物理教學的“情境化”“去情境化”與“再情境化”

吳 喆 何善亮

(1. 南京師范大學教師教育學院，江蘇 南京 210097； 2. 南京師范大學教育科學學院，江蘇 南京 210097)

物理教學的“情境化”“去情境化”與“再情境化”

吳 喆1何善亮2

(1. 南京師范大學教師教育學院，江蘇 南京 210097； 2. 南京師范大學教育科學學院，江蘇 南京 210097)

情境教學至少應該包括3個環節,即情境化、去情境化與再情境化.“情境化”是創設教學情境,激發學生的學習興趣;“去情境化”是從具體情境中分離概括化的知識,發展學生的科學思維;“再情境化”是將知識運用到新的情境,培養學生解決問題的能力.情境化、去情境化與再情境化3者相輔相成,教學中只有處理好3者之間的相互關系,才能更好地促進學生科學思維的發展和有效提升學生解決問題的能力.

中學物理教學;情境化;去情境化;再情境化

近年來,情境教學在實踐中廣受中小學教師的歡迎,并發表了一定數量的相關研究成果.然而,筆者查閱眾多文獻發現,不少一線教師對于情境教學的理解都存在一個誤區,多數教師普遍認為情境教學就是在課堂教學中創設一個“情境”即可.但是,創設情境其實只不過是情境教學的一個起始環節,完整的情境教學至少應該包括3部分,即情境化、去情境化與再情境化.物理教學應該是從情境中來,再到情境中去.

1 “情境化”旨在幫助學生形成感性認識,為知識的意義建構做好充分準備

“情境”是情境教學理論中的核心概念.在一些英文研究文獻中,人們通常使用“situated”和“situation”兩個詞表示“情境”.“situated”的中文解釋是: ① 位于……的,② 處于……境地的;“situation”的中文解釋主要是:① (建筑物)的位置、地點,② 情況、處境、狀態,③ 形勢、局面和環境.[1]情境認知與學習理論認為,人類的一切活動都根植于他們所處的社會文化情境中,因此所有的學習都發生在情境中.學校中的教學活動也屬于人類活動的一部分,因此,從某種意義上來說,一切的教學活動都是情境教學.而目前國內所提及的情境教學更應該稱之為“條件性情境教學”(為配合國內研究表述,下文依舊采用情境教學一詞).條件性情境是高度基于學校和課堂的,是指為了達到學習的某種目標,采用人為方式(包括信息技術手段)創設并優化的支撐性情境,是區別于日常情境的一種教學情境.[2]情境教學的“情境化”就是指創設“條件性情境”,幫助學生形成感性認識.根據皮亞杰(Jean Piaget)的認知發展階段理論,中學生的認知發展水平處于具體運算階段和形式運算階段的過渡階段.處于這一階段的學生,他們能夠理解并解決簡單的抽象問題,但對于從未接觸過的概念仍需要一定的感性認知來支撐,尤其是對于像物理學科這樣抽象程度較高的學科.所以在教學中就需要“情境”的支撐,來使學生獲得關于未知內容的感性認識.

1.1 創設情境的意義

在教學中之所以強調創設情境的重要性,是因為在情境教學中,情境的運用有區別于其他教學方式的優越性.具體體現在以下3方面.

1.1.1 激發學習興趣

從學習心理的角度來說,學習興趣是一種內部動機,而學習動機是引起并維持學習活動的一個重要的內部啟動機制,它可以使個體的學習行為朝向具體目標,并提高學生的學習效率.教師有目的地創設教學情境,可以激發學生的學習興趣.例如,在講“自由落體運動”一節中,教師可以先問學生“羽毛和錢幣在同一高度處,同時下落,哪一個物體先落地”.根據已有的認知經驗,學生們一般都會回答“錢幣先落地”.隨后教師演示牛頓管的實驗,可以明顯地觀察到兩種物體同時落地.這一現象與學生們已有的認知形成了強烈的沖突,此時學生們會非常好奇為什么會出現這樣的實驗現象,從而激發了學生的學習興趣,促使學習的發生.

1.1.2 提供感性經驗

張巨青教授在他的辯證邏輯中提到“概念是在感性認知基礎上產生的,不經過感性認知階段,就不會在人腦中形成概念”.[3]感性認識是發展理性認識的基礎,在教學中教師要注意學生感性認識的發展,而一個良好的教學情境則可以給學生提供感性的認知經驗,為知識的建構做好準備.例如,在“流體壓強與流速的關系”一節中,在講到“飛機出廠前要在風洞中進行測試,此時流動的空氣給機翼一個向上的力”時,由于多數學生沒有見過飛機在風洞中進行測驗的畫面,缺乏這一方面的感性認識,很難在頭腦中想象這一情境.這時教師可以創設一個實驗情境,模擬飛機的風洞實驗,實驗情境將實驗過程和實驗現象直觀地呈現給學生,為學生提供了直觀的視覺感受,有助于學生在頭腦中形成感性認識,幫助學生理解抽象知識.

