基于建構主義學習理論的自制教具設計研究

柳延東

【摘要】基于建構主義學習理論，提出自制教具設計應重視學習情境的創設功能、知識線索的搭建功能、協作與交流的支持功能、操作與變式支持功能，體現建構主義學習理論的觀點。

【關鍵詞】建構主義學習理論自制教具教具設計虹吸現象

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）06C-0062-04

教學系統是為了實現某種教學目的，由各教學要素有機結合而成的具有一定教學功能的整體。眾所周知，現代教學系統由教師、學生、教學媒體和教學內容等四個要素組成。在實際教學過程中，由于受不同教育思想的影響，在不同的教育理論影響下形成了不同的教學模式，在不同的教學模式中教學系統的四個要素的地位和關系也有所不同，但教學媒體在教學中的地位和作用都得到了普遍的認同，特別是在建構主義所主張的以學習者為中心的教學模式中，無論是教師的主導作用的發揮還是學習者的主體地位體現都離不開教學媒體的支持。教具是為了給學習者提供感知材料，提高教學和學習效果而在教與學過程中使用的具有學科特點，體現教學思想、教育目標、教學內容和教學方法的實物、模型等直觀教學用器具以及實驗訓練器材。教具是教學媒體的最重要組成部分，在許多場合，許多人將教具等同于教學媒體，筆者比較認可這種看法。自制教具是教師和學生根據教和學的需要，以相關知識原理為基礎，在一定教學論和學習論的指導下，利用各種資源自己設計制作、改進教具的活動。為了提高教學效果，一般學校都配備有較為完備的標準教具，并且在教學實踐過程中許多教師還會根據教學實際需要自己動手設計制作一些自制教具作為標準“產品化”教具的補充。

一、自制教具的必要性和意義

隨著經濟與科學技術的迅速發展，特別是現代教育裝備技術與產業的發展，多數學校都會為教師和學生配備較為完備、較為先進的產品化教具，這些產品化的教具一般都經過較為嚴格的檢驗，在科學性、穩定性、教育性等方面很成熟。這些教具為教學實驗開展，為學生的實踐探究活動提供了良好的支持與保障，對教學效果的提高具有積極的促進作用。但事實上，由于多種原因，僅僅依靠產品化的教具還遠遠不能滿足教與學的要求。第一，產品化教具在針對性、靈活性、個性滿足性上不理想，普適性是產品化教具追求的指標之一，較高的普適性可以提高教具的潛在需求用戶的數量，有利于提高教具的銷量和利潤。但普適性與針對性和個性滿足性是相互矛盾的指標，大普適必然導致低針對和低個性。第二，切合性不理想，由于產品化教具從設計、開發、生產再到投放市場需要一個較長的周期，因此當學習內容發生了變化后要經過較長的一段時間才能夠出現與新的教學內容相適應的產品化的教具，對于學校自行開設的校本課程想要獲得相匹配的產品化的教具更是難上加難。第三，部分地區和學校教具短缺。由于我國幅員遼闊，各地經濟與社會發展差異性較大，現階段還有經濟落后地區的一些基礎條件較差的學校由于缺乏教具，導致許多實驗無法開展。教具的不足影響到教學實驗的開展，而教學實驗是實踐教學的重要環節，這一缺失直接影響到學生理解知識的深度，并導致“動手能力差”、“高分低能”等系列問題。

師生自己動手設計和改進教具不失為解決問題的一種好辦法。第一，師生自己動手設計和改進教具可以彌補產品化教具針對性、靈活性、個性滿足性不理想問題。自制教具多是師生從教學和學習的實際需要出發，結合自身教學與學習的實踐，針對教學和學習的重點、難點研制和改進教具，這樣開發出的教具具有突出的針對性、個性滿足和靈活性。第二，師生自己動手設計和改進教具可以彌補產品化教具切合性不理想的問題。實踐中自制教具的起始原因多是可供使用的教具存在不理想之處，較為普遍的是可使用教具不能完成或不能很好完成要進行的教學實驗，在這種情況下，師生經常會通過自己的努力利用身邊可以獲得的技術、工具及材料，從教與學的實際出發去設計教具或對現有教具進行改進，使之滿足需要，這種方式制作出的教具是為需而制，具有很高的切合性。第三，師生自己動手設計和改進教具可以在一定程度上彌補產品化教具數量不足問題。師生自己動手設計和改進教具多是從實際需要出發，利用易獲得的資源條件，采用較為簡單易行的技術手段制作簡單教具用以緩解教具不足的問題。這種自制教具一般制作成本低廉，技術要求不高，但自制教具價低值不低。我國漢代科學家制作了“渾天儀”用于教演天體運行規律、制作了“地動儀”用于地震知識的傳授與研究；法國物理學家帕斯卡利用簡單的水桶、水管制作了驗證液體內部壓強的實驗裝置，提出了著名的帕斯卡定律。

