高校物理专业课教学模式创新探索——以建构主义知识观为视角

张淑芳，王增学

（1. 徐州工程学院 数学与物理科学学院，江苏 徐州 221008；2. 徐州工程学院 人文学院，江苏 徐州 221008）

高校物理专业课教学模式创新探索
——以建构主义知识观为视角

张淑芳1，王增学2

（1. 徐州工程学院 数学与物理科学学院，江苏 徐州 221008；2. 徐州工程学院 人文学院，江苏 徐州 221008）

建构主义知识观指导下的互动式探究型“知识建构式”教学模式，创设了一种类似科学研究的情境和途径，通过探究物理学中典型的实验定律的建立过程，使学生感悟前辈物理学家深刻的物理思想、研究方法和科研精神，促使学生真正理解和全面把握物理定律丰富的内涵和外延。课程小论文活动的开展，不仅调动了学生的学习兴趣，而且还培养了学生自主学习能力、应用物理知识分析和解决问题的能力，从而达到提高学生科学素质、培养创新精神和创新能力的目的。

建构主义；知识观；物理专业课；应用能力；创新能力

知识观是指关于知识的本质、起源、种类、范围、功能、价值及其获得的观点的总和。“知识观是我们认识教学目标、教学过程以及教学的意义和价值的观念基础”[1,p13]，它直接影响着教师的教学策略和教学行为。客观主义知识观认为知识尤其是科学知识，是独立于认识主体而存在的，是对外界事物客观规律的揭示，具有客观性、稳定性和永恒性。因此，知识可由先知者直接传给未知者。受这种知识观影响，长期以来，我国高校物理专业课教学模式，基本上是以“教”为中心的“知识授受式”。而建构主义知识观则认为，知识是人类创造建构的，知识也并非以实体的形式存在于个体之外，知识并不是对现实的唯一正确表征，它只是一种解释、一种假设，并不是问题的最终答案，并不是精确概括世界的法则，它将随着人类认识的不断深化，发生变更、发展。因此“知识是主观的、不稳定的、结构不良的，是与其形成的情景脉络紧密联系的，知识难于直接访取或传递给他人。”[2,p253]知识需要学习者在教师指导下，自己完成知识意义的建构。当我们用建构主义知识观审视传统教学模式时，发现它存在着极大的不合理性，迫切需要建立一种以“学”为中心的“知识建构式”教学模式。

1 客观主义知识观视野下物理专业课教学模式弊端

物理学是自然科学的基础，是揭示和阐述物质世界基本构成及其运动规律和相互作用的基本规律的科学。“物理学的概念、规律、理论、体系乃至研究方法和思想观念，不仅使人们得以认识世界，而且极大地推动了物质生产、技术进步和科学发展”[3]。而当前物理教育中却出现了一种反常现象，一方面物理学在科技与社会发展中的作用越来越重要，另一方面许多大学生对学习物理学越来越缺乏热情。传统物理教学以客观主义知识观为基础，认为物理学理论来源于经验事实和科学实验，许多理论又经过实践检验，因此具有绝对的客观性、真理性、普遍性和永恒性。基于这种知识观，教学多采用“知识授受式”教学模式，这种教学模式存在以下几方面弊端。

1.1 教师主宰，主体缺失

在传统教学模式中，教学活动以教师和教材为中心，其教学方法是全盘讲授的“灌输式”、“知识复制式”，在这种教学模式中，学生只需学习教材，无需独立获取资料，无需设计实验进行验证，无需独立思考，逐渐养成依赖教师的习惯，学生很少主动提问，更不敢与教师商榷。这必然导致学生自主学习能力、质疑、问题意识、批判性思维能力的缺失，严重影响学生个性发展。

1.2 教学目标单一，专业知识难以形成创新能力

传统的物理专业教学，以客观主义知识观为基础，把教学目标定位于单一的认知领域，教学的目的是让学生掌握系统的专业知识。教学中着重讲授物理学定理、定律的结论以及其针对理想模型的应用，而对渗透着前辈物理学家的研究方法、物理思想和科学精神的探索过程重视不够，这样学生学到的仅仅是脱离真实情境、抽掉物理思想和研究方法的抽象的、孤立的、具有惰性的知识，难以实现知识的迁移。另外，物理学学科本身的特色没有充分体现，没有适时的将物理学原理在当代科学技术中的应用结合起来，使知识变成了一成不变的僵化的教条，这不利于培养学生应用物理知识解决实际问题的能力，不利于激发学生创造性思维能力。再者，随着科学技术的发展，物理专业实验仪器集成化程度越来越高，实验结果大都直接呈现在显示器上，不能很好地体现物理现象、物理过程，失去了通过实验培养学生动手能力、综合运用物理知识解决实际问题能力的意义。