1.1.3 還原知識情境

知識是人對事物屬性與聯系的能動反映,是通過人與客觀事物的相互作用而形成的.建構主義學習理論認為,知識并不是一套獨立于情境之外的符號,而是存在于具體的、情境性的、可感知的活動之中的,是不可能脫離實際情境而抽象存在的,即知識是情境化的知識,一切知識均來源于情境.在教學中創設教學情境能夠更好地幫助學生理解知識的來源.例如,在“杠桿”一節中,教師可以提供給學生一些生活中常見的例子,例如用羊角錘拔釘子,用指甲刀剪指甲等,從而引出杠桿的概念.情境中的例子均來自于日常生活.通過這樣一個生活情境,教師可以給學生滲透“任何物理知識都是從實際的情境中抽象概括出來的”思想,幫助學生建立物理知識與生活的聯系.

1.2創設情境的途徑

在課堂中創設合理的教學情境,有利于學生形象思維的形成,激發學生的學習興趣,喚起學習情感,改善學習效果.但是,情境的創設并不是隨意的,情境的創設要緊扣教學主題,情境要能夠包含和體現教學重點,且情境的創設要包含一定的問題,能夠有效地引發學生思考.從情境的形式來分類,可以分為問題情境、生活情境、實驗情境、圖文情境、媒體情境、探究教學情境等,那么在情境教學中應該如何創設情境呢?下面介紹3種最常用的情境的創設方法.[4]

1.2.1 創設問題情境

“學起于思,思源于疑”,學生的思維活動起源于問題,教師可以利用問題來創設教學情境.例如,在講“密度”一課時,教師可以提出問題“木頭和鐵哪一個更重”引發學生思考.有些學生可能會根據日常的生活經驗回答“鐵更重”,由于問題中并未給出兩種物質的體積多少,所以顯然這一答案是不正確的.此時教師可以繼續問“那么一枚鐵釘難道會比一艘木船更重嗎”,答案顯然是不會.此時學生會意識到自己沒有控制變量,想到這一點后,教師就可以很自然地引入密度的概念,此時更有利于學生把握密度概念的內涵.教師利用由問題所引起的認知沖突,幫助學生將錯誤的或不完善的概念轉化為科學的全面的概念.

1.2.2 創設生活情境

“大自然,從表面上看它似乎和教育沒有什么關系,但是在本質上,卻是所有教育的源頭”.[5]大自然可以說是內容最豐富的教育資源,物理知識也蘊藏于豐富的自然現象中.教師可以通過介紹自然現象或生活經驗等來創設生活情境.例如,在講“熔化和凝固”一節時,教師可以通過“雪前暖,雪后寒”這一生活經驗激發學生的疑問來創設生活情境,利用生活經驗幫助學生理解“凝固放熱,熔化吸熱”的能量變化.

1.2.3 創設實驗情境

學界流傳這樣一句話,“I hear and I forget, I see and I remember, I do and I understand.”強調了動手做的重要性,而且物理本身就是一門以實驗為基礎的學科,所以物理實驗在物理教學中的意義不言而喻,物理實驗同樣可以用來創設實驗情境.例如,在講“大氣壓強”一節時,教師可以通過演示覆杯實驗來創設實驗情境,用實驗來吸引學生的注意力,用意想不到的實驗現象來激發學生的學習興趣.如果條件允許,教師可以為學生提供器材,讓他們親自動手操作.學生在實驗的過程中可能會出現各種問題,教師可以通過指導提高學生的實驗能力,在不影響正常教學任務的前提下,甚至可以讓學生探究實驗成功與否與什么因素有關,培養學生的探究能力,增強課堂參與感.

2 “去情境化”重視從感性認識到理性認識的飛躍,使學生獲得一般化的抽象知識

在情境中學習固然可以幫助學生形成形象的思維和感性的認識,幫助他們建構知識的意義,但是在人類認知的歷史長河中,積淀了人類無數的智慧,這些繁復的知識僅靠學生自己在情境中建構是遠遠不夠的.教學的主要任務是為了使學生獲得大量的間接知識,幫助學生筑起知識的大廈,使其獲得大量的抽象概括的一般化知識和思維方法,形成知識的體系.所以,在情境教學中我們既要為學生呈現一定的具體情境,又要幫助他們脫離情境,建構一般化的知識.這就需要教師進行情境教學中的第2個環節——“去情境化”.

