基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的自制教具設(shè)計研究

柳延?xùn)|

【摘要】基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，提出自制教具設(shè)計應(yīng)重視學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)功能、知識線索的搭建功能、協(xié)作與交流的支持功能、操作與變式支持功能，體現(xiàn)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的觀點。

【關(guān)鍵詞】建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論自制教具教具設(shè)計虹吸現(xiàn)象

【中圖分類號】 G 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）06C-0062-04

教學(xué)系統(tǒng)是為了實現(xiàn)某種教學(xué)目的，由各教學(xué)要素有機結(jié)合而成的具有一定教學(xué)功能的整體。眾所周知，現(xiàn)代教學(xué)系統(tǒng)由教師、學(xué)生、教學(xué)媒體和教學(xué)內(nèi)容等四個要素組成。在實際教學(xué)過程中，由于受不同教育思想的影響，在不同的教育理論影響下形成了不同的教學(xué)模式，在不同的教學(xué)模式中教學(xué)系統(tǒng)的四個要素的地位和關(guān)系也有所不同，但教學(xué)媒體在教學(xué)中的地位和作用都得到了普遍的認(rèn)同，特別是在建構(gòu)主義所主張的以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)模式中，無論是教師的主導(dǎo)作用的發(fā)揮還是學(xué)習(xí)者的主體地位體現(xiàn)都離不開教學(xué)媒體的支持。教具是為了給學(xué)習(xí)者提供感知材料，提高教學(xué)和學(xué)習(xí)效果而在教與學(xué)過程中使用的具有學(xué)科特點，體現(xiàn)教學(xué)思想、教育目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的實物、模型等直觀教學(xué)用器具以及實驗訓(xùn)練器材。教具是教學(xué)媒體的最重要組成部分，在許多場合，許多人將教具等同于教學(xué)媒體，筆者比較認(rèn)可這種看法。自制教具是教師和學(xué)生根據(jù)教和學(xué)的需要，以相關(guān)知識原理為基礎(chǔ)，在一定教學(xué)論和學(xué)習(xí)論的指導(dǎo)下，利用各種資源自己設(shè)計制作、改進教具的活動。為了提高教學(xué)效果，一般學(xué)校都配備有較為完備的標(biāo)準(zhǔn)教具，并且在教學(xué)實踐過程中許多教師還會根據(jù)教學(xué)實際需要自己動手設(shè)計制作一些自制教具作為標(biāo)準(zhǔn)“產(chǎn)品化”教具的補充。

一、自制教具的必要性和意義

隨著經(jīng)濟與科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是現(xiàn)代教育裝備技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，多數(shù)學(xué)校都會為教師和學(xué)生配備較為完備、較為先進的產(chǎn)品化教具，這些產(chǎn)品化的教具一般都經(jīng)過較為嚴(yán)格的檢驗，在科學(xué)性、穩(wěn)定性、教育性等方面很成熟。這些教具為教學(xué)實驗開展，為學(xué)生的實踐探究活動提供了良好的支持與保障，對教學(xué)效果的提高具有積極的促進作用。但事實上，由于多種原因，僅僅依靠產(chǎn)品化的教具還遠遠不能滿足教與學(xué)的要求。第一，產(chǎn)品化教具在針對性、靈活性、個性滿足性上不理想，普適性是產(chǎn)品化教具追求的指標(biāo)之一，較高的普適性可以提高教具的潛在需求用戶的數(shù)量，有利于提高教具的銷量和利潤。但普適性與針對性和個性滿足性是相互矛盾的指標(biāo)，大普適必然導(dǎo)致低針對和低個性。第二，切合性不理想，由于產(chǎn)品化教具從設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)再到投放市場需要一個較長的周期，因此當(dāng)學(xué)習(xí)內(nèi)容發(fā)生了變化后要經(jīng)過較長的一段時間才能夠出現(xiàn)與新的教學(xué)內(nèi)容相適應(yīng)的產(chǎn)品化的教具，對于學(xué)校自行開設(shè)的校本課程想要獲得相匹配的產(chǎn)品化的教具更是難上加難。第三，部分地區(qū)和學(xué)校教具短缺。由于我國幅員遼闊，各地經(jīng)濟與社會發(fā)展差異性較大，現(xiàn)階段還有經(jīng)濟落后地區(qū)的一些基礎(chǔ)條件較差的學(xué)校由于缺乏教具，導(dǎo)致許多實驗無法開展。教具的不足影響到教學(xué)實驗的開展，而教學(xué)實驗是實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，這一缺失直接影響到學(xué)生理解知識的深度，并導(dǎo)致“動手能力差”、“高分低能”等系列問題。