事實上，自制教具不只是一種簡單意義上的設備制作，實踐表明，自制教具已經上升為一種富有創造性和實踐性的教與學的方式。自制教具除可彌補產品化教具的一些不足外，自制教具還有利于師生創新能力、解決實際問題能力的提升和綜合素質的提高，有利于學生對知識的深層理解和掌握，有利于動腦、動手能力的發展和科學素養的養成。

為適應社會對應用型、創新型人才的需求，我國的教育觀念、教育模式也必將向重視學生實踐能力、創新能力的方向轉變。而自制教具在培養學生實踐能力、創新能力方面的優勢是得到社會公認的，因此新形勢下，自制教具不是逐步消減而是日漸增多。

二、基于建構主義學習理論的自制教具設計

自制教具表面上是教師和學生自己設計制作、改進教具的活動，實質上是師生將書本知識應用到實踐中，并通過實踐實現對知識的深層理解與建構的教學實踐活動。研究表明，先進科學的教與學的理論是取得良好教學效果的保障，成功的自制教具活動同樣離不開先進教學理論的指導。近年來，建構主義學習理論成為在世界范圍內廣受關注并在教與學中產生廣泛影響的教學理論。建構主義學習理論強調意義建構的作用，把意義建構作為一切學習活動的核心。建構主義學習理論認為“知識是不能傳遞的”，知識只能在一定的社會文化背景下，借助他人的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構獲得。意義建構過程是學習者主動與環境之間選擇與加工信息的過程，這個過程發生在一定的社會文化背景下，以學習者的原有經驗為基礎。建構主義的這些教學主張對現代教學活動特別是教學設計產生了較為深遠的影響，自制教具是一種教學活動，因此在自制教具的實踐過程中同樣可以遵循建構主義的學習理論，在自制教具的設計中體現其教學理念，提高自制教具的應用價值。

“一種演示虹吸現象的科普教具”是筆者根據小學科學及中學物理中關于“虹吸現象”的知識設計制作的一個簡單教具。如圖1所示，該教具主要由一個用灰黑色工程塑料制成的假山底座（M）、用工程塑料制成的密閉的透明硬質水箱（T）、有較好彈性和較高強度的透明水管（L1、L2）、水箱支架（H）及少許配件組成。其特征在于，在假山底座一側設有一個水槽（W），在假山底座的另一側靠近頂部設有一個平臺（C），水箱支架安裝在這個平臺上，工程塑料制成的密閉的透明硬質水箱（T）安裝在水箱支架（H）上，水箱上部呈方形、下部呈三角形，水箱頂部有一個帶有可打開密封蓋的注水口，水箱一側靠近頂部有一個入水管，水箱下部呈三角形底端有一出水管，在出水管靠近水箱底約10 cm處安裝有一個水閥門，有一根具有較好彈性和較高強度的透明水管下端置于假山底座一側的水槽中，另一端連接在水箱一側靠近頂部的入水管上，另一根具有較好彈性和較高強度的透明水管一端連接在水箱下部呈三角形底端的出水管上，另一端置于假山底座與有水槽對應的一側底端。該自制教具可以較好的演示說明虹吸現象的原理，有助學習者理解虹吸現象科學原理。“一種演示虹吸現象的科普教具”在設計中有意識的借鑒的建構主義學習理論的一些觀點，下面結合本實例進行分析說明。

圖1一種演示虹吸現象的科普教具結構示意圖

（一）重視情境的創設功能。建構主義強調知識的情境性，認為一切知識都是在特定的社會文化背景下產生，只有在知識產生的特定情境中知識的意義才是確定的。一切脫離知識產生的社會文化背景的去情境化的知識都將成為“呆滯”的不具備實踐意義的“惰性知識”。只有在特定的知識情境中知識的意義建構才能實現，“真實”的情況是有效的意義建構的必備條件，教學要將學習活動置于真實的情境之中。

在進行“一種演示虹吸現象的科普教具”設計時，筆者認真考慮了如何通過這個教具為學習者創設一個相對真實的問題情境，把學習者的學習置于真實的情境中。該教具首先創設了一個“水往高處流”的表面現象，給學習者造成與“水往低處流”的生活常識相悖逆的認識沖突，激發學習者繼續探究其原因的興趣和需求。之后在教具中多處設置一些可改變狀態的閥門，實驗時可以營造出“引不上山”、“從機動車油箱中吸取燃油”等問題情境，并可以模擬“虹吸管封閉不嚴”、“虹吸系統兩端液面高度達到同一水平面”以及“虹吸管變形”等情境。這一教具可以將學習者的學習活動置身于解決真實問題的情境之中，利用所學知識通過理論的推理、判斷，提出解決問題方案，并利用這一教具進行實踐的檢驗，在相對真實的情境中加深對虹吸現象原理及其在現實生產生活中應用的學習與理解。

