運用對應原理進行建構主義和邊學邊實驗的教學過程資料

1、運用“對應原理”進行“建構主義”和“邊學邊實驗”的教學過程青島市普通教育教研室 土望（266023）青島市初中物理學科是中央教科所“邊學邊實驗”課題研究基地，在課題研究過程中， 我們嘗試進行了將“建構主義”與“邊學邊實驗”相結合的教學過程。在此，筆者談談運用 “對應原理”進行這種教學過程的一些做法和設想。一、“邊學邊實驗”教學和“建構主義”教學1“邊學邊實驗”的教學過程：所謂“邊學邊實驗”，是指將實驗教學作為教學的背景與手段，貫穿在教學的始終。 通過實驗創(chuàng)設情景、 提出問題、建立假設、進行檢驗。這種即時性的實驗無法在現(xiàn)有的 實驗室條件下完成， 因為實驗室的數(shù)量、 器材遠遠不能滿足這種教學的要求

2、，因此，必須通 過讓學生使用學具來實現(xiàn)。如果我們將每節(jié)課都看作是由一系列的小問題所組成的系統(tǒng)，則“邊學邊實驗”的教學模式如下：學習過程：問題 1問題 2問題3 IIII實驗過程：實驗 1實驗2實驗3這樣，就可以充分發(fā)揮物理學科實驗教學的特點，將知識與技能有機地結合， 為培養(yǎng)能 力、形成正確的價值觀做好了充分的準備。2.“建構主義”理論及其模式：在進行“邊學邊實驗”的學習過程中，我們以探究教學作為其主要形式。而探究教學的 過程，則可以借鑒“建構主義”理論作為其方法論。建構主義理論：作為科學哲學后現(xiàn)代主義的一種流派，建構主義（或建構經驗論）認為：“科學活動是（范弗拉森而是科學家達成共建構，而不是發(fā)

3、現(xiàn)：是建構符合現(xiàn)象的模型，而不是發(fā)現(xiàn)不可觀察物的真理?？茖W的形象）。即我們所建立的知識體系并不一定是世界真實的情況, 識的一種形而上學的信念。皮亞杰等人將建構主義運用于兒童認知發(fā)展理論，他們認為，學生的學習過程并不應該是被動地接受教師灌輸?shù)闹R，而應該是學生按照自己的想法、需要去逐漸建構的過程。 學生的知識不是通過教師傳授得到的，而是在一定情景下借助于他人、資料的幫助，通過意義建構的方式獲得。建構主義教學模式：在“建構主所謂教學模式就是在一定理論指導下進行教學活動的較為穩(wěn)定的結構形式。義”理論指導下，目前較為成熟的教學模式有如下三種：，讓學生利用這些“支架” 支架式教學模式：告訴學生有關的概念

4、，將其作為“支架” 進行意義建構。）,通過教師引導、提供線索，讓學 拋錨式教學模式：給定幾個真實問題（作為“錨” 生在解決問題過程中進行意義建構。 隨機進入式教學模式： 給定問題， 通過教師引導，讓學生從不同角度、側面多次探討 該問題，最終形成完整的意義建構?？梢?，運用“建構主義”理論和教學模式，進行“邊學邊實驗”的教學過程，通過兩者 的有機結合， 就可以實現(xiàn)探究與實驗、 教師引導與學生主體、 動手與動腦等方面的有機結合， 從而使學生自主地探索出學科知識的結構。二、問題的提出 但是，筆者認為，上述這種“建構主義”式的“邊學邊實驗”教學過程，存在著如下的 問題：不論是“支架式” 、“拋錨式”，還

5、是“隨機進入式”模式，雖然都是在讓學生自主的積 極進行意義的建構，但教師的“支架”作用卻限制了學生的自由“建構”過程，學生仍然是 在教師已經挖好的隧道中前進， 而不是自己邊挖掘邊前進。 這不是真正意義上的自主建構過 程！因此， 筆者認為，在給定問題或情景之后，教師不應該再進行引導，而是應該讓學生自 由地、不受干預地進行意義的建構過程。在此過程中，教師僅僅在某個（或某組）學生提出 需要時進行有關的幫助與解答， 只起到資料庫和咨詢專家的作用。 每個 （或每組） 學生的需 要不盡相同，因為他們的建構過程、思路不盡相同。但是，這樣一來，又會出現(xiàn)新的問題： 學生所建構出的內容，極有可能與學科已有的內容體

