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关于物理探究式教学的理论基础

谢本勋

（德阳市衡山路学校理综教研组四川德阳618000）

【摘要】物理新课程提倡的科学探究学习包含了对科学知识的理解,科学探究技能的训练,科学情感态度和价值观的培养等多重任务.由此决定了“探究式教学实际上是一种精心设计的教学活动”,本人对物理探究式教学设计理论进行了学习和初步探究,其目的是使我们不仅知道应如何进行探究式教学设计,而且能理解为什么要这样设计,最终使自己的探究式教学设计从自发走向自觉.

【关键词】物理；探究；理论；初探

About the physical theory of inquiry teaching thinking

Xie Ben-xun

【Abstract】New Physics Curriculum advocated scientific inquiry learning includes knowledge and understanding of science, scientific inquiry skills training, scientific cultivation of emotional attitudes and values, such as multiple tasks. Which determines the "inquiry-based teaching is actually a well-designed learning activities," I designed the physical theory of inquiry teaching and learning preliminary inquiry, its purpose is to enable us not only to know how they should be inquiry-based instructional design, and to understand why this design, and finally to design their own inquiry teaching from spontaneous to conscious.

【Key words】Physics； Inquiry； Theory； Discussion

在当前的新课程改革推进的进程中,与教学相关的教育心理学正在发生一场革命,人们对它的叫法不一,但更多地将它称为建构主义的学习理论.

一建构主义学习理论

物理探究教学设计的理论基础就是建构主义学习理论：

(一)建构主义理论发源：

建构主义理论起源于瑞士心理学家皮亚杰提出的儿童认知发展学说.皮亚杰以内因和外因相互作用的观点来研究儿童的认知发展,认为儿童是在与周围环境相互作用的过程中,慢慢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.在这里皮亚杰使用了三个最重要的概念：“认知结构”,“同化”与“顺应”.

认知结构是指个体观念的全部内容与组织.它是影响新的意义学习与保持的关键因素,决定着学习者进行意义建构成功与否的关键.皮亚杰认为,教学的主要任务是“促使学生认知结构的转化”.而认知结构的转化是通过“同化”与“顺应”来实现的.

同化指的是学习者把外部环境中的有关信息吸收,纳入到自己的原有认知结构中的过程.学习者总是试图用原有的认知结构去同化新事物,若能解释新的东西,便能得到暂时的认知平衡.

顺应是指当原有的认知结构己不能同化新的知识,学习者便通过改变,调整和重组原有认知结构或创立新的认知结构,以“顺应”现实世界.

由此可知,“同化”是认知结构数量的改变,是一个量变的过程,而“顺应”则是认知结构性质的改变.学习者的认知结构是通过同化与顺应的过程慢慢建构起来的,并在与外部环境的平衡与不平衡的循环中不断丰富和发展.

建构主义在传承认知理论的基础上提出,认知不能简单地通过教师传授得到,而是每一个学生在一定情境下,借助其他人如老师和同学的帮助,利用必要的学习资料,通过人际间的协作活动,依据己有的知识和经验主动地加以意义建构.因此,“情境”,“协作”,“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素.

情境教学应在真实或模拟真实的情境中进行,以利于学生对所学内容的意义建构,我们应把情境创设看作是教学设计的最重要的内容之一.建构主义认为学习总是与一定的社会文化背景（情境）相联系的,在实际情境下进行学习,可以使学习者能利用自己原有认知结构中的有关经验去同化当前学习到的新知识,从而赋予新知识以某种意义,如果原有经验不能同化新知识,则要引起顺应过程,对原有认知结构进行改造与重组,才能通过同化与顺应达到对新知识意义的建构.

协作与交流学习者与他人（学习伙伴,老师,家长）之间的协作与交流发生在学习过程的始终,是促进意义建构不可缺少的环节,从问题的提出,原因的假说,资料的收集与分析,结果的论证以及学习成果评价,学习伙伴之间的协作与交流均具有重要作用.建构主义认为,学习者与周围环境的交互作用,对于学习内容的理解起着关键性的作用,这是建构主义的核心概念之一,学生在教师的组织和引导下一起讨论和交流,共同建立起学习群体,并成为其中的一员,在这样的群体中,共同批判地考察各种理论,观点,信仰和假说,进行协商和辩论,先内部协商,然后再相互协商,对当前的问题摆出自己的看法,论据及有关材料,并对别人的观点做出分析和评论,通过这样的协作学习环境,学习者群体思维与智慧就可以被整个群体所共享,整个学习群体共同完成对所学知识的意义建构,而不是其中的某一个或某几个学生完成意义建构.

意义建构所要建构的意义是指事物的性质以及事物之间的内在联系和规律,在学习过程中帮助学生建构意义,就是要帮助学生对当前学习内容所反应的事物的性质,规律达到深刻的理解,这种理解在大脑中长期存储形式就是认知结构.

(二)建构主义的主要观点

建构主义认为,学习是学习者在一定的情境（社会文化背景）下,借助他人的帮助,利用必要的学习资源,通过学生主动地意义建构的方式而获得,学生从原有的认知结构转化为新的认知结构.关于学生的角色,建构主义认为,学习者不是知识的被动接受者,而是知识的主动建构者,外界的信息只有通过学习者的主动建构才能变成自身的知识,这就要求学生：1在学习的过程中用探究的方法去建构知识的意义,2将新旧知识联系起来,并对这种联系加以认真思考,3在学习过程中与他人进行协作,交流,从而促进意义建构.关于教师的角色,建构主义认为,教师的角色应从以教授知识为主转变为以指导学生的学习为主,成为学生建构意义的指导者,促进者.教师的作用体现在：1激发学生兴趣,帮助学生形成持久的学习动机,2通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间的线索,帮助学生建构当前所学知识的意义,3组织协作学习,并对协作学习过程进行指导,以促进意义建构.