（二）重視知識線索的搭建功能。建構主義強調學習者原有認知經驗對學習的重要作用，建構主義認為學習是學習者認知變革與重組的過程，這種變革與重組是以原有的知識經驗為基礎的。建構主義學習理論強調學習者在日常生活和之前的學習中，已經形成了豐富的經驗，并在此基礎上形成的對事物的理解即“認知圖式”在后續學習中的基礎作用。建構主義認為，當學習者接觸到外部信息時總是試圖用原有的經驗去解釋新信息。如果學習者原有的經驗可解釋新的信息時，就會將其整合并納入到自己原有認知結構中，這個過程就是皮亞杰所稱的“同化”；當學習者原有的經驗與新的信息相悖逆無法“容納”新信息時，學習者會主動對自己原有的認識結構進行修正和變革，使其與被認識的客體相適應，這個過程即是皮亞杰所稱的“順應”。學習者的認知結構在無數次的“同化”與“順應”中完成變革、重組與升華。

根據建構主義的這一理念，自制教具的設計要注意為學習者提供新知識與“舊經驗”之間連接的橋梁，即想辦法為學習者提供一些新知識與原有認識基礎之間相聯系的感知材料，使新知識與原有知識聯系起來，幫助和催化學習者從原有經驗背景出發進行合乎邏輯的推理活動，利用原有的認知經驗（正確的、完善的前概念）解釋新知識，發生同化反應，從原有的知識經驗中“生長”出新的知識經驗。

在“一種演示虹吸現象的科普教具”的設計中，筆者對虹吸管的整個回路采用了可遮擋方案，實驗時通過對虹吸回路的分段遮擋與顯示的方法，可以向學習者呈現生活中熟悉的多個場景，如利用圖1中的水盆（W）和虹吸管（L1）可以呈現“從機動車油箱中吸取燃油”的場景；利用水箱（T）和虹吸管（L2）可以呈現“水往低處流”的場景；通過移除水箱（T）并將虹吸管（L1）和虹吸管（L2）直接連通可以呈現最基本的虹吸現象場景；還可以利用虹吸管與水盆直接創設靠吸氣的方式抽出水盆中的水的場景。這些場景中大部分與學習者的原有認知經驗相一致，有的是學習者熟悉的或親身經歷過或體驗過的。利用教具學習者可以加深對與原有認知經驗一致的知識的理解并可拓展其應用范圍構建出新的知識經驗。利用本教具還可以呈現一些與學習者的先在認知經驗相悖逆的場景，如通過遮擋水箱（T）和虹吸管（L2）可創設出“水往高處流”的場景。而在學習者原有認知結構中水只能往低處，什么時候水都是不可能向高處流的。對此學習者可以通過進一步的操作，學習理解出現這種現象的真正原因和條件，并對原有認知圖式進行主動的修正、完善或補充，促發順應反應。豐富原有認知結構，實現知識意義的深層建構。

（三）重視協作與交流的支持功能。建構主義重視協作與交流在學習過程的重要作用，建構主義認為知識是有建構性的。知識源于意義建構，而意義建構以是以學習者的原有認知結構為基礎的，由于學習者所處的自然與社會環境千差萬別、生活與學習經歷各不相同，由此造就了學習者的“先知、先見”各具特色。由于學習者意義建構的先在基礎具有差異性和獨特性，造成學習者對同一事物及其過程意義建構的結果呈現出個性化、多元化特征。如果每個認識個體都只按照自己建構的意義去認識世界，將導致世界的不可知性。而事實并非如此，建構主義學習理論在強調知識的建構性的同時也強調知識的社會性。即雖然知識源于個體的意義建構，個體的知識帶有“個人的、主觀的”的色彩。但知識是認知主體對客觀事物的理解與反映，不是脫離客觀世界的主觀的東西。不同認識個體的“個人的、主觀的”建構成果中的客觀成分仍占主導地位，為了使認知個體的“個人的、主觀的”知識獲得較為普遍的社會認同，認知個體之間必須經過“協作”與“會話”這樣一個“社會協商”過程。即認知主體將個體對知識意義建構結果表達出來與其他社會成員進行交流，在使自己的建構結果得到其他社會成員評判、修正與接納的同時也對其他社會成員的建構結果進行評判、修正與接納，如此多次反復使知識意義不斷豐富和完善并實現知識意義的共享和協調。

根據建構主義的這一理念自制教具的設計要注意為學習者創造“協作”與“會話”的機會。通過學習者對教具所展現的現象的協商與討論，相互啟發，取長補短逐步達成對現象及原理的共識。在“一種演示虹吸現象的科普教具”的設計中筆者設計了多種操作方式，不同的操作會出現不同的現象，這些現象出現的原因，包含的科學原理會因為學習者原有認識結構的差異產生不同的理解結果，在實驗過程中允許學習根據自己的想法進行個性化的操作，再通過不同學習者之間對各自操作過程、操作結果進行交流討論，對過集體的協作與會話探討現象背后的原理。為學習者的知識建構創造“社會協商”的機會，完成知識社會性的建構。

