羅軍兵

(1. 西南大學(xué)科學(xué)教育研究中心,重慶　400715；2. 安順學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院,貴州　安順　561000)

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布魯納認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論對高中物理常見力教學(xué)的啟示①

羅軍兵1,2

(1. 西南大學(xué)科學(xué)教育研究中心,重慶400715；2. 安順學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院,貴州安順561000)

三種常見力的教學(xué)是高中物理教學(xué)的基礎(chǔ),其中包含著紛繁復(fù)雜的知識點(diǎn),往往給教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”都帶來了很大的困擾.布魯納的認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論強(qiáng)調(diào)教學(xué)要讓學(xué)生積極、主動地去掌握學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)具有整體性、聯(lián)系性、層次性等特性,教師在三種常見力的教學(xué)中應(yīng)體現(xiàn)這些特性.

布魯納;認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論;高中物理;三種常見力

布魯納認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為人們同周圍環(huán)境的所有相互作用，都涉及與現(xiàn)有類別相關(guān)的刺激,據(jù)此構(gòu)成編碼系統(tǒng),形成了人的內(nèi)在認(rèn)知結(jié)構(gòu).如果輸入刺激與人們已有的類別全然無關(guān),它們是很難被加工的.學(xué)生的學(xué)習(xí)就是不斷地對信息進(jìn)行分類和組合,輸入到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中,使他們的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不斷地形成和改變.由此可見,理解學(xué)科結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu)對學(xué)生的學(xué)習(xí)特別重要,布魯納強(qiáng)調(diào)“不論我們教什么學(xué)科,務(wù)必使學(xué)生理解各門學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)”.任何一門學(xué)科都由一系列的知識碎片組成,要使學(xué)生對信息進(jìn)行積極的加工,使其與已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)生聯(lián)系,而不是成為被動的知識接受者,教師必須幫助、指導(dǎo)學(xué)生對學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行理解加工,而不是照本宣科,我國新課程改革也強(qiáng)調(diào)課程實(shí)施過程中教師主動性、能動性的發(fā)揮.重力、彈力、摩擦力這三種力是高中物理最常見的三種力,對它們的教學(xué)是高中物理力學(xué)模塊教學(xué)的基礎(chǔ),也對高中物理其它模塊的教學(xué)有重要影響.因此,學(xué)生剛進(jìn)入高中階段就要進(jìn)行這三種常見力的學(xué)習(xí),而這三種常見力涉及的知識點(diǎn)數(shù)量繁多,教師在進(jìn)行教學(xué)時,需要幫助、指導(dǎo)學(xué)生對其進(jìn)行理解、加工,構(gòu)建相應(yīng)的認(rèn)知結(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)有效教學(xué).

1　三種常見力的教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)整體性

布魯納認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論所強(qiáng)調(diào)的要理解、掌握學(xué)科基本結(jié)構(gòu),不是各知識點(diǎn)、單元的簡單的堆積,而是一個具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng).這個系統(tǒng)由若干個大系統(tǒng)和小系統(tǒng)組成,這里的大系統(tǒng)和小系統(tǒng)都是相對的,如就高中物理學(xué)科的所有教學(xué)內(nèi)容而言,它是一個大系統(tǒng),力學(xué)部分的教學(xué)內(nèi)容就是一個小系統(tǒng),而相對于力學(xué)中的某一模塊教學(xué)內(nèi)容,力學(xué)部分的教學(xué)內(nèi)容則變成大系統(tǒng),不管是大系統(tǒng)還是小系統(tǒng)都是具有一定結(jié)構(gòu)的,都具有整體性.三種常見的力作為高中物理力學(xué)中的一個小系統(tǒng),也有其特定的結(jié)構(gòu),也具有整體性,因此對三種常見力的教學(xué)必須從整體上考慮,進(jìn)行整體教學(xué).

一方面,要對三種常見力的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行理解、分析,把握其整體知識結(jié)構(gòu).三種常見力的教學(xué)內(nèi)容在高中物理教材中是分三節(jié)內(nèi)容，按重力、彈力、摩擦力的順序呈現(xiàn)的,是符合教材體系結(jié)構(gòu)的,有其合理的一面.但在實(shí)際教學(xué)中教師如果將這三種常見力的教學(xué)內(nèi)容放在一起去理解、分析,會發(fā)現(xiàn)他們有共同的結(jié)構(gòu)體系,如三種常見力的

教學(xué)內(nèi)容都可按照概念、產(chǎn)生條件和力的三要素等主線遞進(jìn)展開,如圖1所示是以彈力為例，按照三條主線展現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容.

圖1

對三種常見力的教學(xué)要從整體上進(jìn)行設(shè)計(jì)，如課時上如何進(jìn)行協(xié)調(diào)分配？各維度、各層次教學(xué)目標(biāo)如何整體設(shè)定,是直線遞進(jìn)式還是螺旋上升式設(shè)定？教學(xué)內(nèi)容如何整體處理得詳略得當(dāng),互補(bǔ)鞏固加深？教學(xué)過程如何在整體上前后照應(yīng)、高效開展？總之,只有將三種常見力作為整體進(jìn)行教學(xué),才能合理處理教學(xué)內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo).

