基于认知结构建构与优化的教学设计，本文主要内容关键词为：教学设计论文,认知论文,结构论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
做任何事情的关键是解决两个问题，那就是“做什么”和“怎样做”，第一个问题是目标问题，第二个问题是方法问题。教师的教学也是如此。高效的教学不仅需要理念的转变，更重要的是理念在教学全过程中的落实。教学需要设计，这种设计应该是教师多角度、全过程对影响教学效果的因素进行思考，规划解决的程序与选择解决的方法。教学设计的观念和具体操作程序引入我国已有20年左右的时间。但目前教师的教学设计中普遍存在以下几个问题，首先是教师只重视教学方法与教学策略的思考，缺少对教学目标的思考，例如，教师是否清楚，上完一堂课，哪些内容学生必须是掌握的？为什么这些内容是必须掌握的？教师让学生掌握的内容是否是完备的？其次是教师只注重对新课的教学设计，缺少对教学全过程的设计。对于上述现象的产生原因，我们提出一个假设：教师普遍缺少对教学目的本质的认识。
一、对物理教学目的本质的思考
物理教学目的是什么？大多数教师的回答可能是：传授知识，培养能力，提高学生的科学素养。如果我们接着再问：如何培养学生的能力？大多数教师的回答可能是：通过教师讲解问题，学生进行练习来获得。如果我们再接着问：教师讲解问题的目的是什么？学生练习的目的又是什么？也许教师还可以接着回答，但我们已经感觉到，教师对于教学的目的通常停留在观念层面，对本质的内容还缺少把握。
教学实践告诉我们，同样的学生，不同的教师进行教学，效果总是不同的。“只讲不练”是低效的教学，“只练不讲”也不是高效的教学，有经验的教师，虽然讲得不多，甚至做的也不是太多，但学生总是拥有解决问题的能力，原因是什么？
二、现代认知心理学对能力的解释
要回答上面问题，首先要解决能力是由什么因素决定这一问题。我们知道，一个人成年以后，其智力水平（智商）基本上是稳定的，这说明教师的教学要改变学生的智力水平是不太可能的，但教学实践告诉我们，教师的教学确实可以改变一个人的能力水平。高中的物理教学能使一个不能解决物理问题的人成为能够顺利解决物理问题的人。
智力与能力的关系可以用一个形象的比喻来说明，我们买了一台电脑，电脑的硬件配置（相当于智力）是无法改变的，但要完成一个任务，选用不同的软件（相当于能力）决定着完成任务的质量和用时。学生解决物理问题相当于用电脑完成一个任务，学生头脑中的“软件”好坏，决定了解决问题的质量和用时的不同，表现出能力水平的高低。那么，什么是学生用于解决问题的“软件”呢？
用现代认知心理学的术语来讲，这个“软件”就是认知结构，认知结构包含有解决问题非常有用的“是什么”“怎么办”的知识。学生面临一个问题时，就是调用这些知识来解决问题，学生在调用这些知识时，知识本身的稳固性、清晰性和组织性又影响着调用知识的速度和准确性，总之，认知结构的好坏决定了问题解决的好坏，体现了一个人的能力水平。
认知心理学对能力的认识对教学的指导意义是积极的，它使得教师明确了物理教学的目的（虽然不是全部，但肯定是绝大部分）是建构与优化学生的认知结构。这样教学的立足点才会真正回归到“以学生为本”，关注学生认知结构的建构和优化，从而围绕学生良好认知结构的建构和优化来规划教学，提高习题教学和学生练习的针对性，优化例题与习题的类型和数量，避免“题海战术”。
三、基于认知结构建构与优化的教学设计
当我们明确了教学的目的是建构与优化学生的认知结构时，教师的教学行为将发生深刻的变化。备课时，教师的行为将转向研究学生原有的认知结构和应该构建的认知结构之间的差异，研究完成认知结构转化或构建的教学方法；上课时，教师的行为将关注认知结构的构建过程和效果，例题解析与习题布置时，将选择对构建认知结构最有价值的问题。
(1)认知结构的基本内容
要研究认知结构，首先应明确认知结构包含那些要素。认知结构不只是概念和规律，也不同于知识网络，我们认为物理认知结构的要素应从物理现象、物理概念、物理规律、典型情景、物理模型、解题方法、解题策略等几个维度来考虑，在每一个知识点（单元）教学时，从这几个维度提炼可供学生解决物理问题时使用的命题（结论），具体内容可参见下面的案例。
(2)认知结构的建构顺序
良好的认知结构不是“一蹴而就”的，“一步到位”的做法常常使绝大多数学生成为学习的失败者，原因是这种做法违背了教学“循序渐进”的原则，在认知结构还比较简单及缺乏解决复杂物理问题的知识时让学生“仓促上阵”，这样的教学必定是低效的。“一步到位”这种做法将学生应该用于丰富、稳固、拓展、完善认知结构的时间消耗掉了，既影响了学生学习的兴趣，又影响了认知结构的建构，使得学生即使经历了复习过程，仍然不能弥补大量的知识缺陷。
