結(jié)合物理情境構(gòu)建物理圖景 加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解

中學(xué)物理是一門難度較大的學(xué)科，物理知識(shí)經(jīng)過(guò)了大量的提煉后，已經(jīng)變得很抽象。而物理圖景是應(yīng)用物理語(yǔ)言形象、直觀的解釋、描述問(wèn)題后，在學(xué)習(xí)者頭腦中形成的心理印象，它可以使抽象的問(wèn)題直觀、形象化，易于理解問(wèn)題的本質(zhì)。因此，采用物理圖景教學(xué)是一種適合中學(xué)物理教學(xué)的教學(xué)方法。而從傳統(tǒng)意義上講，學(xué)習(xí)被認(rèn)為是一種模仿活動(dòng)，在這樣的學(xué)習(xí)方式中，學(xué)生只會(huì)處在簡(jiǎn)單的認(rèn)同或單純的被動(dòng)的接受位置，而知識(shí)只是在以重復(fù)的形式出現(xiàn)。教學(xué)的目的不是讓學(xué)生頭腦中的知識(shí)得以簡(jiǎn)單的重復(fù)，而應(yīng)該是能在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上，不斷形成新的認(rèn)知。因此，本文將談?wù)勱P(guān)于如何通過(guò)物理情境構(gòu)建學(xué)生頭腦中形象、直觀的物理圖景。

一、構(gòu)建物理圖景的意義

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)生是知識(shí)學(xué)習(xí)的主動(dòng)建構(gòu)者，外界的信息環(huán)境只有經(jīng)過(guò)學(xué)生的主動(dòng)建構(gòu)，才能轉(zhuǎn)變成學(xué)生的自身知識(shí)。這就強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，學(xué)生自主的在學(xué)習(xí)中不斷的進(jìn)行知識(shí)的構(gòu)建。所以，以構(gòu)建的方式，讓學(xué)生對(duì)問(wèn)題形成理解，在頭腦中形成問(wèn)題的物理圖景，有以下兩方面的意義：

1．物理圖景的建構(gòu)有助于形成知識(shí)的清晰認(rèn)知

認(rèn)知心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)為，學(xué)習(xí)過(guò)程實(shí)際上是學(xué)生原有知識(shí)結(jié)構(gòu)與認(rèn)知結(jié)構(gòu)兩者同化或順應(yīng)的過(guò)程。從皮亞杰的認(rèn)知理論來(lái)看物理圖景的構(gòu)建，學(xué)生頭腦中的圖景在學(xué)習(xí)中總在不斷的發(fā)展、構(gòu)建，所以為了有新的物理圖景的建構(gòu)，如果已有的物理圖景不能解釋新的問(wèn)題，必定要對(duì)已有的物理圖景加以修改或重建，以形成新的物理圖景。在這種不斷交替的過(guò)程中，認(rèn)知就得到不斷的完善，認(rèn)知更為清晰。

2．物理圖景的建構(gòu)有助于知識(shí)形象、直觀的理解

物理圖景如同一幅畫，所以它最突出的就是具有形象、直觀的特點(diǎn)，因此構(gòu)建物理圖景就是為了讓學(xué)生能在頭腦中形成物理知識(shí)形象、直觀的理解。物理理論知識(shí)往往是很抽象的，學(xué)習(xí)起來(lái)總會(huì)遇到很多的困難，因此為了讓學(xué)生能更好的理解問(wèn)題，常常把問(wèn)題形象、直觀化，這是物理教師經(jīng)常采取的方法。而物理圖景是運(yùn)用物理語(yǔ)言描述、解釋物理問(wèn)題形成形象、直觀的心理印象，物理圖景的構(gòu)建，物理知識(shí)在學(xué)生的頭腦中就像一幅畫，具有形象、直觀的特點(diǎn)，它展示了學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題的理解。