（四）重視操作與變式支持功能。建構主義學習理論重視實踐在學習過程的重要作用，建構主義認為知識是有默會性的，建構主義將知識分為“顯性知識”與“默會知識”，顯性知識關于事實和原理的知識，是可以用概念界定，用文本和語言傳遞的知識。而默會知識關于怎么想和怎么做的知識，是內化于行動中的知識。表現為理解或領悟，具有高度的情境性，是只可意會不可言傳的知識。研究表明，在人的生命周期內要學習的默會知識遠遠多于顯性知識，事實上，世界上根據就不存在純粹的明確的顯性知識。對于這種“默會知識”很難通過講授或閱讀的方式進行傳遞，最有效的學習方法就是在實踐中學習。在實踐中學習者在觀察分析他人實踐行為的基礎上通過自己的切身的實踐操作來理解和感悟他人是“怎么想和怎么做”，并通過變式和反復實踐不斷豐富和加深對默會知識的掌握。

根據建構主義的這一理念自制教具的設計要注意為學習者提供參與和動手的機會，并盡可能多的提供變式，讓學習者在實踐中把握知識，通過變式領悟知識的內涵。在“一種演示虹吸現象的科普教具”的設計中注意到對虹吸現象多種具體場景的營造，注意利用虹吸現象的多種影響因素的變化引發出各種結果的設計，提供了多種操作變式，并支持使用者對教具進行拆卸和重組，還允許使用學習者在現有結構中增添部件改變原有功能。如通過改變虹吸管（L2）的下端出水口的高度會導致水流速度的變化，如果將虹吸管（L2）的下端出水口的高度提升到高于虹吸管（L1）所在的水盆中水面的高度，虹吸現象會中斷，甚至可能出現虹吸管（L2）的下端出水口所在容器的水被向上抽動倒流的現象；如果提高或降低了虹吸管（L1）所在的水盆中水面高度也會出現類似的或相反的現象；還可以通過實驗過程中打開水箱（T）的密封蓋（G）、將虹吸管（L1）提出水盆（W）或利用水箱（T）的密封蓋（G）多次按不相同的量排放虹吸管（L1）中的水等多種操作改變操作結果。在進行靈活多樣的變式操作的同時引導學生分析這些操作為什么會產生相應的現象，提出假設，然后再利用教具所提供的多種變式對假設進行驗證。通過多種操作方式的變換，有利于學習通過實踐操作理解現象背后的原理，領悟知識的真諦，有利于默會知識的學習和掌握。

三、結語

教學中使用教具的目的是為學習者提供更多的感知材料，提高教學效果。隨著社會對創新型、應用型人才需求的增加，社會對人才培養效率和規格提出了更高的要求。在這種形勢下，教具在教學系統中所扮演的角色也越來越重要。師生自制教具在作為產品化教具的一種補充方式的同時，更是一種富有創造性和實踐性的教與學方式。設計是制作優良的教具的關鍵，優良的教具設計需要先進的教學理論的指導。基于建構主義學習理論的自制教具設計體現出重視學習情境的創設功能、重視知識線索的搭建功能、重視協作與交流的支持功能、重視操作與變式支持功能的特征，在培養學習者創新能力、解決問題的實踐能力方面具有積極作用。

【參考文獻】

［1］顧明遠.教育技術學與二十一世紀的教育［J］.中國電化教育，1995（8）

［2］張玉春.淺談自制教具在體育教學中的作用［J］.成才之路，2007（11）

［3］張文全，李振海.教具制作與使用［M］.長春:東北師范大學出版社，2001:185

【專利項目】“一種演示虹吸現象的科普教具”已申請兩項國家專利，已獲實用新型專利授權（專利號：ZL201320232090.8），另一項發明專利目前已經進入實質審查階段（申請號：20131010154877.1）

【基金項目】2013年廣西科學研究與技術開發計劃項目（2013EA49026）

（責編黎原）

圖1一種演示虹吸現象的科普教具結構示意圖

（一）重視情境的創設功能。建構主義強調知識的情境性，認為一切知識都是在特定的社會文化背景下產生，只有在知識產生的特定情境中知識的意義才是確定的。一切脫離知識產生的社會文化背景的去情境化的知識都將成為“呆滯”的不具備實踐意義的“惰性知識”。只有在特定的知識情境中知識的意義建構才能實現，“真實”的情況是有效的意義建構的必備條件，教學要將學習活動置于真實的情境之中。

在進行“一種演示虹吸現象的科普教具”設計時，筆者認真考慮了如何通過這個教具為學習者創設一個相對真實的問題情境，把學習者的學習置于真實的情境中。該教具首先創設了一個“水往高處流”的表面現象，給學習者造成與“水往低處流”的生活常識相悖逆的認識沖突，激發學習者繼續探究其原因的興趣和需求。之后在教具中多處設置一些可改變狀態的閥門，實驗時可以營造出“引不上山”、“從機動車油箱中吸取燃油”等問題情境，并可以模擬“虹吸管封閉不嚴”、“虹吸系統兩端液面高度達到同一水平面”以及“虹吸管變形”等情境。這一教具可以將學習者的學習活動置身于解決真實問題的情境之中，利用所學知識通過理論的推理、判斷，提出解決問題方案，并利用這一教具進行實踐的檢驗，在相對真實的情境中加深對虹吸現象原理及其在現實生產生活中應用的學習與理解。

