建构主义教学理论在大学物理教学中的应用

夏峥嵘，李荣青 ，童悦

（1.淮南师范学院 物理与电子信息系；2.淮南师范学院 教务处，安徽 淮南 232038）

建构主义教学理论在大学物理教学中的应用

夏峥嵘1，李荣青1，童悦2

（1.淮南师范学院 物理与电子信息系；2.淮南师范学院 教务处，安徽 淮南 232038）

大学物理教学改革的本质是以“学生为本”，培养具有良好科学素养的“可发展”的人。以建构主义教学理论为指导，根据学生的认知规律和个性，结合大学物理知识内容的特点，从教学环境和教学方法两个方面，探讨如何在大学物理教学中培养学生的科学素养。

物理教学；建构主义；科学素养；思维

传统的大学物理教学，过分强调知识的单项传授，对独创性、批判性思维和个性发展重视不足，其教学模式受到社会创新变革的严重挑战。笔者认为，大学物理的教学应坚持以“学生为本”的教学理念，综合考虑学生的认知规律和个性，以物理知识为媒介，激发学生的积极性和潜力，让学生获得学习新知识的方法，使学生成为具有良好的自学能力和创新精神的“可发展”的人。在建构主义教学理论的指导下，结合物理知识感性、逻辑性和多维性等特点，从教学环境和教学方法两个方面，探讨如何在大学物理教学中培养学生的科学素养。

1.建构主义教学理论下的教学环境

建构主义教学理论下的学习环境重现物理知识感性特征，有利于激发学生思维的积极性。建构主义认为，知识不是通过教师的传授获得的，而是学习者在一定的情境下借助他人的帮助，利用必要的学习资料通过意义的建构而获得的，“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素[4-5]。首先，建构主义理论提倡 “情境”化教学，为学生创设有利于知识意义建构的学习环境。多媒体计算机的发展使得“情境”创设成为可能，它集文字、图形、动画和声音等多种媒体功能于一体，通过多媒体计算机的模拟仿真技术将语言难以描述清楚的物理现象和物理过程真实地再现在学生眼前，给学生提供生动、逼真的感性材料，实现物理现象的真实再现，自然而然地把物理问题引入课堂，让学生有身临其境的感觉。其次，建构主义学习环境中的“协作”和“会话”是学习过程的重要环节，教师可以通过网络建设课程教学平台，建立该课程的相关资料、自我检测体系、设置交流平台，学生课后通过网络和课程教学平台自主实现资料的收集，同时还可将课程内容的学习体会在课程平台上和同学之间进行协作学习，实现相互之间的交流，从而加深对问题的感性认识，从根本上理解和领会物理问题的深刻内涵，在不断地分析和总结中最终完成对知识的“意义的建构”。

在建构主义教学理论下的学习环境中，学生通过资料的收集和相互之间的协作交流，进行积极的思考，从被动接受信息变为主动探究知识，在本质上加深了对知识的理解，灵活地运用所学的理论知识分析和解决生活中的实际问题，从而加强了对知识的感性认识，激发了学生思维的积极性。

2.建构主义教学理论下的教学方法

建构主义教学理论下的教学方法顺应物理知识的逻辑性和多维性特征，有利于培养学生良好的自学能力和创新精神。建构主义理论提出学习不再是知识的单项传递，而是学习者通过已有的经验、知识结构对新知识进行主动建构而获得的“图式扩充”过程，强调以“学生为主体，教师为主导”的教学思想[4-5]。也就是说课堂教学不应致力于知识的传承，更加重要的任务是营造有利于知识建构的学习环境，激发学生学习的兴趣、引导学生积极思考，增强学习的积极主动性，使学生由“被动接受者”转变为“主动好学者”，使学生获得学习知识的方法和能力（即学会如何学习）。根据物理知识较强的逻辑性和多维性的特点，采用建构主义理论下的支架式教学和随机式进入式教学[1-2]等教学法，改变了知识“单向传输”的不足，它充分体现了“学生的主体和教师的主导”相结合的教学思想，从创设情境到意义建构，都给学生留有充分思考的空间，十分有利于自学能力和创新精神的培养。

（1）支架式教学顺应物理知识严密的逻辑性特征

物理学是一门具有严密逻辑性的严谨学科，它由一些基本概念、基本原理通过它们之间的内在联系建立的知识结构体系，知识的各个节点之间往往不是单一独立的，而是纵横交错相互关联的网链结构，而建构主义理论下的支架式教学方式恰好能顺应物理知识的这一特点，根据知识的结构体系，在教学中给学生搭建合适的知识框架，配上教师适时地引导和讲授，通过一定程度的自学和相互交流，实现对知识的协作学习，能有效地将学生从一个知识框架迁移到新的知识框架中，在无形中训练了学生思维的活跃性和批判性，培养了学生的“会学”能力。例如：大学物理的内容中将振动和波动及光学部分内容作为一个整体模块，内容由振动→波动→光学，形成一个循序渐进的知识结构支架，具体可表示为知识框架图1：

