有序建構知識，促進有效學習

一、問題的提出

認知心理學研究表明：學習困難的學生，題目做不來，連公式都寫不來，傳統上常常被視為“笨”“記性差”，究其原因還是知識建構的質量有問題，那如何促進學生建構高質量的知識結構呢？

反思我們的日常教學，受太多的功利和應試成分的驅動，在概念、規律課中急于展開大量的例題和練習，而略去了必要的探究過程；習題教學多被簡單化成“題海戰術加作業講評”的形式，而弱化了習題教學的知識的進一步建構功能；實驗課成了放手讓學生自己操作的“放羊型”；探究課是只讓學生操作的“操作訓練型”課. 忽視了關注各種經驗要素的學習規律，導致教學的隨意性，從而影響學生構建系統的、清晰的、完整的、高質量的知識結構.

二、有序建構知識的理論依據

格式塔理論表明：人在認知活動中需要對事物、情境的各個部分及其相互關系形成整體的理解，而不是對各種經驗要素進行簡單的集合；同時 ，有意義學習理論表明要達到最佳的學習效果，新知識應與學習者認知結構中已有的知識建立非任意性和實質性的聯系.

通過對以上兩種理論理解，結合高中物理教學的實際，筆者認為基于系統研究知識的特點和學生的學習規律，即研究各種經驗要素的學習特點而展開的有“序”教學活動，是促進學生建構穩固的高質量的知識結構，促進物理有效學習的教學活動.

本文結合教學實踐，闡述在概念課、規律課、習題課、實驗課中有序建構知識具體實施形式和課堂設計的方法.

三、物理課堂教學中有序建構知識的實踐

1. 在概念教學中有序建構知識

概念的特點是：它是濃縮了的知識點，概念獲得過程經歷了“從具體到抽象再到具體”的過程，每一個概念都在相應的概念系統中占有一定的位置.基于以上特點分析，結合學生學習特點，教學中教師不僅要講清概念的內涵、外延，還要知道概念的來龍去脈，將所學的概念融合進知識結構，與其他概念建立聯系，并在概念系統中去掌握，才能讓學生真正地掌握概念.以下以加速度概念建立過程為例.

（1） 創設情境，提出課題

先給出下表所列數據，要求學生對照分析四種交通工具的運動情況，讓學生初步感知材料.

（2）實驗觀察，比較分析

觀察實驗：讓小車從平板上端由靜止滑下，改變平板的傾角，仔細觀察小車的運動情況.通過比較，學生發現隨傾角的增大，小車初、末速度的變化量增大，運動時間變小，即小車的速度變化越來越快，讓學生進一步通過表象的比較把握本質特征.

（3）聯想類比，概括定義

引導學生聯想速度公式進行類比，概括建立加速度概念，與其他概念建立聯系，促進更好地掌握概念.

（4）典例分析，反饋整理

典例分析，反饋的整理學生錯誤，歸因找到認知結構的缺陷，設計成問題的形式展開教學，在具體運用中彌補缺陷，進一步“強化和活化”概念使其系統化.

2. 在規律教學中有序建構知識

物理規律的特點：它反映物理概念之間的聯系，是壓縮了的知識鏈.規律的習得過程包括規律建立、規律納入知識結構和規律運用.因此在規律教學中，應結合學生的學習特點，以學生的認知過程為主線，將科學家的原發現過程進行必要的剪輯和編制，把學生帶到問題開始的地方，經歷物理規律的發現和推理過程，使學生對物理結論的判斷產生于經歷必要的認知過程之后，然后再進行應用延伸，只有這樣學生掌握的才是能舉一反三的“活”規律.因此，教學中應讓學生充分經歷“提出課題，猜想假設，推理論證和實驗檢驗（實驗觀察和分析歸納）， 總結規律，應用延伸”的過程.

如變壓器的變壓規律的教學過程.

（1）創設情境，提出猜想

將同一規格的燈泡分別直接接入電源和通過變壓器接電源，讓學生觀察燈泡的亮度情況，然后進行猜想.

（2）實驗檢驗，分析歸納

定性演示實驗：手繞5匝導線作為副線圈，用交流電壓觀測輸出電壓. 副線圈變成10匝，觀察電壓表的示數變化.

定量探究實驗：利用控制變量法，讓學生定量探究電壓與匝數成的關系.

（3）理論推導，總結規律

理論上推導變壓器電壓與匝數的關系，得出規律U1/U2=n1/n2和規律成立的條件.

