运用建构主义理论优化物理教学过程的研究，本文主要内容关键词为：教学过程论文,主义理论论文,物理论文，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。
1 建构主义的界定及本质特征
建构主义（constructivism）是学习理论中行为主义发展到认知主义以后的进一步发展，它是作为一种超越或制衡客观主义认识论或学习理论而提出来的，风靡于20世纪90年代，是当代心理教育学的一场革命，有关以建构主义理论指导思想为基础的各种教学实践正在逐步验证建构主义的正确性和应用性.建构主义理论的内容非常丰富，其核心是：学习是一种建构过程，学习是一种活动过程，学习必须处于丰富的情境中.强调教学必须以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现，强调“情境”对意义建构的重要作用，强调“协作学习”对意义建构的关键作用，强调对学习环境（而非教学环境）的设计，强调利用各种信息资源来支持“学”（而非支持“教”），强调学习过程的最终目的是完成意义建构（而非完成教学目标）.〔1〕
计算机多媒体辅助教学正是实现建构主义学习环境的理想认知工具，随着多媒体计算机和网络技术的飞速发展，建构主义必将流行于全世界，必将对教育教学思想、观念、内容和方法甚至模式产生深刻的影响，将激发人们寻求和发展适合新技术和认知过程的新理论、新模式，对优化物理教学过程将起到非常重要的作用，这正是素质教育的需要.
2 建构主义教学观与传统教学观的区别
2.1 物理教学中的传统教学观
传统教学论以“行为主义心理学”为基础，认为人的一切反映都是刺激的产物.只看重问题的结果，而忽略发现和解决问题的认知过程，即以最短的过程、最快的速度讲完课程，把概念和规律灌输给学生，然后挤出大量的时间进行解题训练，最后应付考试.学生的学习过程就是等待教师用理性的结论把“空桶”装满或把美丽的图画印在纸上，强调“老师的教”而忽视学生的学，只重视认知领域，着眼于高效率的继承前人的知识，掌握前人的技能，把教育作为训练和灌输的工具，要求学生“学会”，一切教学目的都围绕或服务于应试教育而展开.无论是“教纲”、“考纲”还是“评价标准”都把基础知识和基本技能具体化，以形成若干个知识点和技能要求，用“了解”、“知道”、“理解”、“掌握”和“会”等行为动词来表达教学应达到的目标，认为学生认识和掌握了知识就算达到了教学目的.
这样的教学模式在物理教学中的明显特点是：重概念、规律的分析和理解，轻实验的设计、演示；重结论，轻过程；重知识现状，轻历史演变；重现实应用，轻前景展望；重知识传授，轻思维启发；重习题演练，轻文化渗透；在考试题中重客观题，轻主观题；评价时重分数定位，轻能力考核……这样的教学模式培养出的学生，在以检测知识的掌握情况为重点的考试中表现相当出色，而在能反映创新精神的研究性工作中就显得略差一筹.著名物理学家杨振宁先生曾说过：“在美国各个校园里，中国的研究生读书考试一般都相当好，有不少更是名列前茅，不过，考试以后要做研究工作的时候，问题就有点复杂……在考试的时候，他们所占有的压倒性便宜，到做研究性工作的时候就要打一些折扣.”〔2〕这表明，在教学中重状态（知识）、轻过程（知识的形成）的传统教学模式、教学制度不利于教学主体的全面发展，不利于创新型人才的成长.
这种以“提前判断”为特征的物理课堂教学结构有如下弊端：（1）忽略新课的发现和引入过程，降低了学生的学习兴趣和动机；（2）忽略概念的形成过程，缺少帮助学生辨认各种物理现象的相似性与统一性的情境，降低了学生的感知力和概括力；（3）忽略结论的探索和推导过程，降低了学生的理解力；（4）忽略物理学研究方法的探讨过程，用知识掩盖科学方法论，降低了学生的科学推理力.