1.3 学习成绩评价内容片面，方式单一

客观主义知识观视野下的物理专业学习评价，片面的把评价标准定位于单一认知领域。这种内容片面的评价，忽视学生的学习过程、学习方法，忽视学生运用物理知识解决实际问题的能力，忽视学生的探索精神和创新能力。在评价方式上，又以期末笔试为主，甚至以期末笔试成绩代替其它形式评价，这种单一的传统评价模式，在很大程度上鼓励学生死记硬背，抑制甚至扼杀了学生群体在教学活动中所具有的自主性、主动性和创造性，使学生失去了自我评价、自我调节、自我反馈、自我控制学习的可能性，严重影响了学生主体性发展和创新能力的培养。

2 建构主义知识观、学习观的积极意义

2.1 建构主义知识观

建构主义知识观认为，科学知识的获得是科学家根据现有的理论来建构的科学知识，知识并不是对现实的准确表征，它只是一种解释、一种假设，并不是精确概括世界的法则。建构主义强调科学知识是暂时性的、主观性的、建构性的，它会不断地被修正和推翻，并随之出现新的假说。按照这种观点，课本知识只是一种关于各种现象的较为可靠的假设，并不完全反映事物的本来面目，科学知识包含真理性，但不是绝对正确的最终答案，它只是对现实的一种更可能正确的解释。另外，建构主义认为，知识不可能以实体的形式存在于具体个体之外，尽管我们通过语言符号赋予了知识一定的外在形式，甚至这些命题还得到了普遍的认可，但由于不同的人有不同的认知图式、先前经验，所以对同一命题也会产生不同建构与理解，这些理解也只能由学习者基于自己的知识经验、信念背景而建构起来，而且这种建构不可能由他人代替，建构主义的这一观点将学习者推向了学习活动的中心。

2.2 建构主义学习观

建构主义学习观认为，人的认识是以原有知识为基础，在主客体的相互作用中建构而成的。首先，学习是一个积极主动的建构过程，学习者不是被动地接受外在信息，而是主动地根据先前认知结构有选择的知觉外在信息，建构当前事物的意义。第二，这种建构过程是双向性的，一方面学习者对当前知识或信息的理解，是以学习者原有的知识经验为基础，这就意味着学习者对知识和信息的理解将超越外部所给的信息本身；另一方面，被利用的先前知识，并不是简单的提取和套用，而是学习者根据新的知识和信息，相应地对原有经验本身也作出某种调整和改造，受到重新建构。由于要进行这种双向建构，学习者必须积极参与学习，必须时刻保持认知的灵活性。第三，学习者的建构是多元化的，由于事物存在多元性，学习情境存在一定的特殊性以及个人的先前经验存在的独特性，学习者对事物意义的建构将是不同的[1,p15]。

2.3 建构主义知识观、学习观对物理教学的启发

2.3.1 摒弃教师中心，树立学生主体观

“建构主义的本质是一种知识论，一种探讨知识发生与获得的理论。而建构理论的最大特点，是把学习过程的核心由知识传授者转移到知识学习者本身。”[2,p344]

学习者不再是知识的接受者，也不仅是知识的储存者，而是知识的创造者。建构主义认为真正有效的学习是学习者主动建构知识的过程，而这个过程不能由他人代替。既然学习过程是建构过程，那么教师所能做的，就是充分利用教学信息资源，设计认知工具，优化学习环境，支撑学生的知识建构，充分发挥学习者主体能动性，让学习者能够与逼真境脉亲密接触，与环境互动，与同伴交流，积极主动地建构自己的知识意义，让学习者始终处于中心位置。

2.3.2 训练思维品质，培养创新能力

教学的目的不仅仅是使学生掌握系统的专业知识，更重要的是培养学生的探究与创新能力。培养创新能力，首先应培养学生的批判性思维能力、发散性思维能力、自主学习能力、协作交流能力和对真实世界问题解决能力的良好思维品质。体现在物理专业的教学中：第一，给学生提供丰富的学习资源和认知工具，让学生明白每一个物理概念、物理定理、定律产生的历史背景、实践背景，而不仅仅是传授给他们作为绝对真理的结论；第二，编制知识网络，以一定的结构性知识，支撑学生对知识的建构；第三，创设结构不良的、开放的、有足够复杂性、包含许多相联系部分，而每一部分又很重要的问题情境，鼓励并引导学生通过解决一系列初始问题、类似问题和拓展性问题，独立提出自己的问题，与环境积极互动，探索问题的解决方案，并同时建构知识的个人意义，达到对知识的理解[2,p270]。第四，培养学生的原认知能力，即反思能力，因为学习是建构性的，这就要求学生对自己的知识基础、学习行为和学习效果有清醒的认识，并能调节、控制、反省认知行为[4]。