（4）重回實驗，完善規律

將鐵芯漸漸抽出，電壓表示數持續減小.將鐵芯漸漸移近，電壓表示數逐漸增加.實驗驗證規律的成立條件.

3. 在習題教學中有序建構知識

習題教學的特點：習題教學除了能鞏固知識，還具有知識的進一步建構功能. 安德森認為“問題解決”是“受目標指引的認知性操作序列”. 教學中，采用對知識的建構作用的類型來處理習題教學，關注習題設計的認知操作序列，有序、系統的習題教學能促進學生建構起清晰、高級的知識結構和促進物理的有效學習.

筆者在習題教學中一般先建構題型中心圖式，題型中心圖式是指以特定的問題為中心，為了有效解決某個問題而涉及的一組知識組塊.它由解決問題所必須的陳述性知識、程序性知識以及策略性知識組成. 以楞次定律習題教學為例，先要讓學生熟練記得楞次定律的內容，同時還要掌握相關的程序性知識：（1）明確研究對象；（2）確定原磁場方向和磁通量的變化情況；（3）根據楞次定律判斷感應電流的磁場方向；（4）根據安培定則判斷感應電流的方向. 原磁場方向、磁通量的變化情況和感應電流的方向三個因素中只要知道其中的任意兩個因素，就可以判定第三個因素的策略性知識.然后選編有關楞次定律的習題按遞進、變式或綜合的順序開展教學.

4. 在實驗教學中有序建構知識

實驗教學的特點：實驗教學既要學習豐富的內容，有命題（實驗原理）、表象（實驗裝置）、線性排序（實驗步驟）、動作技能（實驗操作）、認知策略（實驗條件控制、數據處理中的方法），又要重視學生的主體作用，參與設計和探究.如何根據經驗要素的學習規律展開有序教學是上好實驗課的關鍵.

根據認知心理學的研究結果，確定解決問題的方向和方法（制定實驗方案）時是最適合讓學生探究的，可以激活學生的思維，習得問題解決的方法；在方案的比較與選擇、操作步驟確定、誤差分析等階段都應該依據理性進行分析、推理的基礎上適度探究；而動作技能是人類長期實驗操作經驗積累的結果，讓學生探究意義不大，應讓學生按照規范操作并進行糾錯的方法習得.基于以上特點分析，實驗教學中采用先讓學生明確實驗目的，器材的使用規范，在此基礎上啟發學生根據實驗原理設計實驗方案、操作步驟.學生的操作、數據處理時教師要作必要的指導，為防止學生操作和數據處理的隨意性，應做到當堂課就有反饋.

如伏安特性曲線實驗.

（1）復習電流表的兩種接法；

適用條件：測大電阻測量值偏大 測小電阻測量值偏小

（2）給出本實驗的小燈泡，電流表、電壓表的規格，讓學生選擇設計測量電路；

本實驗中，小燈泡采用“2.5V，0.3A”規格，電流表內阻約0.1Ω，電壓表內阻約2000Ω，為減小誤差讓學生設計測量電路.

（3）復習滑線變阻器的兩種解法及選擇原則，讓學生選擇控制電路；

選擇滑動變阻器接法的原則：

①由于限流式電路能節約能源，一般情況下優先選擇限流式接法.

②以下情況必須用分壓式：

要求電壓或電流從零開始連續調節；

采用限流式時，無論怎樣調節，電路中電壓或電流都超過電表量程；

所給滑動變阻器總阻值比待測電阻小的多，采用限流式時，電壓、電流可調范圍太小，不利于多次測量獲得多組數據.

（4）明確實驗目的，讓學生自行設計實驗連接圖并進行討論、評價、修正.得出電路圖如下：

（5）在展示臺上讓學生根據原理圖，連接實物圖（投影到屏幕，增加可視度），教師和學生一起糾錯，關注實驗操作規范；

（6）學生操作，教師巡視進行個別指導和糾錯，收集數據；

（7）選有代表性的數據通過電腦Excel程序描點作圖，并對結果進行交流和評估；

特級教師吳加澍曾說過，“課堂教學中有三種結構形態（即知識結構、認知結構、教學結構），每種結構又有各自的規律（即知識序、思維序、教學序）”. 教學中不能只是簡單地灌輸知識，而應該在了解知識結構、知識特點和學生的認知特點的基礎上，不同類型的知識采用符合其特點的教學方式和程序，引導學生構建高質量的認知結構，從而促進物理的有效學習.