从知识的角度来说，教学过程是使非生命载体（目前课堂中主要体现为文字教材）的知识向生命载体（指能够掌握知识并有相应智能的人）的转化和往复循环的过程.以往传统的课堂教学活动由于忽视了知识生命载体的自身生命活动，而把本来应该生动活泼、充满人的生命活力和精神的知识学习过程变成了一种简单的传输、传递、接受的过程.知识没有通过教与学的活动过程而获得新的生命力，课堂教学成为非生命载体知识的简单转移或搬运过程.
2.2 建构主义理论指导下的物理教学观
现代教学论认为，教师在教学过程中进行的知识传播活动，并不是对学科教材知识的简单复制过程，教学也不是书本知识的简单传递与接受过程，而是知识的生成与生长活动过程.从宏观上来说，课堂教学过程中知识的生成与生长过程，可以简单地概括为“学科教材的知识——教师的学科知识——学生的知识”这样一个过程，是对学科教材知识的一种再开发、再创造的创新性活动过程，这也是教师参与课程开发的主要形式.
首先，教师要把学科教材中的知识转变成为教师自己的知识.这个知识的转变过程，是教师对学科教材知识的一种内化过程.学科知识在这个内化过程中，通过教师的积极能动作用而被激活.学科知识的这个激活过程，实现的是学科教学过程中知识由非生命载体向生命载体的第一阶段的运动过程.要形成具有生命精神和生命活力的教师的知识，教师必须转变传统课堂教学活动中教师“教书”的观念.教师在备课、对学科教材知识的分析过程中，通过自己的独立思考、探索、研究等一系列教学的创造性活动，将学科教材的知识激活起来，再依照教师自身的认知特点和风格，对学科教材知识进行教学重组和整合，形成具有教师个性教学特征的知识.实质上教师在课堂教学过程中直接传播的就是这种具有生命活力和教师个性特征的学科知识，而不是学科教材知识的简单的直接传递.教师对学科知识的激活，并经过自己的内化过程而形成具有教师个性特点的课堂教学知识形态，是课堂教学过程中实现知识创新与发展的关键一步.课堂教学过程中学生学习的最终目标是形成学生自己的知识，这种过程不是学科教材知识在学生头脑中的简单“复印”过程.课堂教学过程中学生的学习过程，是与教师的教学过程相伴随而进行的.对教师来说，课堂教学过程是教师知识的外化过程，通过教师的课堂教学行为，在自己的知识外化过程中促进学生自身知识的生成，学生生成的知识一是来自课堂教学过程中教师传播的具有生命活力的教师的知识；二是来自学生自己对学科教材知识的内化活动；三是来自学生在生活中通过观察、体验所形成的知识积累.由于学生之间学习品质的差异，每个学生在学习过程中形成的自己的知识质量和水平有着明显的差异性.
建构主义的教学观认为人的反映不仅取决于刺激，更取决于个体内部因素，学习过程遵从“S-O-R”法则（S-刺激，R-反应，O-个体认知结构），主要是人的认识思维活动的主动建构过程，是学习者通过自身原有知识经验与外界进行交互活动，以获取、建构新知识的过程，是学习者用旧的、已有的认知结构同化新知识，建立新的更高质量的认知结构的过程，外界施加的信息只有通过学习者主动建构才能变成自身知识，教师不仅是知识的传播者，更是课程的设计者，教师的责任是通过所设计的课程把学生引入到学习情境（情境教学是诱发学生内驱动力的最佳条件，内驱力是认识事物的内在动力，主要表现为探究欲望、成就欲望和交流欲望）之中，启发和引导学生在独立思考中去完成知识的学习、能力的培养和知识体系网络的构建.
建构主义的教学观认为教学过程不仅是教师的教授过程，更是学生的学习过程.强调以“学”为中心，学习者是认知的主体，是意义的主动建构者.
建构主义的教学观认为教学过程既是一个认识过程，更是一个发展过程，既要完成从不知到知的认识过程，更重要的在于促进学生的发展，不促进发展，认识过程会受到限制，知识的掌握也达不到高质量，素质的培养和提高离不开主体的活动，必须用自己的主动活动和努力来实现.