師生自己動手設(shè)計和改進教具不失為解決問題的一種好辦法。第一，師生自己動手設(shè)計和改進教具可以彌補產(chǎn)品化教具針對性、靈活性、個性滿足性不理想問題。自制教具多是師生從教學(xué)和學(xué)習(xí)的實際需要出發(fā)，結(jié)合自身教學(xué)與學(xué)習(xí)的實踐，針對教學(xué)和學(xué)習(xí)的重點、難點研制和改進教具，這樣開發(fā)出的教具具有突出的針對性、個性滿足和靈活性。第二，師生自己動手設(shè)計和改進教具可以彌補產(chǎn)品化教具切合性不理想的問題。實踐中自制教具的起始原因多是可供使用的教具存在不理想之處，較為普遍的是可使用教具不能完成或不能很好完成要進行的教學(xué)實驗，在這種情況下，師生經(jīng)常會通過自己的努力利用身邊可以獲得的技術(shù)、工具及材料，從教與學(xué)的實際出發(fā)去設(shè)計教具或?qū)ΜF(xiàn)有教具進行改進，使之滿足需要，這種方式制作出的教具是為需而制，具有很高的切合性。第三，師生自己動手設(shè)計和改進教具可以在一定程度上彌補產(chǎn)品化教具數(shù)量不足問題。師生自己動手設(shè)計和改進教具多是從實際需要出發(fā)，利用易獲得的資源條件，采用較為簡單易行的技術(shù)手段制作簡單教具用以緩解教具不足的問題。這種自制教具一般制作成本低廉，技術(shù)要求不高，但自制教具價低值不低。我國漢代科學(xué)家制作了“渾天儀”用于教演天體運行規(guī)律、制作了“地動儀”用于地震知識的傳授與研究；法國物理學(xué)家帕斯卡利用簡單的水桶、水管制作了驗證液體內(nèi)部壓強的實驗裝置，提出了著名的帕斯卡定律。

事實上，自制教具不只是一種簡單意義上的設(shè)備制作，實踐表明，自制教具已經(jīng)上升為一種富有創(chuàng)造性和實踐性的教與學(xué)的方式。自制教具除可彌補產(chǎn)品化教具的一些不足外，自制教具還有利于師生創(chuàng)新能力、解決實際問題能力的提升和綜合素質(zhì)的提高，有利于學(xué)生對知識的深層理解和掌握，有利于動腦、動手能力的發(fā)展和科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成。

為適應(yīng)社會對應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的需求，我國的教育觀念、教育模式也必將向重視學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力的方向轉(zhuǎn)變。而自制教具在培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力方面的優(yōu)勢是得到社會公認(rèn)的，因此新形勢下，自制教具不是逐步消減而是日漸增多。

