基于建构主义学习理论的物理教学研究

Piaget等人建并发展的建构主义学习论提供了一种有别于传统学习理论的全新学习理论．传统学习观念认为学习过程建立在单纯的教师传一学生受的基础上，忽略了学习主体的主动性和创造性．建构主义学习理论认为学习过程不是学习者被动地接受知识，而是学习者积极地参与建构知识的过程．本文在建构主义学习理沦基础上二，对中学物理教学中如何渗透建构主义学习理论进行了理论研究，结合我们的教学经验提出可操作的教学策略．

　　长期以来受传统教育思想的影响，教师为主体的教学模式被许多教师认可和接受．传统学习观念认为，教学过程就是单纯的教师传、学生受的过程，学习就是学生在老师的指导下复制前人的知识，模仿他人的技能的过程．建构主义学习理论认为学习过程不是学习者被动地接受知识，而是学习者积极地参与建构知识的过程．作为一种新的学习理论，建构主义学习理论有许多派别，尽管这些派别的理论见解存在分歧，但有一点得到了认同，即学习知识不是直接的、确认式的接受，而是在模仿基础上重建的过程．本文拟在建构主义学习理论的基础上，结合我们的教学经验，对渗透建构主义学习理论的中学物理教学进行初步的理论分析，并提出一些切实有效的教学策略．

　　1　建构主义学习理论

　　瑞士心理学家PiagetJ是建构主义学习理论的最早提出者．基于儿童的心理发展的特点，Piaget提出了发生认识论，坚持从内因和外因相互作用的观点来研究儿童的认知发展．Piaget认为，儿童是在与周围环境相互作用的过程中，逐步建构起关于外部世界的知识，从而使自身认知结构得到发展．建构主义学习理论认为学习的实质就是主客体双向建构的过程，知识既非来自主体，也非来自客体，而是在主体与客体之间的相互作用过程中建构起来的．一方面，新经验要获得意义需要以原来的经验为基础；另一方面，新经验的进入又会使原有的经验发生一定的改变，使它得到丰富、整或改造，这就是双向的建构过程．

　　基于Piaget的建构主义理论，Kemberg O，SteinbergRJ和Katz D以Vygotsky L S．分别对构建主义学习理论进行了进一步的发展和完善．Kemberg在认知结构的性质与认知结构的发展条件等方面作了进一步的研究；Steinberg和Katz等人则强调了个体的主动性在建构认知结构过程中的关键作用，并对认知过程中如何发挥个体的主动性做了认真的探索．Vygotsky则提出了文化融合与内化的观点，强调认知过程中学习者所处的社会文化历史背景的作用，强调个体的学习是在一定的历史、社会文化背景下进行的，社会可以为个体的学习发展起到重要的支持和促进作用．Vygotsky并提出了“最近发展区”的理论．该理论将个体发展分为现实的发展水平和潜在的发展水平．现实的发展水平即个体独立活动所能达到的水平，而潜在的发展水平则是指个体在成人或比他成熟的个体的帮助下所能达到的活动水平，这两种水平之间的区域即ZPD．ZPD理论揭示了学习的本质特征不在于通过训练、强化而形成的心理机能，而在于激发、形成尚未成熟的心理机能．以上所有研究都使建构主义理沦得到进一步的发展和完善，为实际应用于教学过程奠定了理论基础．

建构主义学习理论主要有以下基本观点．

第一，建构主义的辩证唯物主义知识观．知识不是对现实绝对准确的表征，只不过是人们对目前客观世界的一种解释、假设或假说．知识不是问题的最终答案，它必将随着人类的进步而不断地变革、升华和被改写，出现新的解释和假设．知识也并不能提供解决任何活动或问题的实用方法．

第二，建构主义的构造学习观．人的认识本质是主体的构造过程，所有的知识都是主体自己的认识活动的结果．主体将自己的经验与感知相比较，而后内化为自己的理解．建构主义学习理论认为学习环境包括四大要素：①情境．学习环境中的情境必须有利于学生对所学内容的意义建构，必须有利于学生理解问题的来龙去脉．②协作．协作对学习资料的搜集与分析、假设的提出与验证、学习成果的评价直至意义的最终建构均有重要作用．③会话．会话是达到意义建构的重要手段之一．学小成贝之间必须通过会话确定如何完成规定的学习任务的计划．④意义建构．这是整个学习过程的最终目标．在学习过程中构建意义是对当前学习内容所反映的事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间的内在联系达到较深刻的理解．