為了實現“去情境化”教學,首先我們要明確“去情境化”的定義.筆者查閱眾多文獻發現,關于“去情境化”一詞的理解不盡相同,但大致可分為以下兩種: (1) 知識是從具體情境中分離出來的,可以反映情境的本質,因此對知識的學習便可獨立于情境之外.但這卻割裂了抽象的科學知識與具體生活情境之間的聯系,因此基于此種理解的“去情境化”在眾多文獻中是被批判的一詞. (2) “去情境化”是指將知識從具體的情境中分離抽象出來,從而超越情境,成為概括性的知識.它是相對于創設情境來說的,是情境教學中的一個環節.從兩種對于“去情境化”的理解,我們可以明顯地看出兩者思想上的不同,前者強調的是獨立于情境之外,后者強調的是在情境之中.本文對于“去情境化”的理解采用的是后者的思想.

2.1 “去情境化”的意義

“去情境化”是認識從感性到理性的一個過程,是有效教學的關鍵所在,在情境教學中具有重要的意義.在去情境的過程中,學生的科學知識,科學方法以及科學思維都能夠得到不同程度的發展.

2.1.1 科學知識學習

知識蘊含于情境之中,通過一定的科學方法,將科學知識從情境中分離出來傳授給學生,促進了學生科學知識的學習,豐富了學生的認知結構,使學生形成更豐富、系統的知識體系.科學知識的豐富與發展是學生在“去情境化”過程中最基本的發展.

2.1.2 科學方法學習

在知識的“去情境化”過程中,教師選用合適的教學策略,提出問題并解決問題,學生在解決問題的過程中,獲得解決問題的方法,建構物理模型,促進了學生科學方法的學習.這些方法不僅可以幫助學生解決同類問題,還可以作為解決其他問題的認知基礎,有利于知識的遷移.學生科學方法的發展是“去情境化”過程中最關鍵的發展.

2.1.3 科學思維學習

在“去情境化”的過程中,學生對現象的認識經歷從具體到抽象.在這一過程中必然伴隨著學生思維的變化,學生的思維從形象思維發展到抽象思維.“去情境化”的過程是學生思維發展的第一次飛躍.學生科學思維的發展是“去情境化”過程中最高層次的發展.

2.2 “去情境化”的途徑

“去情境化”是為了將具體知識從情境中分離出來,使學生獲得一般化的知識.在教學實踐中,如何實現“去情境化”呢?教師應如何幫助學生實現“去情境化”?基于學習理論與教學理論的研究發現,以下策略有助于學生實現“去情境化”.

2.2.1 對比變異策略

近年來變異理論(Variation Theory)逐漸進入人們的視野.變異理論是瑞典哥德堡大學馬飛龍(Ference Marton)教授提出的一種關于學習和教學的理論.變異理論的觀點認為“學習離不開對事物差異的感知”,即如果世界上只有白色,那么人們將無法辨別出白色的屬性,只有與其他顏色進行對比,人們才能從眾多顏色中概括出白色的本質屬性.變異理論的4種范式分別是“對比”、“類和”、“分離”和“融合”.其中,對比變異策略是最基本的也是最重要的,它是其他幾種策略的基礎.對比變異策略的實質是關注差異,即改變事物某一維度上的非本質特征,簡單地說就是同中求變.[6]在情境中合理地運用對比變異的策略可以實現教學的“去情境化”.

2.2.2 抽象與概括策略

抽象與概括是指從具體共同性的事物中揭示其本質意義的兩種思維活動.抽象是指抽取客觀事物的一般的、本質的屬性的思維方法;概括是指把抽象出來的個別事物的本質屬性連接起來,推及到其他同類事物上去,從而歸結全類事物的共性的思維方法.教師可以通過指導使學生從情境中抽象概括出合理的科學的知識、方法、規律、概念等,完成教學的“去情境化”.

2.2.3 猜想假設與驗證策略

一個良好的情境中必然包含著科學事實,它可以作為教學的先行組織者引導教師的教和學生的學.[7]學生對于情境中科學事實的認識還停留在經驗層面,“去情境化”的目的就是使學生對于科學事實的認識從經驗層面上升到理論層面.科學理論創立的途徑有多種,其中一種就是對科學事實進行合理的猜想,形成科學的假設并驗證假設.“去情境化”的過程也是科學理論形成的過程,在情境教學中對情境進行合理的猜想假設并驗證假設也可以完成教學的“去情境化”.