2.4 发挥评价的发展性功能，促进学生发展

现行评价过分强调甄别与选拔功能，忽视对评价结果的反馈和认同。评价难以成为学生认识自我、调控自我、发展自我、鼓励自我的一种手段。建构主义倡导基于学生发展的发展性评价，评价的目的在于学生的发展。

2.4.1 发展性原则

学生评价的发展性原则是指学生评价要以促进学生发展为目的，评价关注的不仅是学生的考试成绩、现实表现，而且应该重视学生的未来发展，重视学生在原来已有水平上的提高，是课程教学的一个有机环节。长期以来，在教学评价中，多是教师评价学生，学生被排斥在评价主体之外，而建构主义提倡的评价过程是师生、生生互动过程，是评价者与被评价者不断协商、不断发现新问题解决新问题的过程。“建构主义强调科学教学评价的目的在于更好地根据学习者的需求来设计教学，改进和优化教学策略，促进学习者更有效地进行科学探究和知识的自主建构”[5]。

2.4.2 多元化原则

学生评价的多元化原则是指评价内容、方法、主体的多元化，评价的内容主要是学生自主学习能力，对所学知识及其意义建构的能力。评价的方法也具有多样性，灵活性，除笔试外，还倡导采用课堂行为观察、作业分析、答辩、操作实践、情境模拟等过程性评价方法。其中，要重视学生在评价过程中的主体地位，通过评价引导学生进行积极的自评与他评，实现自我反馈、自我控制、自我调节，真正体现以“学”为中心。

3 互动式探究型教学模式——以电磁学教学为例

电磁学是物理专业一门重要的基础课，电磁学理论广泛应用于从家电到高科技的许多领域。互动式探究型教学模式是建构主义倡导的教学模式，其基本理念是，在教学过程中，创设一种类似科学研究的情境和途径，在教师指导下，学生通过对问题的独立探索，主动实践，主动思考，在探索和研究过程中，建构知识及其意义。这是一种能充分发挥学生在学习过程中的主体作用、有效培养学生创造能力和创新精神的新型教学模式。

3.1 创设互动式探究型教学情境，促进知识意义建构

电磁学理论建立在Coulomb（库伦）定律、Biot—Savart —LapLace（毕奥—萨伐尔—拉普拉斯）定律、Ampere（安培）定律和Faraday（法拉第）电磁感应定律这几个实验定律的基础上，每一个定律的建立，都经过前辈物理学家的艰苦探索，其中蕴含了前辈大师的物理思想、研究方法和科学精神。结合物理定律的特点，恰当地探讨物理定律的建立过程，再现当时的研究情境，可以使学生领悟前辈物理学家的物理思想，更深刻地领会物理定律的意义。

如在电磁感应教学中，我们首先以影像资料介绍法拉第的研究工作，着重介绍他对电磁感应的研究，还介绍了Ampere、Arago（阿喇戈）、Colladon（科拉顿）的研究工作，并对他们的实验进行了模拟演示，引导学生思考、讨论并回答，为什么在长约11年的时间里，人们一直没有找到电磁感应现象？期间Ampere的过阻尼冲击电流计、Arago的圆盘实验、尤其是Colladon的电磁感应实验，都出现了电磁感应现象，都已经到达了发现电磁感应现象的边缘，为什么都与成功擦肩而过？从中可以受到什么启发？演示Faraday电磁感应实验，引导学生思考、讨论并回答，Faraday是怎样发现电磁感应现象的，突破的关键是什么？在众多的电磁感应现象中产生感应电流的实质是什么? Faraday是如何解释的？Faraday提出的场的观点对Maxwell提出涡旋电场假说、位移电流假说并建立电磁场理论有何启发？通过以上探索过程，学生对Faraday电磁感应定律