建构主义的教学观认为，学生的认知过程与物理学家探究物理世界的过程有很大的相似之处，两者都是从问题出发，都要检索已有的知识，都要用到观察实验的方法、科学思维的方法和数学的方法，都是主体为了认识某种客体（解决某个问题）而对现有认知结构和认识方式进行改造和超越的过程.物理学家要根据理论或假说去解释或预言物理现象，学生需根据所学理论去解释物理现象或有关的实际问题，只是创造性和复杂性的程度不同而已.物理学家学习研究的内容对于人类是第一次的，是前沿课题，学生学习的内容和结果对于教师来说是已知的结论，但对于学生来说是新的、未知的，每一次学习的过程就是一次科学发现的过程，创新性思维和创新能力就有很大的提高.所以，只有把认识的过程充分而又合理的展示出来，把活生生的物理世界，返朴归真得交给学生，学生才能看到科学问题是怎样发现和提出的，是从怎样的角度用什么方法解决的，才能体会到探索和发现的喜悦，真正领略知识的内涵.强调把物理学习的兴趣归还到物理学习过程中，课本让学生看，实验让学生做，思路让学生想，疑难让学生议，错误让学生析，规律让学生悟.让学生参与到知识的形成过程之中，让其身临其境，触景生情，逐步了解分析物理过程的方法，从而增强学生的自主性、独立性和坚韧性，培养学生的参与意识、主动精神和创造能力.
我们知道，物理学是自然科学的基础学科之一，成功的物理教学应是一种完整的科学文化教育.从对物理学的整体理解来看，物理学不仅是可供广泛实用的物理原理等物理知识，还应包括物理学的思维方式、研究方法、物理学家探索发现这些知识的坎坷经历——经验教训以及由此反映出来的科学态度、高尚人格、崇尚创新、不懈探索的科学精神等组成的科学文化体系.没有对物理学的完整理解，就不可能有完整的物理教育和科学文化教育.前苏联的诺贝尔奖获得者，著名物理学家彼·列·卡皮察对大学一年级学生演讲，要求学生学习物理时应该知道：物理学是怎样出现的，它是如何形成的，为什么要进行科学实验，理论的作用是什么，数学对物理学有什么影响等等.其核心就是告诉学生，学习物理不仅要注意物理知识本身的学习，更应注意与物理学相联系的科学文化体系的学习、理解和体验.这里也渗透了一种注重物理知识形成过程的物理教学思想.
随着现代化建设的需要，以创新素质的培养为核心的素质教育已日趋成为教育的主流.美国、日本已处在领先地位.日本七十年代末的高中理科教学目标要求：从自然界中看到的事物和现象以及科学史实等方面设置课题，通过对它们的探究过程，使学生学会科学方法，培养解决问题的能力.〔3〕
著名理论物理学家和物理教育学家韦斯科夫（V.F.WEISSKOPF）说：“科学不是死记硬背的知识、公式、名词.科学是好奇，是不断发现事物和不断的询问‘为什么，为什么它是这样的？’，科学的目的是发问，问如何和为什么，它主要是询问的过程，而不是知识的获得”.
匈牙利的托斯博士认为，物理学应向学生展示自然界是美丽的，物理学与人们密切相关，是十分重要的，学习物理是有趣的，物理学不仅应教给学生一些广泛应用的原理，更重要的是传播科学家的思想，教给学生探索方法.她于1988年10月在我国南京师院讲的一节中学物理教学示范课中潜移默化地教给学生的探索模式.
现在，匈牙利普通高中使用的教材就是在如图1所示结构体系的理论基础上介绍有关物理知识.匈牙利的物理教学水平在世界上名列前茅，已反映出其教育制度、教学模式的先进性.
图1 教学模式结构体系
由图1可以看出，其教学目标的重点不在具体的物理知识上，而在探索知识的过程上.目的是通过探索知识的过程，使学生学习科学方法，培养科学态度、创新能力.