(三)建构主义学习理论对物理控究教学设计的启示

建构主义学习理论对物理探究教学设计具有重要启示,其核心思路是：1创设情境（真实的或模拟真实的）,2提示新旧知识之间联系的线索,协助学生建构当前所学知识的意义,3组织学生合作学习与交流.

二建构主义学习理论对学生学习物理知识的影响

现代教育强调为理解而学,理解就意味着获得的科学知识要能够在新的情境中应用,理解科学的教育需要帮助学生理解基本科学概念,了解有关的实际知识以及培养各种探究能力,大量实践证明,学生学习物理科学知识的研究结果支持了建构主义的观点,也为探究学习提供了理论依据.

本人在长期的物理教学中体会到：

(一)思维发展对学习物理的影响

对于刚开始学习物理学的初中学生来说,虽然抽象逻辑思维在个体的智力发展中开始占有优势,但在很大程度上逻辑思维还需要经验支持,因此在教学中应该从学生熟悉的生活现象引入物理学概念,逐步让学生理解并应用科学概念,因此初中的物理学课程,主要在小学阶段开展的一些基于现象的探究活动的基础上,开展由教师指导程度不同的具有一定认知能力要求的探究活动,从而有助于逐步促进学生认知能力和科学探究能力的发展.

(二)前概念对学生学习物理科学知识的影响

在学习物理科学之前,由于日常生活经验的积累,学生对自然界中的物理现象有了一些自己的观念和认识,这就是所谓的前概念,有些前概念在一定范围内是合理的,但是有时学生会不恰当地把它们应用到它不起作用的情境中,从而影响着他们的学习.当前概念和科学概念一致时,这些先前或非正式的知识就成为进一步深入理解的坚实基础,但前概念和科学概念不一致时,就会干扰和或影响学生对科学概念的学习.比如,有的学生看到木块能浮在水面,而铁块会沉到水底,就认为木块受到的浮力大于铁块受到的浮力,或者认为水对木块有浮力,对铁块没有浮力.另外,由于浮力与液体内部压强有关,学生知道液体内部的压强随深度而变化,就错误地认为浮力也与物体在液体内的深度有关.这些错误的认识往往先入为主,相当顽固,会抗拒正确认识融入己有的知积结构,成为学习的思维障碍,要转变学生的这些前概念并非易事,特别是通过单纯的讲授很难改变他们的前概念,最有效的方法就是让学生亲身经历实验探究,在过程中去认识自己原有知识和经验的不足,所以我们要设计探究式教学.

(三)认知失衡对学生学习物理科学的影响

当学生面临一个问题,而他们现有的知识又不能够充分解释观察到的现象时,便会产生认知失调,失去一种平衡感,由于个体总是有使自己的知识,信念,态度与当前的问题保持一致性和一贯性的强烈,因此在认知不平衡的情况下,就必然产生认知动机,并采取认知行动,尝试寻求问题的答案,特别是当他们发现的解释显得更加合理和更加有用时,他们会修改和提炼自己的概念,形成新的认识.

（四）己有的科学的看法对学生学习物理科学的影响

由于传统的教育,学生通常把科学看成是应该被记住的一堆概念以及对种种互不相干的事件的解释,在这种情况下,学生很少会积极地为不同的解释寻找证据,很少去思考为什么某一种证据比其他的更有力,也很少做出判断哪一种解释得到更多的支持,刚开始学习物理科学的初中学生还很有兴趣,但随着学习进程的继续,这种兴趣逐渐减弱,无意义的记忆使很多学生感觉沉闷乏味,只有极少数学生在课堂上有动手的机会,只有让学生亲历科学过程,在过程中建立对科学以及科学解释的认识,使科学与学生内在的情感体验相交融,才能吸引人心,激发想象,因此,要让学生学习,理解科学的本质,开放性的探究是不可缺少的一部分.

本人将学生学习物理科学知识的有关了解与科学探究的学习方式联系起来,发现科学探究对学生学习物理科学的重要意义,科学探究关注与科学有关的问题和现象,它从学生己有的经验开始,让学生在积极的参与过程中寻找解释和答案,这样的过程涉及推测,收集和分析信息,还需主动地构建,修正和放弃一些解释,并有积极地内在情感体验,在老师的指导下,学生在共同讨论证据,比较结论以及把结论和科学知识联系起来的过程中,扩展自己的理解力,由于提高了质疑,推理和批判地思考现象的能力,也就增强了对自己学习的控制,科学知识扩展和探究能力的提高,使他们得以探讨其他感兴趣的问题,提出和验证对其他现象的解释,这样,有效学习涉及深层次思维过程结构的重组,学生们将获得新的观点和新的思维方法,学生们在课堂上通过科学探究学习的方法和己发现的最能促进理解的学习方法相似,这就加强了实行探究式教学的理由,体现了探究式教学在新课改背景下的必要性和重要性,也增强了我们在物理教学中应用探究式教学的紧迫性和自觉性.

参考文献

［1］高等教育出版社2003年12月出版的由李远蓉等编著的《物理探究式教学设计与案例分析》2013-07-06

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