动生电动势公式

感生电动势公式

的意义建构更丰富，应用更灵活。最后指导学生分析一些电磁感应现象应用实例，课后再让学生找出一些应用实例，进一步把理论与实际结合起来。

3.2 开展专题小论文活动，培养研究、创新能力

开展专题小论文活动，能有效的调动学生的学习兴趣和自主学习的能力。首先在电磁学绪论课中，我们准备了详实的资料（文字资料、影像资料），整体上介绍电磁学的发展过程和在电磁场理论建立中作出杰出贡献的物理学家法拉第和麦克斯韦，并介绍电磁学的主要内容及其在各领域的应用。然后，向学生推荐一些探索性的小论文题目，并鼓励学生在学习过程中对自己感兴趣的问题选题，要求在一学期内撰写完成小论文。论文选题包括两方面的内容：一是理论探索，要求学生就电磁学的实验基础及其理论形成与发展中，自己感兴趣的问题进行较深入的探讨，并提出自己的见解；二是电磁学理论的实际应用，又包括两方面内容，其一，电磁学理论的当代应用，如“静电学的当代应用”“磁学的当代应用”“电磁感应的当代应用”等；其二，自己设计一种应用，或对现有应用进行改进。

在指导学生撰写论文过程中，教师向学生推荐文献资料，更多的是让学生自己查阅学术期刊、科学杂志、网络资源，并组织学生课堂讨论交流，展开全方位的深入学习。对喜欢实验研究的学生，开放实验室，让学生弄清基本原理，并自己动手设计实验，提出改进方法，制作小实验装置。为进一步激发学生的参与兴趣和积极性，适时组织学生交流研究“成果”，进一步培养学生合作、交流、分享的科学研究精神。从学生写出的小论文看，多数都有自己的感悟和独到见解，小制作也有自己的创新。通过学生撰写小论文活动，极大地丰富了学生对电磁学理论的意义建构，培养了学生的知识应用能力和创新能力。

3.3 学生成绩评定

3.3.1 闭卷考试成绩

主要考察学生对电磁学基本知识的理解和应用能力，设计约10%的提高题，考察学生灵活应用知识的能力，这两部分的总分占总成绩的50%。

3.3.2 平时成绩

主要考察学生电磁学知识及意义建构的能力。根据学生在课堂讨论中，师生、生生交流的情况，考察学生是否完成对所学知识的意义建构，再加上平时作业，共占总成绩的20%。

3.3.3 专题小论文成绩

主要考察学生的电磁学知识的应用能力和创新能力。这部分占总成绩的30%，有独立见解或有创新的另加奖励分数。

综上所述，建构主义理论指导下的互动式探究型教学模式，充分体现了学生的主体地位，赋予学生以主动权，他们可以自由探索和自控学习过程。这样的教学不仅培养了学生的学习兴趣和自主学习能力，还进一步培养了学生理论联系实际的能力和创新思维能力，实践证明建构主义教学理论指导的教学改革是卓有成效的。建构主义教学理论的应用，并非是对传统教学模式的全盘否定，而是对它的优化和超越，我们应发挥两者的优势，创建更科学更符合中国国情的教学模式。

[1] 肖川.知识观与教学[J].全球教育展望,2004(11):13-17.

[2] 高文,等.建构主义教育研究[G].北京:教育科学出版社, 2008:253.

[3] 陈秉乾,等.电磁学专题研究[M].北京:高等教育出版社, 2001:75.

[4] 薛国凤,王亚晖.当代西方建构主义教学理论评析[J].高等教育研究,2003(1):97:95-99.

[5] 袁维新.从授受到建构[J].全球教育展望,2005(2):18-23.

（责任编辑、校对：孙海祥）

Exploration of Constructivist-Based Model for the Teaching of Physics in Universities

ZHANG Shu-fang1, WANG Zeng-xue2

(1. Department of Mathematics and Physical Science Technology, Xuzhou Institue of Technology, Xuzhou 221008, China; 2. Department of Literature, Xuzhou Institue of Technology, Xuzhou 221008, China)

The interactive and exploratory teaching model under the constructivist epistemology creates a congenial environment and explores the establishment of classical empirical laws to help students develop a deeper understanding of physical theories, research methods and research spirit of the prominent physicists. This will facilitate students to gain real and comprehensive insights into physical laws. Furthermore, essay writing can not only arouse students’ enthusiasm for learning, but can also encourage students to study independently and to incorporate physical theories into practices, thus students’ability to carry out scientific research and to adopt innovative methods will be improved.

constructivism; epistemology; physics module; ability to apply theory into practices; ability to develop innovative solutions

G642.0

A

1009-9115(2012)02-0116-04

徐州工程学院2010年度高等教育立项课题（YGJ1016）

2011-12-13

张淑芳（1959-），女，河北邢台人，副教授，研究方向为物理教育研究。