按照认知结构建构与优化的规划，我们将认知结构建构与优化的过程分为3个阶段，第1阶段是某一知识点（单元）认知结构的建构阶段，这一阶段对应新授课阶段，其主要目的是建构认知结构的主要框架，在这一阶段，教师要关注学生原有的认知结构，了解学生在建构这一认知结构时的困难之处，采用实验、讨论的教学方式，加深印象，采用探究的方式，让学生经历认知结构建构的过程，其重点是“夯实基础”。教师要充分认识学生在构建新的认知结构时面临的困难，在新课教学中花时间“充分展示思维过程”，因为只有让新的认知结构的主要框架牢固和稳定，认知结构在进一步的丰富和完整过程中才不会“变形”及“倒塌”。
第2阶段是认知结构的拓展，这一阶段对应于单元或模块复习的阶段，应以加强知识间的联系和区分相近知识为目的，重点是让不同知识点（单元）的认知结构既相互联系，又相互区分。
第3阶段是认知结构的综合，这一阶段对应于综合复习的阶段，这时，不仅知识间的联系跨度和密度更大，而且知识在综合时也会产生许多新的方法与策略方面的知识，这些知识对解决物理综合问题十分有用，理应成为认知结构重要的组成部分。
(3)例题的选择与讲解
教师讲解例题的主要目的不是为了解决问题本身，而是传授解决问题的方法，这就是“授人以鱼”与“授人以渔”的区别。常见一些教师随意选择例题，但有经验的教师已经意识到有些题目适合做例题，而有些题目只适合做练习。从建构认知结构的角度来讲，讲解例题的目的是要能进一步丰富与完善认知结构，选择的例题必须在求解过程中应该有可用于解决一类问题的知识、方法和策略可供提取，在提取时教师一定要用生动、简洁的语言，便于学生记忆。当然，死记方法与策略可能仍然无法解决问题。因为这些方法和策略需要通过学生的运用才能真正纳入认知结构。
(4)习题类型与难度
习题既有巩固认知结构的功能，又有丰富和完善认知结构的功能。由于教学时间的限制，课堂教学的时间常只能用于建构认知结构的核心框架，认知结构的细节部分需要通过习题来完成。
从建构与优化认知结构的角度，习题可分为3类，第1类是巩固与丰富型习题，目的是让学生通过练习，巩固某一知识点（单元）认知结构的主要内容，丰富认知结构的细节，如典型的情景、细节的把握等；第2类是拓展型习题，这些习题常常涉及两个或两个以上知识点，目的是加强知识间的联系与区别；第3类是综合型习题，这些习题涉及的知识点多，情景跨度大，过程复杂，物体个数多，数学技巧高等，解决这类问题不仅所调用认知结构中知识的数量多、层次高（方法、策略），而且所调用认知结构知识的“特异性”（只适用于特定情况）也明显。
第1类习题以知识的理解和简单应用为主要目的，第2类习题以知识的联系与拓展为目的，第3类习题以知识的综合运用为目的，通常其难度上基本上是顺次递进。对认知结构建构与优化顺序这一规律的认识，有利于教师从高中教学的全过程这个高度选择例题与设计习题，避免“拔苗助长”的做法。
(5)习题（试卷）的讲评
从目前情况来说，高中物理教学时间中有1/3以上是习题（试卷）讲评课，提高习题（试卷）讲评的效率是确保新课教学有充足时间的一个重要问题。
习题（试卷）讲评的目的是为了发现学生认知结构的缺陷，从而加以弥补。教师不能认为学生不能解决问题或产生错误是学生能力不够，或心理素质有问题。教师要关注学生错误的原因，任何一个错误都可以从认知结构上找到原因。对学生产生的错误可从现象的把握是否正确，概念的理解是否到位，规律的掌握是否牢固，方法与策略是否知道，模型区分是否明确等角度进行分析，为了使学生弥补出现的错误，既要有从认知结构上分析错误原因的“点睛”之笔，还应该有相应的措施。例如，学生如果是缺少解决问题的相应方法和策略，除了讲授这些方法和策略之外，教师还应该布置相对应的习题让学生练习。
不同学生建构的认知结构是不同的：有的学生认知结构不够丰富，细节上经常出问题；有的学生认知结构联系不够紧密，知识不会迁移；有的学生认知结构区分度不够，碰到相类似的问题就混淆；有的学生虽然求解过程正确，但所用的方法并不合理。教师要通过比较，展示学生形成的良好认知结构的范例。只有让学生意识到确实是自己认知结构上的问题才导致了错误，他们才会改变“能力不行”的自我评价，进而致力于完善自己的认知结构。
总之，如果能认同“良好的认知结构就是能力”的观点，从着力建构学生良好认知结构的角度思考教学，便会发现我们的教学行为确实有许多地方值得进一步改进，而且高效率的教学需要教师作更精致的教学规划和设计。下面提供体现上述思想的教学案例，供参考。
