí)枺?0131010154877.1）

【基金項(xiàng)目】2013年廣西科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2013EA49026）

（責(zé)編黎原）

圖1一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具結(jié)構(gòu)示意圖

（一）重視情境的創(chuàng)設(shè)功能。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)知識(shí)的情境性，認(rèn)為一切知識(shí)都是在特定的社會(huì)文化背景下產(chǎn)生，只有在知識(shí)產(chǎn)生的特定情境中知識(shí)的意義才是確定的。一切脫離知識(shí)產(chǎn)生的社會(huì)文化背景的去情境化的知識(shí)都將成為“呆滯”的不具備實(shí)踐意義的“惰性知識(shí)”。只有在特定的知識(shí)情境中知識(shí)的意義建構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)，“真實(shí)”的情況是有效的意義建構(gòu)的必備條件，教學(xué)要將學(xué)習(xí)活動(dòng)置于真實(shí)的情境之中。

在進(jìn)行“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”設(shè)計(jì)時(shí)，筆者認(rèn)真考慮了如何通過(guò)這個(gè)教具為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)一個(gè)相對(duì)真實(shí)的問(wèn)題情境，把學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)置于真實(shí)的情境中。該教具首先創(chuàng)設(shè)了一個(gè)“水往高處流”的表面現(xiàn)象，給學(xué)習(xí)者造成與“水往低處流”的生活常識(shí)相悖逆的認(rèn)識(shí)沖突，激發(fā)學(xué)習(xí)者繼續(xù)探究其原因的興趣和需求。之后在教具中多處設(shè)置一些可改變狀態(tài)的閥門(mén)，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以營(yíng)造出“引不上山”、“從機(jī)動(dòng)車(chē)油箱中吸取燃油”等問(wèn)題情境，并可以模擬“虹吸管封閉不嚴(yán)”、“虹吸系統(tǒng)兩端液面高度達(dá)到同一水平面”以及“虹吸管變形”等情境。這一教具可以將學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)置身于解決真實(shí)問(wèn)題的情境之中，利用所學(xué)知識(shí)通過(guò)理論的推理、判斷，提出解決問(wèn)題方案，并利用這一教具進(jìn)行實(shí)踐的檢驗(yàn)，在相對(duì)真實(shí)的情境中加深對(duì)虹吸現(xiàn)象原理及其在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中應(yīng)用的學(xué)習(xí)與理解。

（二）重視知識(shí)線索的搭建功能。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)習(xí)的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者認(rèn)知變革與重組的過(guò)程，這種變革與重組是以原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在日常生活和之前的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)形成了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上形成的對(duì)事物的理解即“認(rèn)知圖式”在后續(xù)學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)作用。建構(gòu)主義認(rèn)為，當(dāng)學(xué)習(xí)者接觸到外部信息時(shí)總是試圖用原有的經(jīng)驗(yàn)去解釋新信息。如果學(xué)習(xí)者原有的經(jīng)驗(yàn)可解釋新的信息時(shí)，就會(huì)將其整合并納入到自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，這個(gè)過(guò)程就是皮亞杰所稱(chēng)的“同化”；當(dāng)學(xué)習(xí)者原有的經(jīng)驗(yàn)與新的信息相悖逆無(wú)法“容納”新信息時(shí)，學(xué)習(xí)者會(huì)主動(dòng)對(duì)自己原有的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正和變革，使其與被認(rèn)識(shí)的客體相適應(yīng)，這個(gè)過(guò)程即是皮亞杰所稱(chēng)的“順應(yīng)”。學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)在無(wú)數(shù)次的“同化”與“順應(yīng)”中完成變革、重組與升華。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念，自制教具的設(shè)計(jì)要注意為學(xué)習(xí)者提供新知識(shí)與“舊經(jīng)驗(yàn)”之間連接的橋梁，即想辦法為學(xué)習(xí)者提供一些新知識(shí)與原有認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)之間相聯(lián)系的感知材料，使新知識(shí)與原有知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，幫助和催化學(xué)習(xí)者從原有經(jīng)驗(yàn)背景出發(fā)進(jìn)行合乎邏輯的推理活動(dòng)，利用原有的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)（正確的、完善的前概念）解釋新知識(shí)，發(fā)生同化反應(yīng)，從原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中“生長(zhǎng)”出新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。