二、基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的自制教具設(shè)計

自制教具表面上是教師和學(xué)生自己設(shè)計制作、改進教具的活動，實質(zhì)上是師生將書本知識應(yīng)用到實踐中，并通過實踐實現(xiàn)對知識的深層理解與建構(gòu)的教學(xué)實踐活動。研究表明，先進科學(xué)的教與學(xué)的理論是取得良好教學(xué)效果的保障，成功的自制教具活動同樣離不開先進教學(xué)理論的指導(dǎo)。近年來，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論成為在世界范圍內(nèi)廣受關(guān)注并在教與學(xué)中產(chǎn)生廣泛影響的教學(xué)理論。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)意義建構(gòu)的作用，把意義建構(gòu)作為一切學(xué)習(xí)活動的核心。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為“知識是不能傳遞的”，知識只能在一定的社會文化背景下，借助他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)獲得。意義建構(gòu)過程是學(xué)習(xí)者主動與環(huán)境之間選擇與加工信息的過程，這個過程發(fā)生在一定的社會文化背景下，以學(xué)習(xí)者的原有經(jīng)驗為基礎(chǔ)。建構(gòu)主義的這些教學(xué)主張對現(xiàn)代教學(xué)活動特別是教學(xué)設(shè)計產(chǎn)生了較為深遠的影響，自制教具是一種教學(xué)活動，因此在自制教具的實踐過程中同樣可以遵循建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論，在自制教具的設(shè)計中體現(xiàn)其教學(xué)理念，提高自制教具的應(yīng)用價值。

“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”是筆者根據(jù)小學(xué)科學(xué)及中學(xué)物理中關(guān)于“虹吸現(xiàn)象”的知識設(shè)計制作的一個簡單教具。如圖1所示，該教具主要由一個用灰黑色工程塑料制成的假山底座（M）、用工程塑料制成的密閉的透明硬質(zhì)水箱（T）、有較好彈性和較高強度的透明水管（L1、L2）、水箱支架（H）及少許配件組成。其特征在于，在假山底座一側(cè)設(shè)有一個水槽（W），在假山底座的另一側(cè)靠近頂部設(shè)有一個平臺（C），水箱支架安裝在這個平臺上，工程塑料制成的密閉的透明硬質(zhì)水箱（T）安裝在水箱支架（H）上，水箱上部呈方形、下部呈三角形，水箱頂部有一個帶有可打開密封蓋的注水口，水箱一側(cè)靠近頂部有一個入水管，水箱下部呈三角形底端有一出水管，在出水管靠近水箱底約10 cm處安裝有一個水閥門，有一根具有較好彈性和較高強度的透明水管下端置于假山底座一側(cè)的水槽中，另一端連接在水箱一側(cè)靠近頂部的入水管上，另一根具有較好彈性和較高強度的透明水管一端連接在水箱下部呈三角形底端的出水管上，另一端置于假山底座與有水槽對應(yīng)的一側(cè)底端。該自制教具可以較好的演示說明虹吸現(xiàn)象的原理，有助學(xué)習(xí)者理解虹吸現(xiàn)象科學(xué)原理?！耙环N演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”在設(shè)計中有意識的借鑒的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的一些觀點，下面結(jié)合本實例進行分析說明。

圖1一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具結(jié)構(gòu)示意圖

（一）重視情境的創(chuàng)設(shè)功能。建構(gòu)主義強調(diào)知識的情境性，認(rèn)為一切知識都是在特定的社會文化背景下產(chǎn)生，只有在知識產(chǎn)生的特定情境中知識的意義才是確定的。一切脫離知識產(chǎn)生的社會文化背景的去情境化的知識都將成為“呆滯”的不具備實踐意義的“惰性知識”。只有在特定的知識情境中知識的意義建構(gòu)才能實現(xiàn)，“真實”的情況是有效的意義建構(gòu)的必備條件，教學(xué)要將學(xué)習(xí)活動置于真實的情境之中。

在進行“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”設(shè)計時，筆者認(rèn)真考慮了如何通過這個教具為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)一個相對真實的問題情境，把學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)置于真實的情境中。該教具首先創(chuàng)設(shè)了一個“水往高處流”的表面現(xiàn)象，給學(xué)習(xí)者造成與“水往低處流”的生活常識相悖逆的認(rèn)識沖突，激發(fā)學(xué)習(xí)者繼續(xù)探究其原因的興趣和需求。之后在教具中多處設(shè)置一些可改變狀態(tài)的閥門，實驗時可以營造出“引不上山”、“從機動車油箱中吸取燃油”等問題情境，并可以模擬“虹吸管封閉不嚴(yán)”、“虹吸系統(tǒng)兩端液面高度達到同一水平面”以及“虹吸管變形”等情境。這一教具可以將學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動置身于解決真實問題的情境之中，利用所學(xué)知識通過理論的推理、判斷，提出解決問題方案，并利用這一教具進行實踐的檢驗，在相對真實的情境中加深對虹吸現(xiàn)象原理及其在現(xiàn)實生產(chǎn)生活中應(yīng)用的學(xué)習(xí)與理解。