注重知识的形成过程（即重过程），有利于创新教育，也是教育在传统基础上的创新.因为“重过程”会使原来盯在具体知识上的眼光，转向知识的形成过程上；“重过程”会使老师将备课的重点由原来讲、练为重点的设计，转变为根据知识的形成过程有效地启发学生思考、探索研究的设计；“重过程”会使学生原来泡在教材、资料、“题海”及老师讲解中，被动拖着走的状态，转变为在设计好的有效的创新空间和时间范围内积极参与，主动思考、分析、判断、找路走，自觉成为发现知识的主体.所以“重过程”会有利于主体素质的主动全面发展，全面推进素质教育.
注重知识的形成过程，一定要搞好教学设计，任何一种教学设计都应围绕以下三方面的问题来进行：一是教什么和学什么；二是如何教和如何学；三是教的怎样和学得怎样.也就是说教学设计就是对教学的培养目标、实施策略和评价反馈三个方面进行设计，它们构成了教学设计的三要素.三要素之间存在着相互联系、相互作用、相互补充的关系，通过这种相互关系的作用，使教学达到最佳的系统效果.一切科学、合理、有效的教学方法都应该围绕启发、内化、转化三个方面来展开，其中启发是基础，内化是关键，转化是目的.
知识的探索、形成、产生是一个极其艰苦的过程.在教学中注重知识的形成过程，设计并实施能反映知识形成规律的教学过程，同样不是轻而易举的事，不仅需要有先进的思想观念、科学的研究方法、严谨的科学态度，发奋图强、崇尚创新、追求真理的科学精神，还应有很强的创新能力和相关素养.〔4〕这既是创新教育对我们教师素质提出的挑战，也是教育创新赋予我们教师的历史使命，教学活动是师生之间的双边活动，师生关系是维系教学活动的基本关系.对于师生关系的重要性，合作教育学有一个很好的论断：“师生之间的关系决定着学校的面貌.”的确，在学校教育的众多因素中，师生关系是最基本的，是支撑教育大厦的基石.传统教学观认为教师是知识的拥有者与传播者，是真理的化身和绝对权威，是教学过程的主角，教师与学生是演员和观众的关系，学生处于被动、服从的地位，学生应该听从教师，听话的学生才是好学生；教师应该管住学生，不能管住学生的教师不是好教师，师生之间不能在平等的水平上交流和探讨知识.而建构主义的教学观要求教师有知识的传播者、灌输者，变为学生学习的指导者、引导着、鼓励者和促进者，学生是教学活动的中心，教师与学生是导演和演员的关系，教师不能再满足于做一个教书匠，而要争做一个研究者，使自己不再是“匠才”，而是要成为“将才”甚至“帅才”，传统的静态“杯桶”理论已不能适应时代发展的需要，教师应通过不断的学习和进修，到知识海洋中去获取最新的“活水”.教师的主要作用是为学生的探索提供桥梁和阶梯，诱导学生自己去发现问题、探究问题并获取知识.要让学生摆脱客体的地位和心态，以发现者、探索者的姿态出现，鼓励学生勤思、深思、大胆提问、敢于质疑问难，允许讨论、争辩，甚至反驳，使其思想即流畅又变通.正如萧伯纳所说：“你我是朋友，各拿一个苹果彼此交换，交换后仍然各有一个苹果；倘若你有一种思想，我也有一种思想，而朋友间交流思想，那么我们每个人就有两种思想了.”〔5〕这一至理名言，许多人都深有体会，同学们经过讨论争辩，往往撞击出智慧的火化，启迪灵感，从而收益匪浅.教师是教者，但又不能以教者自居，要虚心听取学生的意见，创设民主、和谐、生动活泼的教学气氛，使师生交往的心理水平达到最佳水平，以保证学生心情舒畅、思维敏捷，使各种智力和非智力因子都处于最佳的活动状态.既要统一要求，又要因材施教，针对学生的素质差异，以学生个体为教学对象，设计教学内容、过程和方法.不仅要求教师提供的教学活动具有建构性，而且要具有多样性和选择性，以符合不同学生的需求，使每位学生在原有的知识基础上潜能都得到开发，思维能力都有提高和发展.例如，对不同层次的学生提问同一问题时，解答时也忌千篇一律，对优等生多采用旁敲侧击的方法，对中等生多采用恰如其分的点拨，对后进生则应鼓励其自信，在思路、方法和技能上给予具体的指导，做到心理相容，使他“亲其师而信其道”.教师教和学生学的关系是：学的过程是教的依据，教的过程又是学的指导，以教导学，以教促学，以教助学.教师在平时的教学中要“动之以情”鼓励学生“爱学”，通过“晓之以法”引导学生“学会”，通过“助之以成”帮助学生“会学”，达到民主、合作、互助.