二、物理情境對(duì)構(gòu)建物理圖景的作用

柏拉圖有這樣的說(shuō)法：我們目睹的一切，即是今天我們所說(shuō)的情境，其不等于知識(shí)，知識(shí)是造成情境的實(shí)在。也就是說(shuō)，知識(shí)來(lái)源于真實(shí)的活動(dòng)和情境，并且只有在運(yùn)用的過(guò)程中才能被完全理解。學(xué)生作為一個(gè)可以自主學(xué)習(xí)的個(gè)體，在成長(zhǎng)過(guò)程中，也是在不斷的積累社會(huì)認(rèn)知，這些認(rèn)知成為了學(xué)生不斷形成新的認(rèn)知的基礎(chǔ)。對(duì)于很多物理問(wèn)題，物理情境往往是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。在物理教學(xué)中，物理情境可以給學(xué)生提供思考問(wèn)題的平臺(tái)、解決問(wèn)題的材料，學(xué)習(xí)的對(duì)象、學(xué)習(xí)信息，支持和促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)。對(duì)于物理圖景的構(gòu)建而言，物理情境能給學(xué)生提供了對(duì)物理表象認(rèn)知，激起了學(xué)生對(duì)物理表象思考，促進(jìn)物理圖景在學(xué)生頭腦中得到構(gòu)建。

三、結(jié)合物理情境構(gòu)建物理圖景

由物理情境到物理圖景的構(gòu)建過(guò)程，一般包括幾個(gè)步驟：從物理情境中抽取解決問(wèn)題必要的信息——將問(wèn)題理想化為簡(jiǎn)單的物理問(wèn)題——尋找問(wèn)題所滿足的定量或定性規(guī)律——運(yùn)用物理語(yǔ)言描述物理物理量之間的關(guān)系——構(gòu)建物理圖景。那么如何結(jié)合物理情境構(gòu)建物理圖景呢？本文將結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從以下幾個(gè)案例中談?wù)勅绾谓Y(jié)合物理情境構(gòu)建物理圖景。

案例一：生活情境與物理圖景

在進(jìn)行物理學(xué)習(xí)之前，學(xué)生頭腦中已具備了一定的前認(rèn)知，這些前認(rèn)知將是新認(rèn)知的基礎(chǔ)，比如學(xué)生頭腦中存在的生活情境。所以，這些生活情境是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)、物理圖景構(gòu)建過(guò)程中的基礎(chǔ)。

例如：學(xué)生最先接觸的物理理論知識(shí)就是關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，那么學(xué)生在學(xué)習(xí)物體運(yùn)動(dòng)的基本理論前，學(xué)生對(duì)于什么是平

均速度這一概念是不可能理解的，更不知道這一表達(dá)式 的

物理意義，然而，這并不是說(shuō)學(xué)生頭腦中沒(méi)有“平均速度”即均

勻的運(yùn)動(dòng)快慢這一前概念，只是“平均速度”及符號(hào)化公式

已經(jīng)理論化了，所以要讓學(xué)生理解“平均速度”、符號(hào)化公式

的物理意義，可以結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)例，如：演示勻速運(yùn)動(dòng)的車或讓學(xué)生親自體味勻速走動(dòng)的過(guò)程，這樣學(xué)生就很容易的理解 “平均速度”的概念，通過(guò)將生活與理論結(jié)合起來(lái)，在學(xué)生的頭腦中就很容易主動(dòng)的構(gòu)建起平均速度的形象、直觀的物理圖景。

案例二：物理實(shí)驗(yàn)與物理圖景

物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，物理實(shí)驗(yàn)最直接的效果就是可以讓學(xué)生直觀的、形象的認(rèn)知物理問(wèn)題。

例如：在電磁感應(yīng)教學(xué)時(shí)，由于學(xué)生是無(wú)法真正的看到導(dǎo)體是如何切割磁感線的，一般只能憑借想象的方式加以理解，比如用導(dǎo)體插入線圈的實(shí)驗(yàn)，如圖1所示，這一實(shí)驗(yàn)是可以很容易的觀察到電流表指針的偏轉(zhuǎn)，然而，卻難以讓學(xué)生真正的能體味到導(dǎo)體是如何切割磁感線的。