第三，建构主义的组织教学观．建构主义认为教师不是单纯的知识的呈现者和传递者，教师应该重视学生对各种表象的反馈信息，了解学生的看法，洞察学生这些想法的由来．教师应以学生的反馈信息为依据，引导学生丰富或调整自己的理解．教师应是学生主动建构意义的合作者、促进者、和帮助者，是整个教学过程的组织者、指导者和协调者．教学不是知识的传递，而是知识的处和转换．建构主义把教学看成是一种培养学生主体性的创造活动．学生是教学活动的积极参与者和知识的积极建构，建构主义要求在教学活动中尊重学生的主体地位，发挥学生的自觉性、主动性和创造性，不断提高学生的主体意识和创造力，最终使学生成为能自我教育的社会主体．

2 建构主义学习理论与中学物理教学

基于以上对建构主义学习理论的分析，我们可以初步得到以下两点结论:①知识不是单纯地通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情景下与其他人(包括教师和学习伙伴)协作，利用必要的学习资源通过意义建构的方式获得的.②“情景”、“协作”、“会话”和“意义建构”是理想的学习环境中必须具备的四大要素.建构主义的教学模式应该以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用.教师应利用情景、协作、会话等教学环境要素，充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对知识的意义建构的目的.

　　在中学物理教学过程中可从以下四个方面来渗透建构主义学习理论.
第一，根据Vygotsky的ZPD理论，合理而且恰当地制定教学目标.教学目标应着重使学生形成对知识系统深刻理解.这就要求，学习过程不能仅仅局限于教科书，不能只记住一些概念、原理或只能应付教科书上的一些习题.通过学习过程学生获得的知识应该是结构化的、整合的，而不是零碎的、片面的.中学物理教学之初，要使学生对简单物理知识，物理现象形成多角度的、丰富的理解，从而使他们在面对新问题时，能灵活利用这些基本知识点去形成解决各种问题的程序，解释新现象，想出好办法.例如:初中参照物的教学，就不应让学生背概念，而应该使学生能分析诸如同步地球卫星绕地球一周用多少时间的问题.还有一此是学生自己提的问题.教师要注意的是，使学生深刻地理解知识并不是要让他们学习更多更难、更深的内容，例如在简单的运动这一章中，给学生过多过难的计一算题是不适宜的，这不仅会打击学生的学习积极性，过早地产生畏难心理，而且会模糊物理学习的最终目的.教学要的是提高学习的质量，使学生建构真正的、有效的知识.

　　第二，教学过程是引导学生进行高级思维活动来解决问题的过程闭教师要引导学生不断思考，不断地对各种信息和观念进行加工和转换，通过新、旧知识经验的相互融合完成对知识的建构.在教学过程中，必须确立学生学习的主体地位，这一过程可以通过将面向结论的学习转变为面向过程的学习来实现.在面向过程的学习中，教师要系统地展示知识的发生和发展过程，留给学生充分的时问和空间进行最大限度的自主学习.我们在中学物理教学实践中的方法主要有如下几种:

　　1)创设生活情境，唤起学生的生活体验，加速学生感性认知与理性认知的融合，加速知识的内化过程.中学物理教学中的许多内容是从实际生活中归纳出来的，很多都有生活原型.在诸如此类知识点的教学过程中，可以利用逆向思维，反过来虚拟一个发生这类现象时的情境.引导学生回忆日常生活的所见所闻创设情境，利用生活中的亲身体验，寻找理解概念的捷径.如在讲授物体的惯性时，通过唤醒学生乘坐巴士时，巴士突然启动和紧急刹车时的感受，可体验”物体保持原来运动状态”的含义，使学生对惯性的理解更为深刻，更为确切.

　　2)对教科书中的实验进行筛选，结合学生的认知水平和操作技能将部分演示实验改为学生实验，或者改为师生互动式实验，让学生在实验过程中去体验和感悟.观察和实验是物理学的两个基本研究方法，也是物理教学的两个重要的基本方法然血实验教学在具体操作过程中却存在很大难度，其中有诸多主客观原因，其中实验教学策略的缺乏是实验教学操作难度大的主要原因我们在教学过程中发现师生互动式实验可以有效提高学生认知水平和操作技能.师生互动式实验结合演示实验和学生实验的特点，教师通过演示实验创设实验认知环境并贯穿整个师生互动实验的始终.教师通过选择实验节点适当折停实验，并在此设置疑问，由学生进行小组讨论解决该节点的问题并进行实际的实验验证在学生分组讨论并通过实验验证的过程中教师必须注意以下几点:①教师必须向学生交代清楚该节点要解决的问题，避免学生盲目地，甚至混乱地进行活动.②在学生分组讨论并进行实验过程中，教师不得参与任何小组的讨论，真正把课堂还给学生③对于学生的疑问，教师要迅速地进行识别、归纳、分类然后进行统一的讲解，不可对小组单独辅导，创设公平公正的课堂秩序.④教师必须对学生的实验结果进行评价，分析误差原因，提出改进策略.⑤教师可以根据实验结果评选最优小组，选择该小组的代表进行实验方法的说明，并及时进行纠正与鼓励.通过我们的课堂实践证明，师生互动式实验教学模式能够有效地激发学生的实验兴趣，对建构学生的知识体系具有较强的促进作用.