图1 知识框架图

图1的概念框架中，简谐波的本质是由单个质点的简谐振动在媒质中向外传播形成的，所以形成简谐波的所有质点和波源（作简谐振动）具有相同的频率、振幅和初相位，但是在简谐波的特征量中除了质点振动的频率、振幅和初相位外，质点的振动同时在媒质中向外传播，而传播的快慢用特征量波速来描述；学生在掌握了简谐振动的特征量的物理意义的基础上，顺着图中的支架自然地过渡到简谐波的特征量，在前后联系和比较中实现简谐波的特征量的意义建构。从简谐振动到简谐波研究对象，从单个质点运动变为多个质点形成的质点系运动，在深刻理解简谐波的特征量的物理意义后，结合简谐振动的运动学方程，教师进行适时的启发和引导，帮助学生完成简谐波的波动方程的建构，在潜移默化中将学生的思维带入简谐波的概念框架中。在对简谐波的基本概念有了一定的认识和了解后，结合振动的合成的相关知识，学生完全有能力在搭建好的知识框架中继续前进，自主探究 “波的干涉”这一节内容。因为光是电磁波的一种，它具有波动的特征，在学习掌握了机械波的基本概念和波的干涉等内容的基础上，顺着教师搭建好的知识框架，学生很自然地过渡到光的干涉这一概念框架，通过前后对比和关联，完成对“光的干涉”章节知识内容的意义建构。

在支架式教学的课堂中，学生沿着教师搭建好的知识框架，通过对最基本的“知识单元”的组合和建构，对新知识不断地进行探究，在反复的“协商”过程中完成知识的意义建构。通过探索的过程，从中学到了科学研究的基本策略和方法，感受到了科学研究思想的熏陶，从而培养了学生的自学能力。

（2）随机进入式教学顺应物理现象的多维性特点

物理学除了在内容上有较强的逻辑性外，物理知识和物理问题还存在着多维性的特点[6]，同一个物理现象，只有从多种不同的视角去探究，从不同的侧面进行知识的意义建构，才能使得学生比较深入理解该知识内容，获得完整的知识结构，在大脑中形成正确而合理的 “图式”，增加习得知识的灵活性，提高分析问题和解决实际问题的能力，灵活地将课堂获得的知识应用到实际生活中，从而能掌握在实际应用中物理问题的多重表征的特性[3]。鉴于物理知识和物理问题的这个特征，教师在设计课堂教学内容时，可充分发挥建构主义教学理论下的随机进入式教学法的优势，同一个“情境”，引导学生多次从不同的层面去探究物理规律的实质，从而实现对知识的深刻而完整的理解，培养学生的发散式思维。例如：在光滑地面上的两个人用力推对方（如图2）。

图2中的“情境”是个典型多层面的物理问题，例如：（1）力学分析：运用牛顿第三定律来解释；（2）质点的动量分析：运用动量定理来解释；（3）质点系动量分析：运用质点系的动量守恒来解释；（4）能量分析：运用质点系的动能定理来解释。

对同一个物理现象，从不同的角度，不同的方面去思考问题，从而通过多种途径实现对物理知识的意义建构，获得对物理问题的全面、深刻的理解，同时也培养了学生从多视角考虑问题的习惯，拓展了学生的思维。

3.结束语

当然，由于一直以来在传统教学模式下成长起来的学生，完全照搬建构主义理论下的教学方法学生很难完全接受，难以达到良好的教学效果，这就对教师提出了挑战。应避免对建构主义的狭隘的、极端的理解，既不能完全遵照建构主义理论下的教学方法，也不能固守传统的“灌输式”的教学模式，我们应该深入学生群体，了解学生的个性，根据他们的实际情况，在建构主义理论下的教学模式的基础上，对其进行创造性的发展和应用，在潜移默化中将学习的主动权转交给学生，发挥他们的潜力，使其成为具有良好科学素养的“可发展”的人。

[1]何克抗.建构主义——革新传统教学的理论基础[J].学科教育，1998，（3）：29-31

[2]张桂春.建构主义教学思想的再构[J].教育科学，2004，20（6）：25-27

[3]梁树森，王文莲，张晓灵.多重表征——建构主义物理教学的新思路[J].物理通报，2008，（2）：19-21

G642

A

1009-9530（2011）05-0104-02

2011-03-17

淮南师范学院教学研究基金资助项目（NoHSJY200917）

夏峥嵘（1980-），女，江苏连云港人，淮南师范学院物理与电子信息系实验师，研究方向：理论物理。