（二）重視知識線索的搭建功能。建構(gòu)主義強調(diào)學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知經(jīng)驗對學(xué)習(xí)的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者認(rèn)知變革與重組的過程，這種變革與重組是以原有的知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)的。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)學(xué)習(xí)者在日常生活和之前的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)形成了豐富的經(jīng)驗，并在此基礎(chǔ)上形成的對事物的理解即“認(rèn)知圖式”在后續(xù)學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)作用。建構(gòu)主義認(rèn)為，當(dāng)學(xué)習(xí)者接觸到外部信息時總是試圖用原有的經(jīng)驗去解釋新信息。如果學(xué)習(xí)者原有的經(jīng)驗可解釋新的信息時，就會將其整合并納入到自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，這個過程就是皮亞杰所稱的“同化”；當(dāng)學(xué)習(xí)者原有的經(jīng)驗與新的信息相悖逆無法“容納”新信息時，學(xué)習(xí)者會主動對自己原有的認(rèn)識結(jié)構(gòu)進行修正和變革，使其與被認(rèn)識的客體相適應(yīng)，這個過程即是皮亞杰所稱的“順應(yīng)”。學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)在無數(shù)次的“同化”與“順應(yīng)”中完成變革、重組與升華。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念，自制教具的設(shè)計要注意為學(xué)習(xí)者提供新知識與“舊經(jīng)驗”之間連接的橋梁，即想辦法為學(xué)習(xí)者提供一些新知識與原有認(rèn)識基礎(chǔ)之間相聯(lián)系的感知材料，使新知識與原有知識聯(lián)系起來，幫助和催化學(xué)習(xí)者從原有經(jīng)驗背景出發(fā)進行合乎邏輯的推理活動，利用原有的認(rèn)知經(jīng)驗（正確的、完善的前概念）解釋新知識，發(fā)生同化反應(yīng)，從原有的知識經(jīng)驗中“生長”出新的知識經(jīng)驗。

在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計中，筆者對虹吸管的整個回路采用了可遮擋方案，實驗時通過對虹吸回路的分段遮擋與顯示的方法，可以向?qū)W習(xí)者呈現(xiàn)生活中熟悉的多個場景，如利用圖1中的水盆（W）和虹吸管（L1）可以呈現(xiàn)“從機動車油箱中吸取燃油”的場景；利用水箱（T）和虹吸管（L2）可以呈現(xiàn)“水往低處流”的場景；通過移除水箱（T）并將虹吸管（L1）和虹吸管（L2）直接連通可以呈現(xiàn)最基本的虹吸現(xiàn)象場景；還可以利用虹吸管與水盆直接創(chuàng)設(shè)靠吸氣的方式抽出水盆中的水的場景。這些場景中大部分與學(xué)習(xí)者的原有認(rèn)知經(jīng)驗相一致，有的是學(xué)習(xí)者熟悉的或親身經(jīng)歷過或體驗過的。利用教具學(xué)習(xí)者可以加深對與原有認(rèn)知經(jīng)驗一致的知識的理解并可拓展其應(yīng)用范圍構(gòu)建出新的知識經(jīng)驗。利用本教具還可以呈現(xiàn)一些與學(xué)習(xí)者的先在認(rèn)知經(jīng)驗相悖逆的場景，如通過遮擋水箱（T）和虹吸管（L2）可創(chuàng)設(shè)出“水往高處流”的場景。而在學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中水只能往低處，什么時候水都是不可能向高處流的。對此學(xué)習(xí)者可以通過進一步的操作，學(xué)習(xí)理解出現(xiàn)這種現(xiàn)象的真正原因和條件，并對原有認(rèn)知圖式進行主動的修正、完善或補充，促發(fā)順應(yīng)反應(yīng)。豐富原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)知識意義的深層建構(gòu)。