例如,某特級教師在“牛頓第二定律”一節課中,就運用了“去情境化”的教學策略,使學生從情境中脫離出來,概括出一般化的知識.在教學的開始,該教師播放了一段她在街頭采訪貨車司機的視頻,其內容轉述如下.

師:我能耽誤你幾分鐘嗎?關于汽車啟動方面我想問你幾個問題.

司:可以.

師:在你的貨車經過紅綠燈的時候,貨車空載和滿載的時候,在啟動方面你感覺有什么不同嗎?

司:如果是滿載的話啟動要慢一點,空車的話要快很多.

師:那您有沒有開小轎車的經驗?

司:有的.

師:那您開過同種型號不同排量的車嗎?

司:我們公司還有兩輛奧迪,那個排量大的在啟動的時候要快一些,排量小的啟動的時候就要慢一些.

視頻播放完畢,教師對學生進行提問,引導學生得出“加速度與力和物體質量有關系,且對于相同質量的物體,力越大加速度越大;在相同作用力的情況下,物體質量越大加速度越小”的結論.學生從教師與貨車司機的對話中抽象出力(汽車排量的大小)、質量(滿載與空載)、加速度(汽車啟動快慢)的概念,并概括出3者之間的定性關系.然而要理解力、物體質量與加速度3者之間的關系,學生就要有如下的經驗： 當力的大小不變時,物體質量越大,加速度越小(空車啟動得快,滿載啟動得慢);當物體質量不變時,力越大,加速度越大(同種型號的車,排量大的啟動得快).有了這樣的經驗,學生才能清楚地意識到3者之間存在著一種定性的關系.有了這樣的基礎,教師引導學生猜想3者之間存在著何種定量關系,并通過實驗進行驗證,至此完成全部的“去情境化”.這里值得注意的是,該教學案例中,綜合運用了以上3種“去情境化”的策略,而在實際的教學中教師不一定要全部運用以上策略,教師可根據自己的教學需要適當地選用合適的策略.由該教學案例我們也可以看出,對于同一情境可以運用不止一種策略,同時,同一種策略也不僅僅適用于一種教學情境.

3 “再情境化”旨在思維中把握具體化的抽象知識,以培養學生解決問題的能力

學生解決問題的能力是知識應用能力的更高進階,在本質上可以看成是一種學習遷移能力.對此,19世紀末20世紀初的桑代克(E.L.Thorndike)和伍德沃斯(R.S.Woodworth)提出相同要素說,后來被伍德沃斯修改為共同成分說.他們認為,只有當學習情境和遷移情境存在共同成分時,一種學習才能影響另一種學習,即產生遷移.[8]對教育者來說,創設這些條件性情境的目的,也是希望使學生的學習內容情境化,或者期望學生在校內遇到的問題和參與的實踐與今后校外所遇到的情境一致,從而將知識遷移到新的情境中,更好地解決新情境下的問題.[2]此時,情境教學中的“再情境化”就凸顯出了其促進學習遷移的重要意義.“再情境化”通過創設與原始情境相似的情境,幫助學生將所學的知識遷移到新的情境,解決新的問題,加深學生對知識的理解和運用能力,培養學生的問題解決能力.“再情境化”是促進學生學習遷移能力的有效途徑.

3.1 “再情境化”的意義

“再情境化”中的情境與“情境化”中的情境既有聯系又有區別,“再情境化”中的情境依然可以選用“情境化”時的類型,甚至可以用同一情境,但此時情境的作用卻是區別于“情境化”中的情境,具體表現為以下兩方面.

3.1.1 發展學生的物理思維

概念反映事物的本質,總是要經過從具體到抽象,再從抽象到具體的過程.黑格爾將概念分為“抽象概念”和“具體概念”.“抽象概念”是指僅憑思想的分析作用或抽象作用而舉出具體事物的一些特性,是認識從具體到抽象的過程;“具體概念”是能夠反映事物的具體多樣性的概念,是經過具體到抽象的過程之后,再由抽象上升到具體的流動的過程中產生的,是認識從抽象到具體的過程.[3]而其他諸如物理規律、物理問題解決等均是在概念的基礎上發展起來的.概念既是思維的“起點”與“細胞”,又是一切認知經驗的總結與總和.思維的發展過程與概念的發展過程類似,都是從具體到抽象再到具體的過程.“情境化”到“去情境化”的過程是思維由具體到抽象的過程,“再情境化”則是思維由抽象再到具體的過程.“情境化”中的具體是指現實中的具體,“再情境化”中的具體是指思維中的具體,即在思維中把握客觀具體對象的各個方面的本質以及它們的內在聯系和相互作用.這是學生思維發展的又一次飛躍.

