布魯納認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論對(duì)高中物理常見(jiàn)力教學(xué)的啟示①

羅軍兵

(1. 西南大學(xué)科學(xué)教育研究中心,重慶　400715；2. 安順學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院,貴州　安順　561000)

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布魯納認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論對(duì)高中物理常見(jiàn)力教學(xué)的啟示①

羅軍兵1,2

(1. 西南大學(xué)科學(xué)教育研究中心,重慶400715；2. 安順學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院,貴州安順561000)

三種常見(jiàn)力的教學(xué)是高中物理教學(xué)的基礎(chǔ),其中包含著紛繁復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn),往往給教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”都帶來(lái)了很大的困擾.布魯納的認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論強(qiáng)調(diào)教學(xué)要讓學(xué)生積極、主動(dòng)地去掌握學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)具有整體性、聯(lián)系性、層次性等特性,教師在三種常見(jiàn)力的教學(xué)中應(yīng)體現(xiàn)這些特性.

布魯納;認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論;高中物理;三種常見(jiàn)力

布魯納認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為人們同周圍環(huán)境的所有相互作用，都涉及與現(xiàn)有類別相關(guān)的刺激,據(jù)此構(gòu)成編碼系統(tǒng),形成了人的內(nèi)在認(rèn)知結(jié)構(gòu).如果輸入刺激與人們已有的類別全然無(wú)關(guān),它們是很難被加工的.學(xué)生的學(xué)習(xí)就是不斷地對(duì)信息進(jìn)行分類和組合,輸入到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中,使他們的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不斷地形成和改變.由此可見(jiàn),理解學(xué)科結(jié)構(gòu)、知識(shí)結(jié)構(gòu)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)特別重要,布魯納強(qiáng)調(diào)“不論我們教什么學(xué)科,務(wù)必使學(xué)生理解各門學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)”.任何一門學(xué)科都由一系列的知識(shí)碎片組成,要使學(xué)生對(duì)信息進(jìn)行積極的加工,使其與已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)生聯(lián)系,而不是成為被動(dòng)的知識(shí)接受者,教師必須幫助、指導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行理解加工,而不是照本宣科,我國(guó)新課程改革也強(qiáng)調(diào)課程實(shí)施過(guò)程中教師主動(dòng)性、能動(dòng)性的發(fā)揮.重力、彈力、摩擦力這三種力是高中物理最常見(jiàn)的三種力,對(duì)它們的教學(xué)是高中物理力學(xué)模塊教學(xué)的基礎(chǔ),也對(duì)高中物理其它模塊的教學(xué)有重要影響.因此,學(xué)生剛進(jìn)入高中階段就要進(jìn)行這三種常見(jiàn)力的學(xué)習(xí),而這三種常見(jiàn)力涉及的知識(shí)點(diǎn)數(shù)量繁多,教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí),需要幫助、指導(dǎo)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行理解、加工,構(gòu)建相應(yīng)的認(rèn)知結(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)有效教學(xué).

1　三種常見(jiàn)力的教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)整體性

布魯納認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論所強(qiáng)調(diào)的要理解、掌握學(xué)科基本結(jié)構(gòu),不是各知識(shí)點(diǎn)、單元的簡(jiǎn)單的堆積,而是一個(gè)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng).這個(gè)系統(tǒng)由若干個(gè)大系統(tǒng)和小系統(tǒng)組成,這里的大系統(tǒng)和小系統(tǒng)都是相對(duì)的,如就高中物理學(xué)科的所有教學(xué)內(nèi)容而言,它是一個(gè)大系統(tǒng),力學(xué)部分的教學(xué)內(nèi)容就是一個(gè)小系統(tǒng),而相對(duì)于力學(xué)中的某一模塊教學(xué)內(nèi)容,力學(xué)部分的教學(xué)內(nèi)容則變成大系統(tǒng),不管是大系統(tǒng)還是小系統(tǒng)都是具有一定結(jié)構(gòu)的,都具有整體性.三種常見(jiàn)的力作為高中物理力學(xué)中的一個(gè)小系統(tǒng),也有其特定的結(jié)構(gòu),也具有整體性,因此對(duì)三種常見(jiàn)力的教學(xué)必須從整體上考慮,進(jìn)行整體教學(xué).