（二）重視知識線索的搭建功能。建構主義強調學習者原有認知經驗對學習的重要作用，建構主義認為學習是學習者認知變革與重組的過程，這種變革與重組是以原有的知識經驗為基礎的。建構主義學習理論強調學習者在日常生活和之前的學習中，已經形成了豐富的經驗，并在此基礎上形成的對事物的理解即“認知圖式”在后續學習中的基礎作用。建構主義認為，當學習者接觸到外部信息時總是試圖用原有的經驗去解釋新信息。如果學習者原有的經驗可解釋新的信息時，就會將其整合并納入到自己原有認知結構中，這個過程就是皮亞杰所稱的“同化”；當學習者原有的經驗與新的信息相悖逆無法“容納”新信息時，學習者會主動對自己原有的認識結構進行修正和變革，使其與被認識的客體相適應，這個過程即是皮亞杰所稱的“順應”。學習者的認知結構在無數次的“同化”與“順應”中完成變革、重組與升華。

根據建構主義的這一理念，自制教具的設計要注意為學習者提供新知識與“舊經驗”之間連接的橋梁，即想辦法為學習者提供一些新知識與原有認識基礎之間相聯系的感知材料，使新知識與原有知識聯系起來，幫助和催化學習者從原有經驗背景出發進行合乎邏輯的推理活動，利用原有的認知經驗（正確的、完善的前概念）解釋新知識，發生同化反應，從原有的知識經驗中“生長”出新的知識經驗。

在“一種演示虹吸現象的科普教具”的設計中，筆者對虹吸管的整個回路采用了可遮擋方案，實驗時通過對虹吸回路的分段遮擋與顯示的方法，可以向學習者呈現生活中熟悉的多個場景，如利用圖1中的水盆（W）和虹吸管（L1）可以呈現“從機動車油箱中吸取燃油”的場景；利用水箱（T）和虹吸管（L2）可以呈現“水往低處流”的場景；通過移除水箱（T）并將虹吸管（L1）和虹吸管（L2）直接連通可以呈現最基本的虹吸現象場景；還可以利用虹吸管與水盆直接創設靠吸氣的方式抽出水盆中的水的場景。這些場景中大部分與學習者的原有認知經驗相一致，有的是學習者熟悉的或親身經歷過或體驗過的。利用教具學習者可以加深對與原有認知經驗一致的知識的理解并可拓展其應用范圍構建出新的知識經驗。利用本教具還可以呈現一些與學習者的先在認知經驗相悖逆的場景，如通過遮擋水箱（T）和虹吸管（L2）可創設出“水往高處流”的場景。而在學習者原有認知結構中水只能往低處，什么時候水都是不可能向高處流的。對此學習者可以通過進一步的操作，學習理解出現這種現象的真正原因和條件，并對原有認知圖式進行主動的修正、完善或補充，促發順應反應。豐富原有認知結構，實現知識意義的深層建構。

（三）重視協作與交流的支持功能。建構主義重視協作與交流在學習過程的重要作用，建構主義認為知識是有建構性的。知識源于意義建構，而意義建構以是以學習者的原有認知結構為基礎的，由于學習者所處的自然與社會環境千差萬別、生活與學習經歷各不相同，由此造就了學習者的“先知、先見”各具特色。由于學習者意義建構的先在基礎具有差異性和獨特性，造成學習者對同一事物及其過程意義建構的結果呈現出個性化、多元化特征。如果每個認識個體都只按照自己建構的意義去認識世界，將導致世界的不可知性。而事實并非如此，建構主義學習理論在強調知識的建構性的同時也強調知識的社會性。即雖然知識源于個體的意義建構，個體的知識帶有“個人的、主觀的”的色彩。但知識是認知主體對客觀事物的理解與反映，不是脫離客觀世界的主觀的東西。不同認識個體的“個人的、主觀的”建構成果中的客觀成分仍占主導地位，為了使認知個體的“個人的、主觀的”知識獲得較為普遍的社會認同，認知個體之間必須經過“協作”與“會話”這樣一個“社會協商”過程。即認知主體將個體對知識意義建構結果表達出來與其他社會成員進行交流，在使自己的建構結果得到其他社會成員評判、修正與接納的同時也對其他社會成員的建構結果進行評判、修正與接納，如此多次反復使知識意義不斷豐富和完善并實現知識意義的共享和協調。