2　三種常見力的教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)相互聯(lián)系性

布魯納的認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論所強(qiáng)調(diào)的學(xué)科基本結(jié)構(gòu)中的各個結(jié)構(gòu)、要素不是相互孤立的,而是相互聯(lián)系的.如在三種常見力的知識結(jié)構(gòu)體系中,不僅在各個小結(jié)構(gòu)內(nèi)部各要素之間存在相互聯(lián)系，在如圖1展示的彈力小結(jié)構(gòu)中,三條主線之間并不是相互獨(dú)立的:彈力的產(chǎn)生條件可由彈力的概念引出、三要素與產(chǎn)生條件又是密切相關(guān)等等,而且各個小結(jié)構(gòu)之間也存在著緊密聯(lián)系，如物體間存在彈力是產(chǎn)生摩擦力的必要條件,在一定條件下彈力大小可以等于物體的重力等等,也就是說它們之間形成了縱橫交錯、彼此緊密聯(lián)系的網(wǎng)狀知識結(jié)構(gòu).而在教學(xué)實(shí)踐中,教師往往將知識點(diǎn)從學(xué)科知識結(jié)構(gòu)、單元中分離出來,呈現(xiàn)割裂狀態(tài)、點(diǎn)狀分布,使其從學(xué)科知識結(jié)構(gòu)體系中孤立出來,也失去了與結(jié)構(gòu)體系中其他知識的聯(lián)系,這就使學(xué)生感到知識的雜亂無序,不利于學(xué)生相關(guān)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建構(gòu).

三種常見力的教學(xué)涉及多方面的聯(lián)系,如教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生生活的聯(lián)系、三種常見力知識與相關(guān)學(xué)科知識的聯(lián)系等,而三種常見力的各知識點(diǎn)之間的聯(lián)系也是教學(xué)過程中要處理好的重要方面.三種常見力的各知識點(diǎn)之間的聯(lián)系不僅包括重力、彈力、摩擦力等各小結(jié)構(gòu)內(nèi)的知識教學(xué)聯(lián)系,也包括各小結(jié)構(gòu)彼此之間的教學(xué)聯(lián)系,這種教學(xué)聯(lián)系可通過分化與集中、承前與啟后、綜合與貫通等方式進(jìn)行.如在進(jìn)行三種常見力的教學(xué)時,教師需要指導(dǎo)、幫助學(xué)生對重力、彈力、摩擦力的知識進(jìn)行分析、歸納,尋找各知識之間的聯(lián)系與區(qū)別,對其進(jìn)行歸類,進(jìn)而構(gòu)建具有內(nèi)在邏輯聯(lián)系的三種常見力的知識結(jié)構(gòu)體系.再如,在進(jìn)行摩擦力產(chǎn)生條件的教學(xué)時,要與已學(xué)過的彈力產(chǎn)生條件聯(lián)系,指出彈力和摩擦力產(chǎn)生條件的關(guān)系，在進(jìn)行三種常見力的三要素教學(xué)時,要有意識地將它們放在一起，通過比較的方法進(jìn)行教學(xué).

3　三種常見力的教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)層次性

布魯納認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論的學(xué)科知識結(jié)構(gòu)中的各知識點(diǎn)、各單元并不都是在一個水平上的,而是具有層次性的.學(xué)科知識是具有內(nèi)在邏輯一致性的統(tǒng)一體,這些知識之間存在抽象性、概括性和包攝性高與低的關(guān)系,也就是存在上位知識與下位知識的關(guān)系,也正是在此基礎(chǔ)上,奧蘇貝爾在上世紀(jì)六、七十年代提出了先行組織者的概念.以物理概念為例,物理概念是物理學(xué)科知識結(jié)構(gòu)體系的核心要素,它按照抽象概括程度由高到低分為學(xué)科核心概念、主題核心概念、重要概念和基礎(chǔ)概念等層次,這很好地說明了學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的層次性及其內(nèi)在的邏輯關(guān)系.

三種常見力的知識結(jié)構(gòu)的層次性要求對三種常見力進(jìn)行教學(xué)時,要將三種常見力的上位知識逐層解構(gòu),要使學(xué)生理解上位知識必須使學(xué)生掌握下位知識.如在圖1中,要講解彈力的概念,必須讓學(xué)生明白形變的知識,而要使學(xué)生明確認(rèn)識形變的知識,就要讓學(xué)生理解彈性形變和非彈性形變概念,同樣要講解清楚彈性形變的概念,就要講解清楚彈性限度的概念；再如,在講解滑動摩擦力的大小計(jì)算公式Ff=μFN時,要讓學(xué)生理解Ff就要講解清楚μ和FN,即講解清楚什么是動摩擦因數(shù)、什么是正壓力,它們的大小受哪些因素影響.當(dāng)然,學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的層次性并不是說一定要先講解下位知識再講解上位知識,因?yàn)橐恍┥衔恢R涉及到的相關(guān)知識學(xué)生可能已經(jīng)具備,這時先講上位知識學(xué)生也可以理解.因此,先講上位知識還是先講下位知識要根據(jù)學(xué)生已有的知識經(jīng)驗(yàn)與待講解的知識本身特點(diǎn)而定,如圖1中,對形變概念進(jìn)行講解時,就不必要先講解彈性形變、非彈性形變概念,因?yàn)槔斫庑巫兏拍钏璧男螤詈腕w積這些相關(guān)知識已經(jīng)具備.但是,根據(jù)學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的層次性要求,教學(xué)中要使學(xué)生全面、深入地理解上位知識,必須先讓學(xué)生理解、掌握下位知識.

