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基于建構主義學習理論的物理教學研究
論文關鍵詞：建構主義 教學 教學策略
論文摘要：Piaget等人建并發展的建構主義學習論提供了一種有別于傳統學習理論的全新學習理論．傳統學習觀念認為學習過程建立在單純的教師傳一學生受的基礎上，忽略了學習主體的主動性和創造性．建構主義學習理論認為學習過程不是學習者被動地接受知識，而是學習者積極地參與建構知識的過程．本文在建構主義學習理淪基礎上二，對中學物理教學中如何滲透建構主義學習理論進行了理論研究，結合我們的教學經驗提出可操作的教學策略．
長期以來受傳統思想的影響，教師為主體的教學模式被許多教師認可和接受．傳統學習觀念認為，教學過程就是單純的教師傳、學生受的過程，學習就是學生在老師的下復制前人的知識，模仿他人的技能的過程．建構主義學習理論認為學習過程不是學習者被動地接受知識，而是學習者積極地參與建構知識的過程．作為一種新的學習理論，建構主義學習理論有許多派別，盡管這些派別的理論見解存在分歧，但有一點得到了認同，即學習知識不是直接的、確認式的接受，而是在模仿基礎上重建的過程．本文擬在建構主義學習理論的基礎上，結合我們的教學經驗，對滲透建構主義學習理論的中學物理教學進行初步的理論分析，并提出一些切實有效的教學策略．
1 建構主義學習理論
瑞士學家PiagetJ是建構主義學習理論的最早提出者．基于兒童的心理發展的特點，Piaget提出了發生認識論，堅持從內因和外因相互作用的觀點來研究兒童的認知發展．Piaget認為，兒童是在與周圍相互作用的過程中，逐步建構起關于外部世界的知識，從而使自身認知結構得到發展．建構主義學習理論認為學習的實質就是主客體雙向建構的過程，知識既非來自主體，也非來自客體，而是在主體與客體之間的相互作用過程中建構起來的．一方面，新經驗要獲得意義需要以原來的經驗為基礎；另一方面，新經驗的進入又會使原有的經驗發生一定的改變，使它得到豐富、整或改造，這就是雙向的建構過程．
基于Piaget的建構主義理論，Kemberg O，SteinbergRJ和Katz D以Vygotsky L S．分別對構建主義學習理論進行了進一步的發展和完善．Kemberg在認知結構的性質與認知結構的發展條件等方面作了進一步的研究；Steinberg和Katz等人則強調了個體的主動性在建構認知結構過程中的關鍵作用，并對認知過程中如何發揮個體的主動性做了認真的探索．Vygotsky則提出了融合與內化的觀點，強調認知過程中學習者所處的文化背景的作用，強調個體的學習是在一定的歷史、社會文化背景下進行的，社會可以為個體的學習發展起到重要的支持和促進作用．Vygotsky并提出了“最近發展區”的理論．該理論將個體發展分為現實的發展水平和潛在的發展水平．現實的發展水平即個體獨立活動所能達到的水平，而潛在的發展水平則是指個體在成人或比他成熟的個體的幫助下所能達到的活動水平，這兩種水平之間的區域即ZPD．ZPD理論揭示了學習的本質特征不在于通過訓練、強化而形成的心理機能，而在于激發、形成尚未成熟的心理機能．以上所有研究都使建構主義理淪得到進一步的發展和完善，為實際應用于教學過程奠定了理論基礎．
建構主義學習理論主要有以下基本觀點．
第一，建構主義的辯證唯物主義知識觀．知識不是對現實絕對準確的表征，只不過是人們對目前客觀世界的一種解釋、假設或假說．知識不是問題的最終答案，它必將隨著人類的進步而不斷地變革、升華和被改寫，出現新的解釋和假設．知識也并不能提供解決任何活動或問題的實用方法．
第二，建構主義的構造學習觀．人的認識本質是主體的構造過程，所有的知識都是主體自己的認識活動的結果．主體將自己的經驗與感知相比較，而后內化為自己的理解．建構主義學習理論認為學習環境包括四大要素：①情境．學習環境中的情境必須有利于學生對所學內容的意義建構，必須有利于學生理解問題的來龍去脈．②協作．協作對學習資料的搜集與分析、假設的提出與驗證、學習成果的評價直至意義的最終建構均有重要作用．③會話．會話是達到意義建構的重要手段之一．學小成貝之間必須通過會話確定如何完成規定的學習任務的計劃．④意義建構．這是整個學習過程的最終目標．在學習過程中構建意義是對當前學習內容所反映的事物的性質、規律以及該事物與其他事物之間的內在聯系達到較深刻的理解．
第三，建構主義的組織教學觀．建構主義認為教師不是單純的知識的呈現者和傳遞者，教師應該重視學生對各種表象的反饋信息，了解學生的看法，洞察學生這些想法的由來．教師應以學生的反饋信息為依據，引導學生豐富或調整自己的理解．教師應是學生主動建構意義的合作者、促進者、和幫助者，是整個教學過程的組織者、指導者和協調者．教學不是知識的傳遞，而是知識的處和轉換．建構主義把教學看成是一種培養學生主體性的創造活動．學生是教學活動的積極參與者和知識的積極建構，建構主義要求在教學活動中尊重學生的主體地位，發揮學生的自覺性、主動性和創造性，不斷提高學生的主體意識和創造力，最終使學生成為能自我教育的社會主體．
2 建構主義學習理論與中學物理教學
基于以上對建構主義學習理論的分析，我們可以初步得到以下兩點結論:①知識不是單純地通過教師傳授得到的，而是學習者在一定的情景下與其他人(包括教師和學習伙伴)協作，利用必要的學習資源通過意義建構的方式獲得的.②“情景”、“協作”、“會話”和“意義建構”是理想的學習環境中必須具備的四大要素.建構主義的教學模式應該以學生為中心，在整個教學過程中由教師起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用.教師應利用情景、協作、會話等教學環境要素，充分發揮學生的主動性、積極性和首創精神，最終達到使學生有效地實現對知識的意義建構的目的.