在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計(jì)中，筆者對(duì)虹吸管的整個(gè)回路采用了可遮擋方案，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)對(duì)虹吸回路的分段遮擋與顯示的方法，可以向?qū)W習(xí)者呈現(xiàn)生活中熟悉的多個(gè)場(chǎng)景，如利用圖1中的水盆（W）和虹吸管（L1）可以呈現(xiàn)“從機(jī)動(dòng)車(chē)油箱中吸取燃油”的場(chǎng)景；利用水箱（T）和虹吸管（L2）可以呈現(xiàn)“水往低處流”的場(chǎng)景；通過(guò)移除水箱（T）并將虹吸管（L1）和虹吸管（L2）直接連通可以呈現(xiàn)最基本的虹吸現(xiàn)象場(chǎng)景；還可以利用虹吸管與水盆直接創(chuàng)設(shè)靠吸氣的方式抽出水盆中的水的場(chǎng)景。這些場(chǎng)景中大部分與學(xué)習(xí)者的原有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)相一致，有的是學(xué)習(xí)者熟悉的或親身經(jīng)歷過(guò)或體驗(yàn)過(guò)的。利用教具學(xué)習(xí)者可以加深對(duì)與原有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)一致的知識(shí)的理解并可拓展其應(yīng)用范圍構(gòu)建出新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。利用本教具還可以呈現(xiàn)一些與學(xué)習(xí)者的先在認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)相悖逆的場(chǎng)景，如通過(guò)遮擋水箱（T）和虹吸管（L2）可創(chuàng)設(shè)出“水往高處流”的場(chǎng)景。而在學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中水只能往低處，什么時(shí)候水都是不可能向高處流的。對(duì)此學(xué)習(xí)者可以通過(guò)進(jìn)一步的操作，學(xué)習(xí)理解出現(xiàn)這種現(xiàn)象的真正原因和條件，并對(duì)原有認(rèn)知圖式進(jìn)行主動(dòng)的修正、完善或補(bǔ)充，促發(fā)順應(yīng)反應(yīng)。豐富原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)意義的深層建構(gòu)。