实践表明现代教学技术和手段的成功运用对激发学生的物理学习兴趣和求知欲、培养学生的自主学习能力等都会有很大的作用，只有充分发挥现代教育技术的功能优势，才可以为新型教学模式的构建提供技术支持，才有可能将以教师为中心的教学模式，转变为主体性的教学模式.例如，基于计算机技术支持的情境化教学模式的典型代表——认知学徒和抛锚式教学就是成功的方法.
现代教育技术的功能即可以概述为：一个目的（促进了学习），两个运用（一是运用现代教育教学的思想，二是运用现代教育技术的媒体），两个优化（一是优化了教与学的资源，二是优化了教与学的过程），五个操作（对资源和过程进行设计、开发、利用、管理和评价）.〔6〕
传统物理教学不注重环境对学习的影响，建构主义教学观认为教学环境对学习效果的影响很大，因为它是一种暗示，通过潜移默化的方式感染着学生，这种环境一方面是指教学中的物质环境，如对学校环境、教室环境的设计和学习硬件的保障.另一方面是指师生之间的人文环境，如相互交往的氛围.不论是对那种环境的设计或构建，都应使学生在这种环境氛围中产生和谐、愉悦的感觉，并且产生共鸣.
3 用建构主义教学观指导物理教学过程的实践
在万有引力定律的教学中，定律的发现和推导过程包含了丰富的物理思想和方法，牛顿从苹果落地到追求天地之间统一规律的思想，是导致他发现万有引力定律的关键，即：从地球对苹果→地球对月亮→太阳对行星→任何两个物体之间的思路进行思考.定律的研究中应用了理想化的质点模型，是高度抽象思维的产物，在力恒量的测定中首先应用了测量转换的原理，即：力→力矩→扭丝偏角→位移，通过三次转化，使微小力的测量成为可能.另一个是放大原理，即：采用T形架增大利臂，利用反射角增大偏角，拉开小镜与光标的间距增大位移，通过这三次放大，有效地提高了测量的精度.〔7〕而这一最生动、最富有创造性的教学过程往往被教师所忽略，只干巴巴的交给学生万有引力定律的“完美”形式，学生即感觉不到物理学习的兴趣，又限制了思维能力的培养，不能把零碎散乱的知识条理化、系统化、连成片、织成网，物理教学中经常流传这样一句话：“物理一看就会，一听就懂，一做就错”，充分说明了不重视物理教学过程而给学生带来的思维障碍，也是造成物理难学的重要原因，又如动量守恒定律的发现过程，基本思想来源于西欧的哲学思想，然后从笛卡儿提出质量与速率的乘积到牛顿提出质量与速度的乘积的过程都蕴藏了丰富的思想内涵和科学方法.就物理教学而言，概念的形成过程，结论的推导过程，方法的思考过程，问题的发现过程，规律的被揭示过程，都是一步生动活泼的教材，都蕴藏着向学生渗透物理思想方法、训练思维的好机会.教师应深入挖掘教学过程的趣味性、思想性、科学性，使教学过程成为学生主动学习、主动思考、主动发展的过程，从而使学生不知不觉的顺着科学的思路和方法去感知、思考、解决物理问题并获取知识.〔8〕在“测量”一课，老师设计了如下的一个教学方案，上课后，让两位学生站起来，让其他学生评说两人中哪一个更高一些.因有意选两个差不多的学生，座位相距较远，且是一男一女，容易引起错觉.学生对比产生兴趣，几种不同的看法相持不下，很自然就会提出要“比一比”.这就引出了测量方法的实质，通过“比较”进行测量.接下来，再提出问题，如果需要确定全组、全级、全校学生哪一个最高.是不是要经过许多次的两两比较才能得到呢？有没有简便的方法？