根據建構主義的這一理念自制教具的設計要注意為學習者創造“協作”與“會話”的機會。通過學習者對教具所展現的現象的協商與討論，相互啟發，取長補短逐步達成對現象及原理的共識。在“一種演示虹吸現象的科普教具”的設計中筆者設計了多種操作方式，不同的操作會出現不同的現象，這些現象出現的原因，包含的科學原理會因為學習者原有認識結構的差異產生不同的理解結果，在實驗過程中允許學習根據自己的想法進行個性化的操作，再通過不同學習者之間對各自操作過程、操作結果進行交流討論，對過集體的協作與會話探討現象背后的原理。為學習者的知識建構創造“社會協商”的機會，完成知識社會性的建構。

（四）重視操作與變式支持功能。建構主義學習理論重視實踐在學習過程的重要作用，建構主義認為知識是有默會性的，建構主義將知識分為“顯性知識”與“默會知識”，顯性知識關于事實和原理的知識，是可以用概念界定，用文本和語言傳遞的知識。而默會知識關于怎么想和怎么做的知識，是內化于行動中的知識。表現為理解或領悟，具有高度的情境性，是只可意會不可言傳的知識。研究表明，在人的生命周期內要學習的默會知識遠遠多于顯性知識，事實上，世界上根據就不存在純粹的明確的顯性知識。對于這種“默會知識”很難通過講授或閱讀的方式進行傳遞，最有效的學習方法就是在實踐中學習。在實踐中學習者在觀察分析他人實踐行為的基礎上通過自己的切身的實踐操作來理解和感悟他人是“怎么想和怎么做”，并通過變式和反復實踐不斷豐富和加深對默會知識的掌握。

根據建構主義的這一理念自制教具的設計要注意為學習者提供參與和動手的機會，并盡可能多的提供變式，讓學習者在實踐中把握知識，通過變式領悟知識的內涵。在“一種演示虹吸現象的科普教具”的設計中注意到對虹吸現象多種具體場景的營造，注意利用虹吸現象的多種影響因素的變化引發出各種結果的設計，提供了多種操作變式，并支持使用者對教具進行拆卸和重組，還允許使用學習者在現有結構中增添部件改變原有功能。如通過改變虹吸管（L2）的下端出水口的高度會導致水流速度的變化，如果將虹吸管（L2）的下端出水口的高度提升到高于虹吸管（L1）所在的水盆中水面的高度，虹吸現象會中斷，甚至可能出現虹吸管（L2）的下端出水口所在容器的水被向上抽動倒流的現象；如果提高或降低了虹吸管（L1）所在的水盆中水面高度也會出現類似的或相反的現象；還可以通過實驗過程中打開水箱（T）的密封蓋（G）、將虹吸管（L1）提出水盆（W）或利用水箱（T）的密封蓋（G）多次按不相同的量排放虹吸管（L1）中的水等多種操作改變操作結果。在進行靈活多樣的變式操作的同時引導學生分析這些操作為什么會產生相應的現象，提出假設，然后再利用教具所提供的多種變式對假設進行驗證。通過多種操作方式的變換，有利于學習通過實踐操作理解現象背后的原理，領悟知識的真諦，有利于默會知識的學習和掌握。

三、結語

教學中使用教具的目的是為學習者提供更多的感知材料，提高教學效果。隨著社會對創新型、應用型人才需求的增加，社會對人才培養效率和規格提出了更高的要求。在這種形勢下，教具在教學系統中所扮演的角色也越來越重要。師生自制教具在作為產品化教具的一種補充方式的同時，更是一種富有創造性和實踐性的教與學方式。設計是制作優良的教具的關鍵，優良的教具設計需要先進的教學理論的指導。基于建構主義學習理論的自制教具設計體現出重視學習情境的創設功能、重視知識線索的搭建功能、重視協作與交流的支持功能、重視操作與變式支持功能的特征，在培養學習者創新能力、解決問題的實踐能力方面具有積極作用。

【參考文獻】

［1］顧明遠.教育技術學與二十一世紀的教育［J］.中國電化教育，1995（8）

［2］張玉春.淺談自制教具在體育教學中的作用［J］.成才之路，2007（11）

［3］張文全，李振海.教具制作與使用［M］.長春:東北師范大學出版社，2001:185

【專利項目】“一種演示虹吸現象的科普教具”已申請兩項國家專利，已獲實用新型專利授權（專利號：ZL201320232090.8），另一項發明專利目前已經進入實質審查階段（申請號：20131010154877.1）

【基金項目】2013年廣西科學研究與技術開發計劃項目（2013EA49026）

（責編黎原）

圖1一種演示虹吸現象的科普教具結構示意圖

（一）重視情境的創設功能。建構主義強調知識的情境性，認為一切知識都是在特定的社會文化背景下產生，只有在知識產生的特定情境中知識的意義才是確定的。一切脫離知識產生的社會文化背景的去情境化的知識都將成為“呆滯”的不具備實踐意義的“惰性知識”。只有在特定的知識情境中知識的意義建構才能實現，“真實”的情況是有效的意義建構的必備條件，教學要將學習活動置于真實的情境之中。