為了讓學(xué)生感知導(dǎo)體切割磁感線過(guò)程，用多煤體做動(dòng)畫或掛圖的方式，把磁鐵周圍的磁場(chǎng)用磁感線模擬出來(lái)，演示磁鐵從圖2到圖3的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，讓學(xué)生感知線圈是如何切割磁感線的。通過(guò)這種方式，就很容易建立形象、直觀的導(dǎo)體是如何切割磁感線的物理圖景了。

案例三：信息情境與物理圖景

信息情境即為學(xué)生提供一些新的信息，促進(jìn)學(xué)習(xí)的進(jìn)行，這種對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起到支持作用的情境。由此看出，一般的物理習(xí)題其實(shí)都是提供了一定的物理情境，即信息情境，這些信息情境給學(xué)生提供了學(xué)習(xí)的素材，為學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解、進(jìn)一步深入探究問(wèn)題、構(gòu)建對(duì)認(rèn)知問(wèn)題提供了平臺(tái)。

例如：1976年10月，劍橋大學(xué)研究生貝爾偶然發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的射電源，它每隔1.337s發(fā)出一個(gè)脈沖訊號(hào)。貝爾和他的導(dǎo)師曾認(rèn)為他們可能和外星文明接上頭，后來(lái)大家認(rèn)識(shí)到，事情沒(méi)有那么浪漫，這種訊號(hào)是由一種星體發(fā)射出的，這類星體被定名為“脈沖星”，“脈沖星”的特點(diǎn)是脈沖周期短，且周期高度穩(wěn)定，這意味著脈沖星一定進(jìn)行著準(zhǔn)確的周期運(yùn)動(dòng)，自轉(zhuǎn)就是一種很準(zhǔn)確的周期運(yùn)動(dòng)。①已知蟹狀星云的中心星PS0531是一顆脈沖星，其周期是0.0331s。PS0531的脈沖現(xiàn)象來(lái)自自轉(zhuǎn)，且設(shè)阻止該星離心瓦解的力是萬(wàn)有引力，請(qǐng)估計(jì)PS0531的最小密度。②如果PS0531的質(zhì)量等于太陽(yáng)質(zhì)量，該星的可能半徑最大是多少？太陽(yáng)質(zhì)量是M0=l030kg。

解析：從這一題目所提到的信息來(lái)看，它包含了很多的信息，但大多不是問(wèn)題解決所需要的信息，但可以引導(dǎo)學(xué)生抓住設(shè)問(wèn)中的“脈沖現(xiàn)象來(lái)自自轉(zhuǎn)，且阻止該星離心瓦解的力是萬(wàn)有引力”這一信息，由此可以構(gòu)建的物理圖景：在高速自轉(zhuǎn)星體，要使其不瓦解的臨界條件是星體表面的某質(zhì)量為m的物體所受星體的

萬(wàn)有引力等于向心力，即 ，星體質(zhì)量 ，

則 。代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得到星體PS0531的最小密度ρ＝

1.3×l08kg/cm3。

按PS0531的臨界密度計(jì)算，星體的可能半徑最大為R＝1.5×l02km。

總之，從建構(gòu)主義理論來(lái)看，建構(gòu)主義的課堂教學(xué)，我們尋求的不是學(xué)生能夠重復(fù)什么，而是他們能夠創(chuàng)造、證明和展示什么。［1］在教學(xué)中，只有設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)奈锢砬榫?，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，主動(dòng)的構(gòu)建知識(shí)，這樣才可能達(dá)到真正的理解知識(shí)。

參考文獻(xiàn)

1 Jacqueline Grennon Brooks Martin G.Brooks著、范 緯譯.建構(gòu)主義課堂教學(xué)案例［M］.北京：中國(guó)輕工出版社，2005.21

“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文”