　　3)充分利用电脑软件来创设情境、进行协作和会话交流随着计算机技术的飞速发展，计算机与教学的关系越来越密切.在传统教学模式中，计一算机软件作为一种辅助教学工具成为教师传播知识的方法和手段.在建构主义的教学模式中，计算机软件不再是单纯的教师教学工具，而演化为学生主动学习、协作式探索的认知1具.传统教学模式中，使用频率较高计算机软件主要有演示软件Microsoft Powerpoint，交互式软件Macromedia Authorware，二维动画设计软件Adobe Flash等.在构建主义学习理论的影响下，更加注重培养学生互动性探索能力的交互式仿真软件得到了越来越多的重视.可以实现以上功能的软件主要有Delphi , Matlab GUI，Visual C等.我们在教学实践中发现，Mathworks公司开发的Matlab软件中的GUI ( Graphic UserInterface)日可以整合多参数的仿真，并能有效嵌人多种脚本程序和多媒体信息，具有相当友好的人机交互界面.我们利用该软件设计开发对万有引力定律的探究性人机交互界面，可以利用控制变量法对各参数的影响进行高精度仿真，同时实时显示天体运行状况极其轨道形状.经实践证明，该方法能够生动直观地向学生展示物理原理的数量关系，加快学生的认知过程.

　　第三，紧紧围绕学生知识建构过程，创建广义的互动协作环境‘我们所主张的广义互动协作有两个方面的含义.一方面，广义的互动应该以师生互动为基础.所谓师生互动，指的是师生之间相互作用和相互影响，师生相互交流与相互影响.师生交流的内容不仅包括认知信息方面交流，还包括情感信息的交流与互动我们在教学中发现，针对中学物理教学，师生之间的感情因素起着相当重要的作用.教师的亲和力在很大程度上决定了学生的学习效果.另一方面，广义的互动应该以学生之间的互动为主.所谓学生之间的互动，指的是学生之间的相互作用和影响，包括分组讨论、相互评论、相互鼓励、互助互学等合作互助，以建立合作与竞争的关系.我们在课堂教学中发现，教师要根据中学生心理发展的特点对学生互动进行适当的指导，以保证其正确有效的发展方向.

　　第四，重视学生知识建构过程中，物理环境对不同个体影响的差异，因势利导，促进学生正确物理认知的建构过程.在建构主义教学中，学生可以利用的信息资源相当丰富，这对学生的思考和探究活动起到强有力的支持作用.对中学生来说他们的物理知识其实并不为零，而是在学习物理课之前他们就已经有一定的感性认识，这些认识有些是正确的，起积极作用，而有些是不正确的、模糊的起负面消极作用，例如:对于简单运动学生是有认识的，即物体移动就是运动，所以他们对机械运动的概念比较容易接受，这是环境的正面影响.然而，由生活常识，学生却习惯地认为树木、房屋是不动的，所以对运动的相对性以及参照物选择就比较难接受，这是环境的负面影响我们要做的就是因势利导在学生与环境的相互作用中，强化环境的正面影响，克服和消除负面影响.实践证明，正面影响的强化，负面影响克服，都必须是学生主体自主的活动.教师可根据学生个体的差异采取适当的方式方法进行引导，以加速学生知识的建构过程.

　　3　结论

　　我们对建构主义学习理论的起源和发展现状进行了简要综述，并对建构主义学习理论的基本观点进行了简要阐述.对在中学物理教学过程中如何渗透建构主义学习理论做了初步的探讨，结合我们的教学经验提出了一些可行的教学策略，首次提出师生互动式的实验教学模式，首次提出基于Matlab GUI的人机交互式物理模型仿真的教学方法.本文对建构主义的学习和教学理论的探讨以及发挥物理学科教学在提高学生素质中的作用具有重要的理论及实践意义.
 

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