（三）重視協(xié)作與交流的支持功能。建構(gòu)主義重視協(xié)作與交流在學(xué)習(xí)過程的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為知識是有建構(gòu)性的。知識源于意義建構(gòu)，而意義建構(gòu)以是以學(xué)習(xí)者的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，由于學(xué)習(xí)者所處的自然與社會環(huán)境千差萬別、生活與學(xué)習(xí)經(jīng)歷各不相同，由此造就了學(xué)習(xí)者的“先知、先見”各具特色。由于學(xué)習(xí)者意義建構(gòu)的先在基礎(chǔ)具有差異性和獨特性，造成學(xué)習(xí)者對同一事物及其過程意義建構(gòu)的結(jié)果呈現(xiàn)出個性化、多元化特征。如果每個認(rèn)識個體都只按照自己建構(gòu)的意義去認(rèn)識世界，將導(dǎo)致世界的不可知性。而事實并非如此，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在強調(diào)知識的建構(gòu)性的同時也強調(diào)知識的社會性。即雖然知識源于個體的意義建構(gòu)，個體的知識帶有“個人的、主觀的”的色彩。但知識是認(rèn)知主體對客觀事物的理解與反映，不是脫離客觀世界的主觀的東西。不同認(rèn)識個體的“個人的、主觀的”建構(gòu)成果中的客觀成分仍占主導(dǎo)地位，為了使認(rèn)知個體的“個人的、主觀的”知識獲得較為普遍的社會認(rèn)同，認(rèn)知個體之間必須經(jīng)過“協(xié)作”與“會話”這樣一個“社會協(xié)商”過程。即認(rèn)知主體將個體對知識意義建構(gòu)結(jié)果表達出來與其他社會成員進行交流，在使自己的建構(gòu)結(jié)果得到其他社會成員評判、修正與接納的同時也對其他社會成員的建構(gòu)結(jié)果進行評判、修正與接納，如此多次反復(fù)使知識意義不斷豐富和完善并實現(xiàn)知識意義的共享和協(xié)調(diào)。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念自制教具的設(shè)計要注意為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造“協(xié)作”與“會話”的機會。通過學(xué)習(xí)者對教具所展現(xiàn)的現(xiàn)象的協(xié)商與討論，相互啟發(fā)，取長補短逐步達成對現(xiàn)象及原理的共識。在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計中筆者設(shè)計了多種操作方式，不同的操作會出現(xiàn)不同的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，包含的科學(xué)原理會因為學(xué)習(xí)者原有認(rèn)識結(jié)構(gòu)的差異產(chǎn)生不同的理解結(jié)果，在實驗過程中允許學(xué)習(xí)根據(jù)自己的想法進行個性化的操作，再通過不同學(xué)習(xí)者之間對各自操作過程、操作結(jié)果進行交流討論，對過集體的協(xié)作與會話探討現(xiàn)象背后的原理。為學(xué)習(xí)者的知識建構(gòu)創(chuàng)造“社會協(xié)商”的機會，完成知識社會性的建構(gòu)。