（三）重視協(xié)作與交流的支持功能。建構(gòu)主義重視協(xié)作與交流在學(xué)習(xí)過(guò)程的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為知識(shí)是有建構(gòu)性的。知識(shí)源于意義建構(gòu)，而意義建構(gòu)以是以學(xué)習(xí)者的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，由于學(xué)習(xí)者所處的自然與社會(huì)環(huán)境千差萬(wàn)別、生活與學(xué)習(xí)經(jīng)歷各不相同，由此造就了學(xué)習(xí)者的“先知、先見(jiàn)”各具特色。由于學(xué)習(xí)者意義建構(gòu)的先在基礎(chǔ)具有差異性和獨(dú)特性，造成學(xué)習(xí)者對(duì)同一事物及其過(guò)程意義建構(gòu)的結(jié)果呈現(xiàn)出個(gè)性化、多元化特征。如果每個(gè)認(rèn)識(shí)個(gè)體都只按照自己建構(gòu)的意義去認(rèn)識(shí)世界，將導(dǎo)致世界的不可知性。而事實(shí)并非如此，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在強(qiáng)調(diào)知識(shí)的建構(gòu)性的同時(shí)也強(qiáng)調(diào)知識(shí)的社會(huì)性。即雖然知識(shí)源于個(gè)體的意義建構(gòu)，個(gè)體的知識(shí)帶有“個(gè)人的、主觀的”的色彩。但知識(shí)是認(rèn)知主體對(duì)客觀事物的理解與反映，不是脫離客觀世界的主觀的東西。不同認(rèn)識(shí)個(gè)體的“個(gè)人的、主觀的”建構(gòu)成果中的客觀成分仍占主導(dǎo)地位，為了使認(rèn)知個(gè)體的“個(gè)人的、主觀的”知識(shí)獲得較為普遍的社會(huì)認(rèn)同，認(rèn)知個(gè)體之間必須經(jīng)過(guò)“協(xié)作”與“會(huì)話(huà)”這樣一個(gè)“社會(huì)協(xié)商”過(guò)程。即認(rèn)知主體將個(gè)體對(duì)知識(shí)意義建構(gòu)結(jié)果表達(dá)出來(lái)與其他社會(huì)成員進(jìn)行交流，在使自己的建構(gòu)結(jié)果得到其他社會(huì)成員評(píng)判、修正與接納的同時(shí)也對(duì)其他社會(huì)成員的建構(gòu)結(jié)果進(jìn)行評(píng)判、修正與接納，如此多次反復(fù)使知識(shí)意義不斷豐富和完善并實(shí)現(xiàn)知識(shí)意義的共享和協(xié)調(diào)。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念自制教具的設(shè)計(jì)要注意為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造“協(xié)作”與“會(huì)話(huà)”的機(jī)會(huì)。通過(guò)學(xué)習(xí)者對(duì)教具所展現(xiàn)的現(xiàn)象的協(xié)商與討論，相互啟發(fā)，取長(zhǎng)補(bǔ)短逐步達(dá)成對(duì)現(xiàn)象及原理的共識(shí)。在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計(jì)中筆者設(shè)計(jì)了多種操作方式，不同的操作會(huì)出現(xiàn)不同的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，包含的科學(xué)原理會(huì)因?yàn)閷W(xué)習(xí)者原有認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)的差異產(chǎn)生不同的理解結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中允許學(xué)習(xí)根據(jù)自己的想法進(jìn)行個(gè)性化的操作，再通過(guò)不同學(xué)習(xí)者之間對(duì)各自操作過(guò)程、操作結(jié)果進(jìn)行交流討論，對(duì)過(guò)集體的協(xié)作與會(huì)話(huà)探討現(xiàn)象背后的原理。為學(xué)習(xí)者的知識(shí)建構(gòu)創(chuàng)造“社會(huì)協(xié)商”的機(jī)會(huì)，完成知識(shí)社會(huì)性的建構(gòu)。