引导出采用一个作为标准的物体——“尺”进行比较的方法.从这里出发，引导长度的概念.进一步揭示，反映谁高谁矮，那个长那个短，这一性质的抽象的概念——长度，可以通过物体与尺的比较变成一个数字来表示.接下来，再让学生用尺子量书桌的长度.问学生的书桌的长度是尺的长度的多少倍.学生得出的数字是五花八门，相去甚远.长度基本接近的书桌，一量之下竟得出这么不同的数字，到底要用哪一个来代表书桌的长度呢？这样，就引入了统一的标准——测量单位的意义.这样的一节课，没有停留在表面的知识上，而是继续向深处挖，用得是浅显的实事，学生的思维被充分地启动了，课堂气氛活跃.课后，学生们说：“我过去经常用尺子，但不知里面有这么多学问，今天终于明白了为什么要用尺子”.〔9〕在这种教学过程中，教学设计的重点要放在“新”和“疑”上，同时也要把握适度，刺激太弱不能引起认识上的不平衡，也就不能引起同化和顺应.刺激太强，超出顺应范围，同化和顺应同样不起作用.正如皮亚杰所说：“一个人即不注意太熟悉的东西，因为已经司空见惯了，他也不注意太不熟悉的东西，因为和他图式中的任何东西都没有联系.”
综上述可见，知识的产生离不开对具体物理过程的探索，知识的形成过程就是一个对具体物理过程的探索研究过程.脱离具体的物理过程、物理知识将变成无源之水，无本之木，忽视物理知识形成过程的探索和研究，物理教学不仅会显得单调、枯燥，而且会失去一个立足创新、发展思维、实施素质教育的途径，教学过程的本质就是两个主体共同作用，教师是主导性的主体，学生是主动性的主体，教师的主要作用就是“导”，学生的主要作用是“动”，这一“导”一“动”才能使教学过程主动、生动、活泼.教师在教学中要顺应学生的这种生理特性，构建教学情境，让学生在活动中学，学中活动，以充分调动他们学习的自主性和创造性.可现在有不少教师却不喜欢学生“动”，极不利于学生动手能力的提高和主体意识的培养，心理学家皮亚杰认为：“活动是认识的基础，智慧从动作开始”.教学中教师既要充分调动学生的思维参与教学活动，也要积极创设让学生动手、动口、动眼、动耳的教学情境，让他们充分地“动”起来.采用活动化教学，增加了学生手脑并用的机会，能调动学生多种感官参与学习，这对激发学生的学习情趣、提高学生的动手能力帮助极大.学生通过自身的探索活动获取知识，自己就是知识的再发现者而不是接受者，这会使他们对知识的来龙去脉更清楚、印象更深刻，也会使他们的自信心增强，自我观念更加明确.由于学生在实践活动中要随机应变、独立判断，这也会进一步强化他们的主体意识，从而使他们逐步养成自信、自立、自强的个性品质.因此，中共中央、国务院《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中精辟地指出：“要让学生感受、理解知识产生和发展的过程，培养学生的科学精神和创造思维习惯.”教育部已开始修订有关义务教育学段的教学计划、大纲等，着手全面改革传统的教育制度，目的是将原来以知识的传承为核心的知识教育目标转变为以人的全面发展为核心的素质教育目标，这为物理课堂教学改革指明了的方向.同时构成了现代物理教学的基本原则.〔10〕
标签：物理论文; 建构主义论文; 教学过程论文; 教学理论论文; 活动理论论文; 培养理论论文; 认知过程论文; 数学论文; 创新理论论文; 科学论文; 课堂教学论文;