（四）重視操作與變式支持功能。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論重視實踐在學(xué)習(xí)過程的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為知識是有默會性的，建構(gòu)主義將知識分為“顯性知識”與“默會知識”，顯性知識關(guān)于事實和原理的知識，是可以用概念界定，用文本和語言傳遞的知識。而默會知識關(guān)于怎么想和怎么做的知識，是內(nèi)化于行動中的知識。表現(xiàn)為理解或領(lǐng)悟，具有高度的情境性，是只可意會不可言傳的知識。研究表明，在人的生命周期內(nèi)要學(xué)習(xí)的默會知識遠遠多于顯性知識，事實上，世界上根據(jù)就不存在純粹的明確的顯性知識。對于這種“默會知識”很難通過講授或閱讀的方式進行傳遞，最有效的學(xué)習(xí)方法就是在實踐中學(xué)習(xí)。在實踐中學(xué)習(xí)者在觀察分析他人實踐行為的基礎(chǔ)上通過自己的切身的實踐操作來理解和感悟他人是“怎么想和怎么做”，并通過變式和反復(fù)實踐不斷豐富和加深對默會知識的掌握。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念自制教具的設(shè)計要注意為學(xué)習(xí)者提供參與和動手的機會，并盡可能多的提供變式，讓學(xué)習(xí)者在實踐中把握知識，通過變式領(lǐng)悟知識的內(nèi)涵。在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計中注意到對虹吸現(xiàn)象多種具體場景的營造，注意利用虹吸現(xiàn)象的多種影響因素的變化引發(fā)出各種結(jié)果的設(shè)計，提供了多種操作變式，并支持使用者對教具進行拆卸和重組，還允許使用學(xué)習(xí)者在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中增添部件改變原有功能。如通過改變虹吸管（L2）的下端出水口的高度會導(dǎo)致水流速度的變化，如果將虹吸管（L2）的下端出水口的高度提升到高于虹吸管（L1）所在的水盆中水面的高度，虹吸現(xiàn)象會中斷，甚至可能出現(xiàn)虹吸管（L2）的下端出水口所在容器的水被向上抽動倒流的現(xiàn)象；如果提高或降低了虹吸管（L1）所在的水盆中水面高度也會出現(xiàn)類似的或相反的現(xiàn)象；還可以通過實驗過程中打開水箱（T）的密封蓋（G）、將虹吸管（L1）提出水盆（W）或利用水箱（T）的密封蓋（G）多次按不相同的量排放虹吸管（L1）中的水等多種操作改變操作結(jié)果。在進行靈活多樣的變式操作的同時引導(dǎo)學(xué)生分析這些操作為什么會產(chǎn)生相應(yīng)的現(xiàn)象，提出假設(shè)，然后再利用教具所提供的多種變式對假設(shè)進行驗證。通過多種操作方式的變換，有利于學(xué)習(xí)通過實踐操作理解現(xiàn)象背后的原理，領(lǐng)悟知識的真諦，有利于默會知識的學(xué)習(xí)和掌握。

三、結(jié)語

教學(xué)中使用教具的目的是為學(xué)習(xí)者提供更多的感知材料，提高教學(xué)效果。隨著社會對創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才需求的增加，社會對人才培養(yǎng)效率和規(guī)格提出了更高的要求。在這種形勢下，教具在教學(xué)系統(tǒng)中所扮演的角色也越來越重要。師生自制教具在作為產(chǎn)品化教具的一種補充方式的同時，更是一種富有創(chuàng)造性和實踐性的教與學(xué)方式。設(shè)計是制作優(yōu)良的教具的關(guān)鍵，優(yōu)良的教具設(shè)計需要先進的教學(xué)理論的指導(dǎo)?；诮?gòu)主義學(xué)習(xí)理論的自制教具設(shè)計體現(xiàn)出重視學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)功能、重視知識線索的搭建功能、重視協(xié)作與交流的支持功能、重視操作與變式支持功能的特征，在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新能力、解決問題的實踐能力方面具有積極作用。

【參考文獻】

［1］顧明遠.教育技術(shù)學(xué)與二十一世紀(jì)的教育［J］.中國電化教育，1995（8）

［2］張玉春.淺談自制教具在體育教學(xué)中的作用［J］.成才之路，2007（11）

［3］張文全，李振海.教具制作與使用［M］.長春:東北師范大學(xué)出版社，2001:185

【專利項目】“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”已申請兩項國家專利，已獲實用新型專利授權(quán)（專利號：ZL201320232090.8），另一項發(fā)明專利目前已經(jīng)進入實質(zhì)審查階段（申請?zhí)枺?0131010154877.1）

【基金項目】2013年廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃項目（2013EA49026）