在進行“一種演示虹吸現象的科普教具”設計時，筆者認真考慮了如何通過這個教具為學習者創設一個相對真實的問題情境，把學習者的學習置于真實的情境中。該教具首先創設了一個“水往高處流”的表面現象，給學習者造成與“水往低處流”的生活常識相悖逆的認識沖突，激發學習者繼續探究其原因的興趣和需求。之后在教具中多處設置一些可改變狀態的閥門，實驗時可以營造出“引不上山”、“從機動車油箱中吸取燃油”等問題情境，并可以模擬“虹吸管封閉不嚴”、“虹吸系統兩端液面高度達到同一水平面”以及“虹吸管變形”等情境。這一教具可以將學習者的學習活動置身于解決真實問題的情境之中，利用所學知識通過理論的推理、判斷，提出解決問題方案，并利用這一教具進行實踐的檢驗，在相對真實的情境中加深對虹吸現象原理及其在現實生產生活中應用的學習與理解。

（二）重視知識線索的搭建功能。建構主義強調學習者原有認知經驗對學習的重要作用，建構主義認為學習是學習者認知變革與重組的過程，這種變革與重組是以原有的知識經驗為基礎的。建構主義學習理論強調學習者在日常生活和之前的學習中，已經形成了豐富的經驗，并在此基礎上形成的對事物的理解即“認知圖式”在后續學習中的基礎作用。建構主義認為，當學習者接觸到外部信息時總是試圖用原有的經驗去解釋新信息。如果學習者原有的經驗可解釋新的信息時，就會將其整合并納入到自己原有認知結構中，這個過程就是皮亞杰所稱的“同化”；當學習者原有的經驗與新的信息相悖逆無法“容納”新信息時，學習者會主動對自己原有的認識結構進行修正和變革，使其與被認識的客體相適應，這個過程即是皮亞杰所稱的“順應”。學習者的認知結構在無數次的“同化”與“順應”中完成變革、重組與升華。

根據建構主義的這一理念，自制教具的設計要注意為學習者提供新知識與“舊經驗”之間連接的橋梁，即想辦法為學習者提供一些新知識與原有認識基礎之間相聯系的感知材料，使新知識與原有知識聯系起來，幫助和催化學習者從原有經驗背景出發進行合乎邏輯的推理活動，利用原有的認知經驗（正確的、完善的前概念）解釋新知識，發生同化反應，從原有的知識經驗中“生長”出新的知識經驗。

在“一種演示虹吸現象的科普教具”的設計中，筆者對虹吸管的整個回路采用了可遮擋方案，實驗時通過對虹吸回路的分段遮擋與顯示的方法，可以向學習者呈現生活中熟悉的多個場景，如利用圖1中的水盆（W）和虹吸管（L1）可以呈現“從機動車油箱中吸取燃油”的場景；利用水箱（T）和虹吸管（L2）可以呈現“水往低處流”的場景；通過移除水箱（T）并將虹吸管（L1）和虹吸管（L2）直接連通可以呈現最基本的虹吸現象場景；還可以利用虹吸管與水盆直接創設靠吸氣的方式抽出水盆中的水的場景。這些場景中大部分與學習者的原有認知經驗相一致，有的是學習者熟悉的或親身經歷過或體驗過的。利用教具學習者可以加深對與原有認知經驗一致的知識的理解并可拓展其應用范圍構建出新的知識經驗。利用本教具還可以呈現一些與學習者的先在認知經驗相悖逆的場景，如通過遮擋水箱（T）和虹吸管（L2）可創設出“水往高處流”的場景。而在學習者原有認知結構中水只能往低處，什么時候水都是不可能向高處流的。對此學習者可以通過進一步的操作，學習理解出現這種現象的真正原因和條件，并對原有認知圖式進行主動的修正、完善或補充，促發順應反應。豐富原有認知結構，實現知識意義的深層建構。

（三）重視協作與交流的支持功能。建構主義重視協作與交流在學習過程的重要作用，建構主義認為知識是有建構性的。知識源于意義建構，而意義建構以是以學習者的原有認知結構為基礎的，由于學習者所處的自然與社會環境千差萬別、生活與學習經歷各不相同，由此造就了學習者的“先知、先見”各具特色。由于學習者意義建構的先在基礎具有差異性和獨特性，造成學習者對同一事物及其過程意義建構的結果呈現出個性化、多元化特征。如果每個認識個體都只按照自己建構的意義去認識世界，將導致世界的不可知性。而事實并非如此，建構主義學習理論在強調知識的建構性的同時也強調知識的社會性。即雖然知識源于個體的意義建構，個體的知識帶有“個人的、主觀的”的色彩。但知識是認知主體對客觀事物的理解與反映，不是脫離客觀世界的主觀的東西。不同認識個體的“個人的、主觀的”建構成果中的客觀成分仍占主導地位，為了使認知個體的“個人的、主觀的”知識獲得較為普遍的社會認同，認知個體之間必須經過“協作”與“會話”這樣一個“社會協商”過程。即認知主體將個體對知識意義建構結果表達出來與其他社會成員進行交流，在使自己的建構結果得到其他社會成員評判、修正與接納的同時也對其他社會成員的建構結果進行評判、修正與接納，如此多次反復使知識意義不斷豐富和完善并實現知識意義的共享和協調。