6、系不同！如何解決這一問題呢？三、問題的解決設想在真正自主的情況下， 學生的建構內容與學科知識體系不一致是十分正常的現(xiàn)象。 筆者 提出的解決這一問題的設想是：運用“對應原理”將二者歸并。1玻爾“對應原理” ： 玻爾“對應原理”原本是關于氫原子理論（即量子化電子軌道理論）的一個說明。一旦 運用到整個科學領域， 就成為一種重要的科學方法， 通常將其作為一個理論是否可接受的一 個標準來應用。這意味著一個新理論接替原有理論（或假說）時應滿足兩個基本要求：新理論比原有理論具有更豐富的檢驗蘊涵； 新理論在原有理論得到充分確證的那個領域以漸進線的形式與之相一致。 總之，新的理論應該能夠包含舊理論（至少要與舊理

7、論內涵相同）才能被接受。2、運用“對應原理”解決上述問題： 當學生建構出與學科已有的知識內容體系不同的內容時，運用 “對應原理”將其（相當于舊理論）進行對應轉換， “翻譯”成學科的知識內容體系（相當于新理論） ，同時讓學生感 到自己的建構內容可以歸并為學科知識體系內容， 并通過實驗檢驗感受到這樣做更廣泛的意 義。從而既對自己的建構有成功感，又能順利接受學科的知識內容體系。在學生建構知識中，往往會出現(xiàn)如下兩種情況： 學生建構的理論（以下簡稱“學生理論”）與學科知識內容體系（以下簡稱“學科理論”）一致。這時，不必進行轉換，直接保留，作為探究的結論和學生應該獲得的知識； 學生理論與學科理論不一致。這

8、時，需要運用“對應原理”進行轉換，將學生理論變 成學科理論。具體運用“對應原理”進行轉換的方法： 對于上述第二種情況， 教師要想運用 “對應原理” 將學生的建構的理論轉換成學科理論， 必須進行逆向思考，充當“被評價者”的角色，將自己的理論（教師自己的理論也就是學科 理論） 提交全班，讓學生進行評價和批判，以退為進，讓自己的理論首先能夠并歸到學生理論中（而不是想強行讓學生的理論并歸到教師理論中），從而讓學生感到自己的理論與教師的理論在本質上是一致的， 可以接受教師理論， 然后學生才甘心將自己的理論并歸到教師理 論（學科理論）中。具體過程如下： 教師提出自己的理論（也就是標準的學科理論），提交全班

9、。 教師理論與學生理論中的各個觀點、各個量進行一一對應。 教師理論與學生理論進行比較：A. 相同點直接保留。B. 不同點的轉換方式如下：a. 如果教師理論包含學生理論，則學生理論可以直接轉化為教師理論。例如：學生在研究“力的作用效果”時，建構出的理論是：力可以使物體由運動變?yōu)殪o止， 力可以使物體由靜止變?yōu)檫\動，力可以改變物體運動方向。教師的理論是：力可以改變物體的運動狀態(tài)。將教師的理論進行具體化，“力可以改變物體的運動狀態(tài)”包含了：力可以使物體由運動變?yōu)殪o止，力可以使物體由靜止變?yōu)檫\動，力可以改變物體的速度， 力可以改變物體運動方向。顯然，學生看出，教師理論中的一部分或特例就是學生理論。通過這

10、樣的分解，讓學生 感到教師理論的更廣泛的意義，從而接受教師的理論。b. 如果教師理論與學生理論不存在明顯的包含關系，則要將教師理論與學生理論之間進行變換，通過變換，將教師理論變成學生理論。從而，讓學生接受教師理論。變換的方式主要有如下幾種：第一種：數(shù)學變換：通過某種數(shù)學關系將教師理論變換成學生理論。W額例如：在建構“機械效率”時，學生可能建構出：X二一皂，同樣可以說明有關問題；而W總W有教師理論是。這樣，通過 W總=W有+W額的數(shù)學關系，就可以將教師的理論變換為W總總、學生理論，從而讓學生接受老師的理論。第二種：條件變換：通過設定或除去某些條件，將教師理論變換為學生理論。例如：在研究“光現(xiàn)象”

11、時，學生建構的理論為：光沿直線傳播；教師理論為：光在同一 種均勻介質中沿直線傳播。這時，通過除去“均勻”、“同一種”等條件，將教師的理論轉化為學 生的理論，使學生感到教師理論更加嚴密，應該接受。第三種：形式變換：通過不同形式或表示方式之間的變換，將教師理論變換為學生理論。例如：學生在比較不同物質吸熱能力不同的研究中，通過類比密度等特性物理量，自己Q建構出一個新的物理量 X=來比較物質的吸熱本領， 這是一種數(shù)學形式；而教師的理論m也t是：用單位質量的某中物質溫度升高1C吸收的熱量來比較不同物質的吸熱能力，這是一種文字表示方式。通過文字轉化為數(shù)學，就可以將教師理論變換為學生理論，從而使學生接受。四