一方面,要對(duì)三種常見(jiàn)力的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行理解、分析,把握其整體知識(shí)結(jié)構(gòu).三種常見(jiàn)力的教學(xué)內(nèi)容在高中物理教材中是分三節(jié)內(nèi)容，按重力、彈力、摩擦力的順序呈現(xiàn)的,是符合教材體系結(jié)構(gòu)的,有其合理的一面.但在實(shí)際教學(xué)中教師如果將這三種常見(jiàn)力的教學(xué)內(nèi)容放在一起去理解、分析,會(huì)發(fā)現(xiàn)他們有共同的結(jié)構(gòu)體系,如三種常見(jiàn)力的

教學(xué)內(nèi)容都可按照概念、產(chǎn)生條件和力的三要素等主線遞進(jìn)展開(kāi),如圖1所示是以彈力為例，按照三條主線展現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容.

圖1

對(duì)三種常見(jiàn)力的教學(xué)要從整體上進(jìn)行設(shè)計(jì)，如課時(shí)上如何進(jìn)行協(xié)調(diào)分配？各維度、各層次教學(xué)目標(biāo)如何整體設(shè)定,是直線遞進(jìn)式還是螺旋上升式設(shè)定？教學(xué)內(nèi)容如何整體處理得詳略得當(dāng),互補(bǔ)鞏固加深？教學(xué)過(guò)程如何在整體上前后照應(yīng)、高效開(kāi)展？總之,只有將三種常見(jiàn)力作為整體進(jìn)行教學(xué),才能合理處理教學(xué)內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo).

2　三種常見(jiàn)力的教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)相互聯(lián)系性

布魯納的認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論所強(qiáng)調(diào)的學(xué)科基本結(jié)構(gòu)中的各個(gè)結(jié)構(gòu)、要素不是相互孤立的,而是相互聯(lián)系的.如在三種常見(jiàn)力的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系中,不僅在各個(gè)小結(jié)構(gòu)內(nèi)部各要素之間存在相互聯(lián)系，在如圖1展示的彈力小結(jié)構(gòu)中,三條主線之間并不是相互獨(dú)立的:彈力的產(chǎn)生條件可由彈力的概念引出、三要素與產(chǎn)生條件又是密切相關(guān)等等,而且各個(gè)小結(jié)構(gòu)之間也存在著緊密聯(lián)系，如物體間存在彈力是產(chǎn)生摩擦力的必要條件,在一定條件下彈力大小可以等于物體的重力等等,也就是說(shuō)它們之間形成了縱橫交錯(cuò)、彼此緊密聯(lián)系的網(wǎng)狀知識(shí)結(jié)構(gòu).而在教學(xué)實(shí)踐中,教師往往將知識(shí)點(diǎn)從學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)、單元中分離出來(lái),呈現(xiàn)割裂狀態(tài)、點(diǎn)狀分布,使其從學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)體系中孤立出來(lái),也失去了與結(jié)構(gòu)體系中其他知識(shí)的聯(lián)系,這就使學(xué)生感到知識(shí)的雜亂無(wú)序,不利于學(xué)生相關(guān)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建構(gòu).

三種常見(jiàn)力的教學(xué)涉及多方面的聯(lián)系,如教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生生活的聯(lián)系、三種常見(jiàn)力知識(shí)與相關(guān)學(xué)科知識(shí)的聯(lián)系等,而三種常見(jiàn)力的各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系也是教學(xué)過(guò)程中要處理好的重要方面.三種常見(jiàn)力的各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系不僅包括重力、彈力、摩擦力等各小結(jié)構(gòu)內(nèi)的知識(shí)教學(xué)聯(lián)系,也包括各小結(jié)構(gòu)彼此之間的教學(xué)聯(lián)系,這種教學(xué)聯(lián)系可通過(guò)分化與集中、承前與啟后、綜合與貫通等方式進(jìn)行.如在進(jìn)行三種常見(jiàn)力的教學(xué)時(shí),教師需要指導(dǎo)、幫助學(xué)生對(duì)重力、彈力、摩擦力的知識(shí)進(jìn)行分析、歸納,尋找各知識(shí)之間的聯(lián)系與區(qū)別,對(duì)其進(jìn)行歸類,進(jìn)而構(gòu)建具有內(nèi)在邏輯聯(lián)系的三種常見(jiàn)力的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系.再如,在進(jìn)行摩擦力產(chǎn)生條件的教學(xué)時(shí),要與已學(xué)過(guò)的彈力產(chǎn)生條件聯(lián)系,指出彈力和摩擦力產(chǎn)生條件的關(guān)系，在進(jìn)行三種常見(jiàn)力的三要素教學(xué)時(shí),要有意識(shí)地將它們放在一起，通過(guò)比較的方法進(jìn)行教學(xué).