根據建構主義的這一理念自制教具的設計要注意為學習者創造“協作”與“會話”的機會。通過學習者對教具所展現的現象的協商與討論，相互啟發，取長補短逐步達成對現象及原理的共識。在“一種演示虹吸現象的科普教具”的設計中筆者設計了多種操作方式，不同的操作會出現不同的現象，這些現象出現的原因，包含的科學原理會因為學習者原有認識結構的差異產生不同的理解結果，在實驗過程中允許學習根據自己的想法進行個性化的操作，再通過不同學習者之間對各自操作過程、操作結果進行交流討論，對過集體的協作與會話探討現象背后的原理。為學習者的知識建構創造“社會協商”的機會，完成知識社會性的建構。

（四）重視操作與變式支持功能。建構主義學習理論重視實踐在學習過程的重要作用，建構主義認為知識是有默會性的，建構主義將知識分為“顯性知識”與“默會知識”，顯性知識關于事實和原理的知識，是可以用概念界定，用文本和語言傳遞的知識。而默會知識關于怎么想和怎么做的知識，是內化于行動中的知識。表現為理解或領悟，具有高度的情境性，是只可意會不可言傳的知識。研究表明，在人的生命周期內要學習的默會知識遠遠多于顯性知識，事實上，世界上根據就不存在純粹的明確的顯性知識。對于這種“默會知識”很難通過講授或閱讀的方式進行傳遞，最有效的學習方法就是在實踐中學習。在實踐中學習者在觀察分析他人實踐行為的基礎上通過自己的切身的實踐操作來理解和感悟他人是“怎么想和怎么做”，并通過變式和反復實踐不斷豐富和加深對默會知識的掌握。

根據建構主義的這一理念自制教具的設計要注意為學習者提供參與和動手的機會，并盡可能多的提供變式，讓學習者在實踐中把握知識，通過變式領悟知識的內涵。在“一種演示虹吸現象的科普教具”的設計中注意到對虹吸現象多種具體場景的營造，注意利用虹吸現象的多種影響因素的變化引發出各種結果的設計，提供了多種操作變式，并支持使用者對教具進行拆卸和重組，還允許使用學習者在現有結構中增添部件改變原有功能。如通過改變虹吸管（L2）的下端出水口的高度會導致水流速度的變化，如果將虹吸管（L2）的下端出水口的高度提升到高于虹吸管（L1）所在的水盆中水面的高度，虹吸現象會中斷，甚至可能出現虹吸管（L2）的下端出水口所在容器的水被向上抽動倒流的現象；如果提高或降低了虹吸管（L1）所在的水盆中水面高度也會出現類似的或相反的現象；還可以通過實驗過程中打開水箱（T）的密封蓋（G）、將虹吸管（L1）提出水盆（W）或利用水箱（T）的密封蓋（G）多次按不相同的量排放虹吸管（L1）中的水等多種操作改變操作結果。在進行靈活多樣的變式操作的同時引導學生分析這些操作為什么會產生相應的現象，提出假設，然后再利用教具所提供的多種變式對假設進行驗證。通過多種操作方式的變換，有利于學習通過實踐操作理解現象背后的原理，領悟知識的真諦，有利于默會知識的學習和掌握。

三、結語

教學中使用教具的目的是為學習者提供更多的感知材料，提高教學效果。隨著社會對創新型、應用型人才需求的增加，社會對人才培養效率和規格提出了更高的要求。在這種形勢下，教具在教學系統中所扮演的角色也越來越重要。師生自制教具在作為產品化教具的一種補充方式的同時，更是一種富有創造性和實踐性的教與學方式。設計是制作優良的教具的關鍵，優良的教具設計需要先進的教學理論的指導。基于建構主義學習理論的自制教具設計體現出重視學習情境的創設功能、重視知識線索的搭建功能、重視協作與交流的支持功能、重視操作與變式支持功能的特征，在培養學習者創新能力、解決問題的實踐能力方面具有積極作用。

【參考文獻】

［1］顧明遠.教育技術學與二十一世紀的教育［J］.中國電化教育，1995（8）

［2］張玉春.淺談自制教具在體育教學中的作用［J］.成才之路，2007（11）

［3］張文全，李振海.教具制作與使用［M］.長春:東北師范大學出版社，2001:185

【專利項目】“一種演示虹吸現象的科普教具”已申請兩項國家專利，已獲實用新型專利授權（專利號：ZL201320232090.8），另一項發明專利目前已經進入實質審查階段（申請號：20131010154877.1）

【基金項目】2013年廣西科學研究與技術開發計劃項目（2013EA49026）

（責編黎原）