物理知识建构

物理教学是科学过程在教学上的一种特殊形式，如何在建构物理知识的同时，发展学生的探究能力，改变传统物理课重理论、轻实践，重动脑、轻动手，重知识、轻能力的教学局面，是当前物理教学改革的一个重要方向。本文试图以建构主义教学观为指导，来探讨物理知识建构的一些理论与实际问题。
　　
　　一、建构主义教学观
　　
　　当代建构主义是在充分吸收认知心理学关于信息加工研究成果的基础上发展起来的。辩证的建构主义认为，学习是学习者自己建构知识经验的过程，是通过新信息与学习者原有知识经验的双向的相互作用而实现的。学习应该通过学习者自己积极的高水平的思维活动（如综合、概括、解释、假设和推论等）而达成的。教学不仅要求信息被适当地呈现，而且关键在于如何激发学生的相关原有知识经验，促进新、旧知识经验的相互作用，使新知识在原有经验的基础上“生长”起来。
　　
　　概括地说，建构主义教学观认为，学习包含主体、建构环境、建构素材、知识生长点、建构方式等五个方面。主体是指先前已具有一定的认知结构和惯用的认知图式（一种处理信息的方式）的学习者。建构环境包括学习者学习时所处的内外环境，内环境主要指学习者的心态，建构主义特别强调积极的心态；外环境为物理环境、人际环境以及它们内部和相互间的作用，教材等媒体属于物理环境，教师和同学属于人际环境。建构素材主要有：直接信息，能够直接感觉刺激的现实信息，如实验或活动中器具；间接信息，如教师语言或教材描述唤起的表象，及多媒体课件展现的综合信息；符号或概念信息，是指构建某一学科的符号或它们的关系式。知识生长点指学习者原有的表象和知识基础。建构方式，包括学习者感知、注意的方式，信息加工方式，问题解决方式等，有些对于新知识的学习起促进作用，如已经学会的思维方式，有些可能起阻碍作用，如思维成见或错误的前科学概念。针对建构素材的来源不同，有人将学习分为活动性学习、观察性学习和符号性学习。在实际的教学中，应将多种信息融合起来，让学生来建构对当前知识的理解。
　　
　　二、建构主义的知识建构方式
　　
　　建构主义鼻祖皮亚杰的理论体系中一个核心概念是图式，图式是指个体对世界的知觉、理解和思考的方式，图式的形成和变化是认知发展的实质。皮亚杰认为，认知发展是受三个基本过程的影响的：同化、顺应和平衡。
　　
　　（一）同化
　　
　　在认知发展理论中，同化是指个体对刺激输入的过滤或改变的过程。同化有三种形式：（1）再现性同化，是指当前的刺激离开眼前时，进行相似性的思维提炼过程；（2）再认性同化，是指当刺激再次来到眼前时，对照刺激进行相似性的思维提炼过程；（3）概括性同化，是指把对过去曾经感知过的刺激的相同特征，迁移到新刺激的认知上的过程。个体对知识的同化建构具有累积效应、逻辑生长效应、自我整合效应。
　　
　　（二）顺应
　　
　　顺应是指有机体调节自己内部结构以适应特定刺激情境的过程。当个体遇到不能用原有图式来同化新的刺激时，便要对原有图式加以修改或重建，以适应环境，这就是顺应的过程。同化和顺应相伴而行，没有同化就不会有顺应；没有顺应形成的新的同化结构，就不会有更高级的同化产生。个体对知识的顺应建构起趋势作用、引导作用。
　　
　　（三）平衡
　　
　　平衡是指个体通过自我调节机制使认知发展从一个平衡状态向另一个较高平衡状态过渡的过程。皮亚杰认为，个体认知图式是通过同化和顺应而不断发展，以适应新的环境的。就一般而言，个体每当遇到新的刺激，总是试图用原有图式去同化，若获得成功，便得到暂时的平衡。如果用原有图式无法同化环境刺激，个体便会作出顺应，即调节原有图式或重建新图式，直至达到认识上的新平衡。平衡不是绝对停止不动，一种较低水平的平衡状态，通过个体与环境的相互作用，就会过渡到一种较高水平的平衡。
　　
　　三、物理知识建构的基本方式
　　
　　总体上讲，物理教学过程属于科学探究过程。从活动过程来看，科学探究包含观察或调查，提出问题，查阅书刊及其他信息源以了解别人所做工作情况，设计实验或调研方案，根据实验情况来检验、修正方案，或者运用各种手段搜集、分析和解读数据，提出答案、解释和预测，进行交流，共享研究结果等等。按照特征类型，这些活动可分解为操作性建构、观察性建构、言语性建构和研讨性建构四种基本形式。1、操作性建构，是指以操作实验来获得新知识的过程，表现为操作技能的发展与动作图式的形成，可以是个人自主进行，或者小组合作进行。2、观察性建构，是指通过观察别人的操作来实现自己对知识建构的过程，主要表现为表象图式的形成，例如课堂上观察老师演示实验、观看录象、课件、动画等。3、言语性建构，是指以语言或文字学习进行的知识建构，表现为为逻辑延展或意义同化与顺应，思维技能和认知图式的发展，如听老师讲课，自己阅读教材，认识物理量的表示和意义，进行数学推演，甚至解题等。4、研讨性建构，也称为社会性建构，是指通过师生之间或同学之间的某种沟通方式等社会性活动获得知识的过程，表现为别人对自己认知的暗示与激励，暗示包括肯定与否定。例如讨论、交流、辩论等。
　　
　　在实际物理教学中，上述的基本形式可以单独进行，也可组合起来，形成课堂教学过程，来建构物理知识，发展科学探究能力和培养科学态度和科学精神。