3　三種常見(jiàn)力的教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)層次性

布魯納認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論的學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)中的各知識(shí)點(diǎn)、各單元并不都是在一個(gè)水平上的,而是具有層次性的.學(xué)科知識(shí)是具有內(nèi)在邏輯一致性的統(tǒng)一體,這些知識(shí)之間存在抽象性、概括性和包攝性高與低的關(guān)系,也就是存在上位知識(shí)與下位知識(shí)的關(guān)系,也正是在此基礎(chǔ)上,奧蘇貝爾在上世紀(jì)六、七十年代提出了先行組織者的概念.以物理概念為例,物理概念是物理學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)體系的核心要素,它按照抽象概括程度由高到低分為學(xué)科核心概念、主題核心概念、重要概念和基礎(chǔ)概念等層次,這很好地說(shuō)明了學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的層次性及其內(nèi)在的邏輯關(guān)系.

三種常見(jiàn)力的知識(shí)結(jié)構(gòu)的層次性要求對(duì)三種常見(jiàn)力進(jìn)行教學(xué)時(shí),要將三種常見(jiàn)力的上位知識(shí)逐層解構(gòu),要使學(xué)生理解上位知識(shí)必須使學(xué)生掌握下位知識(shí).如在圖1中,要講解彈力的概念,必須讓學(xué)生明白形變的知識(shí),而要使學(xué)生明確認(rèn)識(shí)形變的知識(shí),就要讓學(xué)生理解彈性形變和非彈性形變概念,同樣要講解清楚彈性形變的概念,就要講解清楚彈性限度的概念；再如,在講解滑動(dòng)摩擦力的大小計(jì)算公式Ff=μFN時(shí),要讓學(xué)生理解Ff就要講解清楚μ和FN,即講解清楚什么是動(dòng)摩擦因數(shù)、什么是正壓力,它們的大小受哪些因素影響.當(dāng)然,學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的層次性并不是說(shuō)一定要先講解下位知識(shí)再講解上位知識(shí),因?yàn)橐恍┥衔恢R(shí)涉及到的相關(guān)知識(shí)學(xué)生可能已經(jīng)具備,這時(shí)先講上位知識(shí)學(xué)生也可以理解.因此,先講上位知識(shí)還是先講下位知識(shí)要根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與待講解的知識(shí)本身特點(diǎn)而定,如圖1中,對(duì)形變概念進(jìn)行講解時(shí),就不必要先講解彈性形變、非彈性形變概念,因?yàn)槔斫庑巫兏拍钏璧男螤詈腕w積這些相關(guān)知識(shí)已經(jīng)具備.但是,根據(jù)學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的層次性要求,教學(xué)中要使學(xué)生全面、深入地理解上位知識(shí),必須先讓學(xué)生理解、掌握下位知識(shí).

4　三種常見(jiàn)力的教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)參與性

布魯納的認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論指出學(xué)生對(duì)學(xué)科基本結(jié)構(gòu)的理解、對(duì)認(rèn)知機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的構(gòu)建不是外在強(qiáng)加的,而是要學(xué)生主動(dòng)對(duì)信息進(jìn)行理解、加工、建構(gòu)的,需要學(xué)生全面參與到教學(xué)過(guò)程中來(lái).為此,布魯納提出發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí),他強(qiáng)調(diào)教學(xué)要注重學(xué)習(xí)的過(guò)程,而不僅僅是學(xué)習(xí)的結(jié)果,我們教一門學(xué)科,不是要建造一個(gè)活著的小型藏書(shū)館,而是要讓學(xué)生自己去思考,參與知識(shí)獲得的全過(guò)程.