4　三種常見力的教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)參與性

布魯納的認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論指出學(xué)生對學(xué)科基本結(jié)構(gòu)的理解、對認(rèn)知機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的構(gòu)建不是外在強(qiáng)加的,而是要學(xué)生主動對信息進(jìn)行理解、加工、建構(gòu)的,需要學(xué)生全面參與到教學(xué)過程中來.為此,布魯納提出發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí),他強(qiáng)調(diào)教學(xué)要注重學(xué)習(xí)的過程,而不僅僅是學(xué)習(xí)的結(jié)果,我們教一門學(xué)科,不是要建造一個活著的小型藏書館,而是要讓學(xué)生自己去思考,參與知識獲得的全過程.

在進(jìn)行三種常見力的教學(xué)時,教師同樣需要使學(xué)生積極、主動地參與到教學(xué)過程中來,并通過指導(dǎo)、幫助學(xué)生使其對三種常見力的知識進(jìn)行分化、提煉與概括,理解三種常見力的知識結(jié)構(gòu),并通過學(xué)生的自組織活動將三種常見力的知識納入到學(xué)生自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中.這就需要在進(jìn)行三種常見力的教學(xué)時,一方面,教師要采用自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)等方式,給學(xué)生創(chuàng)造一種學(xué)生能夠獨(dú)立探究的情境,而不是給學(xué)生提供三種常見力的現(xiàn)成知識.如讓學(xué)生自己去體驗(yàn)感受重力大小及方向、彈力與摩擦力的產(chǎn)生,通過學(xué)生的自主探究活動,可以使學(xué)生在行為、思維及情感等各方面全面參與到教學(xué)過程中來.另一方面,要調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)三種常見力的內(nèi)部動機(jī),使學(xué)生積極、主動地參與到教學(xué)過程中來.內(nèi)部動機(jī)是促進(jìn)人的行為的內(nèi)部動力,要使學(xué)生積極、主動地參與到教學(xué)過程中,教師必須要激發(fā)學(xué)生的內(nèi)部動機(jī).布魯納也特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生內(nèi)部動機(jī)的形成,他的發(fā)現(xiàn)教學(xué)法就有利于激勵學(xué)生的好奇心,促進(jìn)學(xué)生內(nèi)部動機(jī)的形成.在進(jìn)行三種常見力的教學(xué)時,除了教學(xué)方式上要有利于激起學(xué)生的好奇心外,也要將三種常見力的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的生活實(shí)際緊密聯(lián)系,來激發(fā)學(xué)生的好奇心、求知欲,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)三種常見力的內(nèi)部動機(jī).如將三種常見力的教學(xué)內(nèi)容與重力的方向豎直向下在建筑上的應(yīng)用、射箭時弓弦的形變對箭的彈力影響、摩擦力的存在對我們走路和拿起重物的作用等日常生活常見的一些現(xiàn)象密切聯(lián)系在一起,可以使學(xué)生感到常見力的教學(xué)內(nèi)容是熟悉的、有用的,進(jìn)而引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,激起他們的好奇心、求知欲,使學(xué)生能夠積極、主動地參與教學(xué)過程.

5　結(jié)語

總之,教師從整體性、聯(lián)系性、層次性和學(xué)生的參與性等方面來處理三種常見力的教學(xué)問題,可以使學(xué)生更好地理解、掌握三種常見力的知識結(jié)構(gòu),進(jìn)而使三種常見力的知識更容易理解掌握,也有利于對常見力的記憶保持、學(xué)習(xí)遷移，能夠縮小其中“高級”知識和“初級”知識間的間隙.另外,強(qiáng)調(diào)知識結(jié)構(gòu)的整體性、聯(lián)系性、層次性和學(xué)生的參與性等,也有利于培養(yǎng)學(xué)生在關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、抽象擴(kuò)展結(jié)構(gòu)水平上去分析和解決問題的能力,即有利于培養(yǎng)學(xué)生高層次思維能力.

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①本文系2013年度重慶市人文社會科學(xué)重點(diǎn)研究基地重點(diǎn)項(xiàng)目“高考與高中理化生新課程的適切性研究”(項(xiàng)目批準(zhǔn)號:13SKB028)的研究成果之一.