（四）重視操作與變式支持功能。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論重視實(shí)踐在學(xué)習(xí)過(guò)程的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為知識(shí)是有默會(huì)性的，建構(gòu)主義將知識(shí)分為“顯性知識(shí)”與“默會(huì)知識(shí)”，顯性知識(shí)關(guān)于事實(shí)和原理的知識(shí)，是可以用概念界定，用文本和語(yǔ)言傳遞的知識(shí)。而默會(huì)知識(shí)關(guān)于怎么想和怎么做的知識(shí)，是內(nèi)化于行動(dòng)中的知識(shí)。表現(xiàn)為理解或領(lǐng)悟，具有高度的情境性，是只可意會(huì)不可言傳的知識(shí)。研究表明，在人的生命周期內(nèi)要學(xué)習(xí)的默會(huì)知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于顯性知識(shí)，事實(shí)上，世界上根據(jù)就不存在純粹的明確的顯性知識(shí)。對(duì)于這種“默會(huì)知識(shí)”很難通過(guò)講授或閱讀的方式進(jìn)行傳遞，最有效的學(xué)習(xí)方法就是在實(shí)踐中學(xué)習(xí)。在實(shí)踐中學(xué)習(xí)者在觀察分析他人實(shí)踐行為的基礎(chǔ)上通過(guò)自己的切身的實(shí)踐操作來(lái)理解和感悟他人是“怎么想和怎么做”，并通過(guò)變式和反復(fù)實(shí)踐不斷豐富和加深對(duì)默會(huì)知識(shí)的掌握。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念自制教具的設(shè)計(jì)要注意為學(xué)習(xí)者提供參與和動(dòng)手的機(jī)會(huì)，并盡可能多的提供變式，讓學(xué)習(xí)者在實(shí)踐中把握知識(shí)，通過(guò)變式領(lǐng)悟知識(shí)的內(nèi)涵。在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計(jì)中注意到對(duì)虹吸現(xiàn)象多種具體場(chǎng)景的營(yíng)造，注意利用虹吸現(xiàn)象的多種影響因素的變化引發(fā)出各種結(jié)果的設(shè)計(jì)，提供了多種操作變式，并支持使用者對(duì)教具進(jìn)行拆卸和重組，還允許使用學(xué)習(xí)者在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中增添部件改變?cè)泄δ?。如通過(guò)改變虹吸管（L2）的下端出水口的高度會(huì)導(dǎo)致水流速度的變化，如果將虹吸管（L2）的下端出水口的高度提升到高于虹吸管（L1）所在的水盆中水面的高度，虹吸現(xiàn)象會(huì)中斷，甚至可能出現(xiàn)虹吸管（L2）的下端出水口所在容器的水被向上抽動(dòng)倒流的現(xiàn)象；如果提高或降低了虹吸管（L1）所在的水盆中水面高度也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似的或相反的現(xiàn)象；還可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中打開(kāi)水箱（T）的密封蓋（G）、將虹吸管（L1）提出水盆（W）或利用水箱（T）的密封蓋（G）多次按不相同的量排放虹吸管（L1）中的水等多種操作改變操作結(jié)果。在進(jìn)行靈活多樣的變式操作的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生分析這些操作為什么會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的現(xiàn)象，提出假設(shè)，然后再利用教具所提供的多種變式對(duì)假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)多種操作方式的變換，有利于學(xué)習(xí)通過(guò)實(shí)踐操作理解現(xiàn)象背后的原理，領(lǐng)悟知識(shí)的真諦，有利于默會(huì)知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握。

三、結(jié)語(yǔ)

教學(xué)中使用教具的目的是為學(xué)習(xí)者提供更多的感知材料，提高教學(xué)效果。隨著社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才需求的增加，社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)效率和規(guī)格提出了更高的要求。在這種形勢(shì)下，教具在教學(xué)系統(tǒng)中所扮演的角色也越來(lái)越重要。師生自制教具在作為產(chǎn)品化教具的一種補(bǔ)充方式的同時(shí)，更是一種富有創(chuàng)造性和實(shí)踐性的教與學(xué)方式。設(shè)計(jì)是制作優(yōu)良的教具的關(guān)鍵，優(yōu)良的教具設(shè)計(jì)需要先進(jìn)的教學(xué)理論的指導(dǎo)。基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的自制教具設(shè)計(jì)體現(xiàn)出重視學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)功能、重視知識(shí)線索的搭建功能、重視協(xié)作與交流的支持功能、重視操作與變式支持功能的特征，在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新能力、解決問(wèn)題的實(shí)踐能力方面具有積極作用。

【參考文獻(xiàn)】

［1］顧明遠(yuǎn).教育技術(shù)學(xué)與二十一世紀(jì)的教育［J］.中國(guó)電化教育，1995（8）

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［3］張文全，李振海.教具制作與使用［M］.長(zhǎng)春:東北師范大學(xué)出版社，2001:185

【專(zhuān)利項(xiàng)目】“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”已申請(qǐng)兩項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利，已獲實(shí)用新型專(zhuān)利授權(quán)（專(zhuān)利號(hào)：ZL201320232090.8），另一項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利目前已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)審查階段（申請(qǐng)?zhí)枺?0131010154877.1）

【基金項(xiàng)目】2013年廣西科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2013EA49026）

（責(zé)編黎原）