在進(jìn)行三種常見(jiàn)力的教學(xué)時(shí),教師同樣需要使學(xué)生積極、主動(dòng)地參與到教學(xué)過(guò)程中來(lái),并通過(guò)指導(dǎo)、幫助學(xué)生使其對(duì)三種常見(jiàn)力的知識(shí)進(jìn)行分化、提煉與概括,理解三種常見(jiàn)力的知識(shí)結(jié)構(gòu),并通過(guò)學(xué)生的自組織活動(dòng)將三種常見(jiàn)力的知識(shí)納入到學(xué)生自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中.這就需要在進(jìn)行三種常見(jiàn)力的教學(xué)時(shí),一方面,教師要采用自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)等方式,給學(xué)生創(chuàng)造一種學(xué)生能夠獨(dú)立探究的情境,而不是給學(xué)生提供三種常見(jiàn)力的現(xiàn)成知識(shí).如讓學(xué)生自己去體驗(yàn)感受重力大小及方向、彈力與摩擦力的產(chǎn)生,通過(guò)學(xué)生的自主探究活動(dòng),可以使學(xué)生在行為、思維及情感等各方面全面參與到教學(xué)過(guò)程中來(lái).另一方面,要調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)三種常見(jiàn)力的內(nèi)部動(dòng)機(jī),使學(xué)生積極、主動(dòng)地參與到教學(xué)過(guò)程中來(lái).內(nèi)部動(dòng)機(jī)是促進(jìn)人的行為的內(nèi)部動(dòng)力,要使學(xué)生積極、主動(dòng)地參與到教學(xué)過(guò)程中,教師必須要激發(fā)學(xué)生的內(nèi)部動(dòng)機(jī).布魯納也特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生內(nèi)部動(dòng)機(jī)的形成,他的發(fā)現(xiàn)教學(xué)法就有利于激勵(lì)學(xué)生的好奇心,促進(jìn)學(xué)生內(nèi)部動(dòng)機(jī)的形成.在進(jìn)行三種常見(jiàn)力的教學(xué)時(shí),除了教學(xué)方式上要有利于激起學(xué)生的好奇心外,也要將三種常見(jiàn)力的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的生活實(shí)際緊密聯(lián)系,來(lái)激發(fā)學(xué)生的好奇心、求知欲,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)三種常見(jiàn)力的內(nèi)部動(dòng)機(jī).如將三種常見(jiàn)力的教學(xué)內(nèi)容與重力的方向豎直向下在建筑上的應(yīng)用、射箭時(shí)弓弦的形變對(duì)箭的彈力影響、摩擦力的存在對(duì)我們走路和拿起重物的作用等日常生活常見(jiàn)的一些現(xiàn)象密切聯(lián)系在一起,可以使學(xué)生感到常見(jiàn)力的教學(xué)內(nèi)容是熟悉的、有用的,進(jìn)而引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,激起他們的好奇心、求知欲,使學(xué)生能夠積極、主動(dòng)地參與教學(xué)過(guò)程.

5　結(jié)語(yǔ)

總之,教師從整體性、聯(lián)系性、層次性和學(xué)生的參與性等方面來(lái)處理三種常見(jiàn)力的教學(xué)問(wèn)題,可以使學(xué)生更好地理解、掌握三種常見(jiàn)力的知識(shí)結(jié)構(gòu),進(jìn)而使三種常見(jiàn)力的知識(shí)更容易理解掌握,也有利于對(duì)常見(jiàn)力的記憶保持、學(xué)習(xí)遷移，能夠縮小其中“高級(jí)”知識(shí)和“初級(jí)”知識(shí)間的間隙.另外,強(qiáng)調(diào)知識(shí)結(jié)構(gòu)的整體性、聯(lián)系性、層次性和學(xué)生的參與性等,也有利于培養(yǎng)學(xué)生在關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、抽象擴(kuò)展結(jié)構(gòu)水平上去分析和解決問(wèn)題的能力,即有利于培養(yǎng)學(xué)生高層次思維能力.

[1] 陳琦,劉儒德.當(dāng)代教育心理學(xué)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2007:161-162.

[2] 人民教育出版社，課程教材研究所,物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心.物理1(必修)[M].北京:人民教育出版社,2010:51-59.

[3] 李政濤.當(dāng)代教學(xué)設(shè)計(jì)中的整體意識(shí)和結(jié)構(gòu)意識(shí)[J].教育發(fā)展研究,2006，(14).

[4] 黃慧.語(yǔ)文教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本思路[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)(教育科學(xué)版),2010，(4).

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[6] 張玉峰,郭玉英.層次分析:價(jià)值、變量與模型[J].物理教師,2015，(11).

①本文系2013年度重慶市人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地重點(diǎn)項(xiàng)目“高考與高中理化生新課程的適切性研究”(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào):13SKB028)的研究成果之一.