3.1.2 提升學生的物理能力

情境以一種強有力的方式影響著學習及其遷移.學習遷移是解決問題、創造思維以及一些高級心理加工過程、發明和藝術創造等所必需的核心能力.有研究表明,遷移更多地由學生當前所處的情境引發,而不是學生自發完成的過程.[2]所以,通過再情境的過程,為學生創造一個與原始情境相似的新的問題解決情境,不但可以使學生的一般知識與技能得到遷移,更重要的是在新的情境中通過對問題的分析,學生解決具體問題的經驗和策略日趨豐富,在新情境中解決問題的能力也會有所提高.同時,透過真實的情境,教師通過適當的啟發與引導,建立生活與物理之間的聯系,可以加強學生理論聯系實際的能力.

3.2 “再情境化”的途徑

與“情境化”類似,“再情境化”同樣是通過創設情境來幫助學生學習,但此時情境的創設卻又區別于“情境化”,此時情境創設的目的是為了發展學生更高階的解決問題的能力,因此情境也必須具有更高的綜合性.下面以上文中提到的3種情境為例具體分析.

3.2.1 創設問題情境

“再情境化”的問題情境中,問題應更注重于應用,設置的問題綜合性也應該更強.例如,在教師講授過“密度”一課后,可以告知學生空氣的密度,讓學生估算教室內空氣的質量.因為該題目中并沒有告知學生教室的體積,學生只能根據經驗估算教室的長、寬、高,從而估算出教室的體積,再利用所學公式進行計算.所以這道題目不僅考查了學生對知識的掌握程度,強化了對知識的運用能力,還考查了學生對于實際生活的觀察能力,可以說與“情境化”環節中的情境相比具有更高的綜合性.

3.2.2 創設生活情境

與“情境化”中生活情境的激發學生疑問的作用不同,此時對于生活情境的運用側重于解釋生活現象,處理生活問題,將物理知識運用于生活情境中,培養學生的解決問題和解釋現象的能力.例如,在講“汽化和液化”一節后,教師可以提供給學生這樣一個生活情境“在發燒時,人們通過用酒精擦拭身體來降溫,請解釋其中的物理原理”.此時的生活情境,注重對于生活經驗的解釋,同時也為學生處理生活問題提供了科學的經驗.

3.2.3 創設實驗情境

此時的實驗不再以演示實驗為主,而是讓學生根據所學內容自主設計實驗,真正做到學以致用.例如,在講“大氣壓強”一節后,教師可以給學生提供以下器材“帶掛鉤的吸盤、彈簧測力計、光滑的玻璃板”讓學生根據自己學過的知識,設計實驗,估算大氣壓強的大小.通過自主設計實驗,讓學生將學到的知識應用到實際,鞏固所學知識的同時提升他們的思維能力,通過實驗操作,提高學生的動手能力,從整體上提高學生的實驗能力.

4 結束語

情境教學中包含情境化、去情境化與再情境化3個環節.在“情境化”中創設情境,激發學生的學習興趣,為“去情境化”中分離概括化的具體知識做準備,同時又是“再情境化”中相似情境的先行組織者.3個環節相輔相成,共同構成情境教學.在教學過程中不可忽視或弱化其中任何一個環節,也不能割裂3者之間的聯系,只有同時重視3方面在教學中的運用,才能夠使情境教學的教學效果達到最大化,實現提升學生思維能力,促進學生能力發展的教學目的,產生高效的物理課堂.

1 陸谷孫. 英漢大詞典[M]. 上海： 上海譯文出版社, 1993：1746.

2 王文靜. 情境認知與學習[M]. 重慶： 西南師范大學出版社, 2005：45.

3 張巨青. 辯證邏輯[M]. 長春： 吉林人民出版社, 1982：53.

4 王海琴. 初中物理課堂情境教學的創設與實踐[D]. 南京師范大學, 2008：24.

5 赫伯特·斯賓塞. 斯賓塞的快樂教育[M]. 北京： 中國婦女出版社, 2015：87.

6 陳紅兵. 探索學習的必要條件——變異理論發展的新動態[J]. 課程·教材·教法, 2014(6):110-115.

7 高文. 情境認知中情境與內容的作用——試論情境認知的理論基礎與學習環境的設計之一[J].全球教育展望, 1997(4):15-18.

8 皮連生. 教育心理學(第3版)[M]. 上海： 上海教育出版社, 2004：269.

本文為江蘇省教育科學“十三五”規劃2016年度重點資助課題“中小學STEM教育中學生學習體驗的研究”(編號B-a/2016/01/06)研究成果．

2017-03-27)