在中學物理教學過程中可從以下四個方面來滲透建構主義學習理論.
[1]
第一，根據Vygotsky的ZPD理論，合理而且恰當地制定教學目標.教學目標應著重使學生形成對知識系統深刻理解.這就要求，學習過程不能僅僅局限于教科書，不能只記住一些概念、原理或只能應付教科書上的一些習題.通過學習過程學生獲得的知識應該是結構化的、整合的，而不是零碎的、片面的.中學教學之初，要使學生對簡單物理知識，物理現象形成多角度的、豐富的理解，從而使他們在面對新問題時，能靈活利用這些基本知識點去形成解決各種問題的程序，解釋新現象，想出好辦法.例如:初中參照物的教學，就不應讓學生背概念，而應該使學生能分析諸如同步地球衛星繞地球一周用多少時間的問題.還有一此是學生自己提的問題.教師要注意的是，使學生深刻解知識并不是要讓他們學習更多更難、更深的內容，例如在簡單的運動這一章中，給學生過多過難的計一算題是不適宜的，這不僅會打擊學生的學習積極性，過早地產生畏難，而且會模糊物習的最終目的.教學要的是提高學習的質量，使學生建構真正的、有效的知識.
第二，教學過程是引導學生進行高級思維活動來解決問題的過程閉教師要引導學生不斷思考，不斷地對各種信息和觀念進行加工和轉換，通過新、舊知識經驗的相互融合完成對知識的建構.在教學過程中，必須確立學生學習的主體地位，這一過程可以通過將面向結論的學習轉變為面向過程的學習來實現.在面向過程的學習中，教師要系統地展示知識的發生和發展過程，留給學生充分的時問和空間進行最大限度的自主學習.我們在中學物理教學實踐中的方法主要有如下幾種:
1)創設生活情境，喚起學生的生活體驗，加速學生感性認知與理性認知的融合，加速知識的內化過程.中學物理教學中的許多內容是從實際生活中歸納出來的，很多都有生活原型.在諸如此類知識點的教學過程中，可以利用逆向思維，反過來虛擬一個發生這類現象時的情境.引導學生回憶日常生活的所見所聞創設情境，利用生活中的親身體驗，尋找理解概念的捷徑.如在講授物體的慣性時，通過喚醒學生乘坐巴士時，巴士突然啟動和緊急剎車時的感受，可體驗”物體保持原來運動狀態”的含義，使學生對慣性的理解更為深刻，更為確切.
2)對教科書中的實驗進行篩選，結合學生的認知水平和操作技能將部分演示實驗改為學生實驗，或者改為師生互動式實驗，讓學生在實驗過程中去體驗和感悟.觀察和實驗是物理學的兩個基本研究方法，也是物理教學的兩個重要的基本方法然血實驗教學在具體操作過程中卻存在很大難度，其中有諸多主客觀原因，其中實驗教學策略的缺乏是實驗教學操作難度大的主要原因我們在教學過程中發現師生互動式實驗可以有效提高學生認知水平和操作技能.師生互動式實驗結合演示實驗和學生實驗的特點，教師通過演示實驗創設實驗認知并貫穿整個師生互動實驗的始終.教師通過選擇實驗節點適當折停實驗，并在此設置疑問，由學生進行小組討論解決該節點的問題并進行實際的實驗驗證在學生分組討論并通過實驗驗證的過程中教師必須注意以下幾點:①教師必須向學生交代清楚該節點要解決的問題，避免學生盲目地，甚至混亂地進行活動.②在學生分組討論并進行實驗過程中，教師不得參與任何小組的討論，真正把課堂還給學生③對于學生的疑問，教師要迅速地進行識別、歸納、分類然后進行統一的講解，不可對小組單獨輔導，創設公平公正的課堂秩序.④教師必須對學生的實驗結果進行評價，分析誤差原因，提出改進策略.⑤教師可以根據實驗結果評選最優小組，選擇該小組的代表進行實驗方法的說明，并及時進行糾正與鼓勵.通過我們的課堂實踐證明，師生互動式實驗教學模式能夠有效地激發學生的實驗興趣，對建構學生的知識體系具有較強的促進作用.