12、、“建構一一對應”探究模式將“對應原理”運用到“建構主義教學模式”中，筆者提出了“建構一一對應”探究模 式。1“建構一一對應”探究模式的思維程序：2 對上述思維程序的有關說明：情景：創(chuàng)設問題情景。問題：根據情景，提出問題，或形成研究課題，或明確要解決的一個實際問題。建構：讓學生分組，每組根據問題，按照自己的想法進行自由建構（包括提出模型或 假設，進行實驗檢驗），教師巡視并解答各組學生咨詢的問題，但不干涉學生的建構過程和 思路。對應：各組學生將建構的理論進行展示，記錄。教師引導學生運用“對應原理”進行 對應轉換，“翻譯”成學科理論。對應轉換后的學科理論必須進行實驗檢驗，讓學生感受到可信度。理論：

13、這樣，通過將全班各組不同的建構內容進行統(tǒng)一歸并，海納百川，達成共識， 最終獲得標準的學科理論知識。3.注意問題：運用上述教學模式應該注意如下幾點：將利用學具進行的即時性實驗貫穿在各個環(huán)節(jié)中，形成“邊學邊實驗”的過程。教師的作用：甘心當好咨詢專家、“翻譯”專家，不干涉學生的建構思路、過程。學生的注意事項： 合作交流、小組商討，建構的內容能夠解釋、說明或解決事先提出的問題，能夠接受實驗的檢驗?？傊軌蜃詧A其說。在“對應”環(huán)節(jié)，教師采取的是一種以退為進的做法。主動將學科理論拋出進行批判，摒棄主動郊學科理論歸并到學生理論中，其目的是為了從“知識”和“心理”兩個角度贏得 學生對學科理論的認可和接受，最

14、終達到學生理論心甘情愿并歸到學科理論的目的。五、教學案例我們通過“物體的慣性”的學習來體會“建構一一對應”式探究模式的運用:1 情景：運用學具盒中的器材讓學生操作如下實驗：使某些物品運動起來，使某些物品由運動 變?yōu)殪o止，從而模擬、回憶汽車剎車、啟動，運動員拋球、接球等真實現(xiàn)象。由此，學生感受到：有些物體，既容易動起來又容易停下來；有些物體既不容易動起來又不容易停下來。2問題：對學生提出要求：創(chuàng)造一個量或物理概念，用它可以表示出上述感受。這個量或概念與上述感受之間的關系。運用學具研究這個量或概念是由什么因素決定的。3建構：學生分組，運用學具進行實驗研究，各組有不同的建構內容。如：第一組的建構內容

15、如下： 這個量我們用字母 H 表示，起名為“活潑度”。 活潑度大的物體，既容易動起來又容易停下來；活潑度小的物體，既不容易動起來 又不容易停下來。 猜想活潑度可能與物體的質量有關，然后運用學具進行實驗（實驗方案可以多種多樣）。例如，用線繩分別將空盒蓋和裝滿所有器材的學具盒吊起，用手指給它們相同大小的 彈力， 觀察它們運動狀態(tài)的變化。 再將它們提到同一高度放手， 使其碰撞到放在同一位置的 手指上，感受手指被撞擊的力度。通過實驗，證實這一猜想是正確的。第二組的建構內容如下： 我們將這個量起名為“懶惰量”， 用字母 L 表示。 懶惰量大的物體，既不容易動起來又不容易停下來；懶惰量小的物體，既容易動起

16、來又容易停下來。 猜想懶惰量可能與物體的重力有關，然后運用學具進行實驗，證實這一猜想是正確的。4對應：學生分組匯報自己小組的研究成果，提交全班。教師和學生一起運用“對應原理”對這些 成果進行“翻譯”，使之轉換成物理學科知識體系中的量 慣性。過程如下：教師提出自己的理論（也就是標準的學科理論），提交全班： 我將這個量起名為“慣性”。 慣性大的物體，既不容易動起來又不容易停下來；慣性小的物體，既容易動起來又 容易停下來。 猜想慣性可能與物體的質量有關，然后運用學具進行實驗，證實這一猜想是正確的。將教師理論的物理量“慣性”與學生理論中建構的兩個量“活潑度” 、“懶惰量”進 行一一對應。 教師理論與學生理論進行比較， 看看是否能通過某些途徑將教師的理論轉換成學生的 理論。A.通過數(shù)學變換（倒數(shù)關系），就可以將“慣性”概念轉換為學生的“活潑度”的概念。這樣， 第一組的學生就認可并接受了教師的理論。B通過形式變換，就可以看出“慣性”與學生所說的“懶惰量”是一致的。由m和G的關系 可以將G通過數(shù)學公式 G=mg變換成m。另外，從 m是物質的一種屬性，可以看出m比G具有共廣泛的意義，從某種意義上說，m對慣性的