3)充分利用電腦軟件來創設情境、進行協作和會話交流隨著技術的飛速發展，計算機與教學的關系越來越密切.在傳統教學模式中，計一算機軟件作為一種輔助教學工具成為教師知識的方法和手段.在建構主義的教學模式中，計算機軟件不再是單純的教師教學工具，而演化為學生主動學習、協作式探索的認知1具.傳統教學模式中，使用頻率較高計算機軟件主要有演示軟件Microsoft Powerpoint，交互式軟件Macromedia Authorware，二維動畫設計軟件Adobe Flash等.在構建主義學習理論的影響下，更加注重培養學生互動性探索能力的交互式仿真軟件得到了越來越多的重視.可以實現以上功能的軟件主要有Delphi , Matlab GUI，Visual C等.我們在教學實踐中發現，Mathworks公司開發的Matlab軟件中的GUI ( Graphic UserInterface)日可以整合多參數的仿真，并能有效嵌人多種腳本程序和多媒體信息，具有相當友好的人機交互界面.我們利用該軟件設計開發對萬有引力定律的探究性人機交互界面，可以利用控制變量法對各參數的影響進行高精度仿真，同時實時顯示天體運行狀況極其軌道形狀.經實踐證明，該方法能夠生動直觀地向學生展示物理原理的數量關系，加快學生的認知過程.
第三，緊緊圍繞學生知識建構過程，創建廣義的互動協作環境‘我們所主張的廣義互動協作有兩個方面的含義.一方面，廣義的互動應該以師生互動為基礎.所謂師生互動，指的是師生之間相互作用和相互影響，師生相互交流與相互影響.師生交流的內容不僅包括認知信息方面交流，還包括情感信息的交流與互動我們在教學中發現，針對中學物理教學，師生之間的感情因素起著相當重要的作用.教師的親和力在很大程度上決定了學生的學習效果.另一方面，廣義的互動應該以學生之間的互動為主.所謂學生之間的互動，指的是學生之間的相互作用和影響，包括分組討論、相互評論、相互鼓勵、互助互學等合作互助，以建立合作與競爭的關系.我們在課堂教學中發現，教師要根據中學生心理發展的特點對學生互動進行適當的，以保證其正確有效的發展方向.
第四，重視學生知識建構過程中，物理環境對不同個體影響的差異，因勢利導，促進學生正確物理認知的建構過程.在建構主義教學中，學生可以利用的信息資源相當豐富，這對學生的思考和探究活動起到強有力的支持作用.對中學生來說他們的物理知識其實并不為零，而是在學習物理課之前他們就已經有一定的感性認識，這些認識有些是正確的，起積極作用，而有些是不正確的、模糊的起負面消極作用，例如:對于簡單運動學生是有認識的，即物體移動就是運動，所以他們對運動的概念比較容易接受，這是環境的正面影響.然而，由生活常識，學生卻習慣地認為樹木、房屋是不動的，所以對運動的相對性以及參照物選擇就比較難接受，這是環境的負面影響我們要做的就是因勢利導在學生與環境的相互作用中，強化環境的正面影響，克服和消除負面影響.實踐證明，正面影響的強化，負面影響克服，都必須是學生主體自主的活動.教師可根據學生個體的差異采取適當的方式方法進行引導，以加速學生知識的建構過程.
3 結論
我們對建構主義學習理論的起源和發展現狀進行了簡要綜述，并對建構主義學習理論的基本觀點進行了簡要闡述.對在中學物理教學過程中如何滲透建構主義學習理論做了初步的探討，結合我們的教學經驗提出了一些可行的教學策略，首次提出師生互動式的實驗教學模式，首次提出基于Matlab GUI的人機交互式物理模型仿真的教學方法.本文對建構主義的學習和教學理論的探討以及發揮物理學科教學在提高學生素質中的作用具有重要的理論及實踐意義.
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