（責(zé)編黎原）

圖1一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具結(jié)構(gòu)示意圖

（一）重視情境的創(chuàng)設(shè)功能。建構(gòu)主義強調(diào)知識的情境性，認(rèn)為一切知識都是在特定的社會文化背景下產(chǎn)生，只有在知識產(chǎn)生的特定情境中知識的意義才是確定的。一切脫離知識產(chǎn)生的社會文化背景的去情境化的知識都將成為“呆滯”的不具備實踐意義的“惰性知識”。只有在特定的知識情境中知識的意義建構(gòu)才能實現(xiàn)，“真實”的情況是有效的意義建構(gòu)的必備條件，教學(xué)要將學(xué)習(xí)活動置于真實的情境之中。

在進行“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”設(shè)計時，筆者認(rèn)真考慮了如何通過這個教具為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)一個相對真實的問題情境，把學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)置于真實的情境中。該教具首先創(chuàng)設(shè)了一個“水往高處流”的表面現(xiàn)象，給學(xué)習(xí)者造成與“水往低處流”的生活常識相悖逆的認(rèn)識沖突，激發(fā)學(xué)習(xí)者繼續(xù)探究其原因的興趣和需求。之后在教具中多處設(shè)置一些可改變狀態(tài)的閥門，實驗時可以營造出“引不上山”、“從機動車油箱中吸取燃油”等問題情境，并可以模擬“虹吸管封閉不嚴(yán)”、“虹吸系統(tǒng)兩端液面高度達到同一水平面”以及“虹吸管變形”等情境。這一教具可以將學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動置身于解決真實問題的情境之中，利用所學(xué)知識通過理論的推理、判斷，提出解決問題方案，并利用這一教具進行實踐的檢驗，在相對真實的情境中加深對虹吸現(xiàn)象原理及其在現(xiàn)實生產(chǎn)生活中應(yīng)用的學(xué)習(xí)與理解。

（二）重視知識線索的搭建功能。建構(gòu)主義強調(diào)學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知經(jīng)驗對學(xué)習(xí)的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者認(rèn)知變革與重組的過程，這種變革與重組是以原有的知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)的。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)學(xué)習(xí)者在日常生活和之前的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)形成了豐富的經(jīng)驗，并在此基礎(chǔ)上形成的對事物的理解即“認(rèn)知圖式”在后續(xù)學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)作用。建構(gòu)主義認(rèn)為，當(dāng)學(xué)習(xí)者接觸到外部信息時總是試圖用原有的經(jīng)驗去解釋新信息。如果學(xué)習(xí)者原有的經(jīng)驗可解釋新的信息時，就會將其整合并納入到自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，這個過程就是皮亞杰所稱的“同化”；當(dāng)學(xué)習(xí)者原有的經(jīng)驗與新的信息相悖逆無法“容納”新信息時，學(xué)習(xí)者會主動對自己原有的認(rèn)識結(jié)構(gòu)進行修正和變革，使其與被認(rèn)識的客體相適應(yīng)，這個過程即是皮亞杰所稱的“順應(yīng)”。學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)在無數(shù)次的“同化”與“順應(yīng)”中完成變革、重組與升華。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念，自制教具的設(shè)計要注意為學(xué)習(xí)者提供新知識與“舊經(jīng)驗”之間連接的橋梁，即想辦法為學(xué)習(xí)者提供一些新知識與原有認(rèn)識基礎(chǔ)之間相聯(lián)系的感知材料，使新知識與原有知識聯(lián)系起來，幫助和催化學(xué)習(xí)者從原有經(jīng)驗背景出發(fā)進行合乎邏輯的推理活動，利用原有的認(rèn)知經(jīng)驗（正確的、完善的前概念）解釋新知識，發(fā)生同化反應(yīng)，從原有的知識經(jīng)驗中“生長”出新的知識經(jīng)驗。

在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計中，筆者對虹吸管的整個回路采用了可遮擋方案，實驗時通過對虹吸回路的分段遮擋與顯示的方法，可以向?qū)W習(xí)者呈現(xiàn)生活中熟悉的多個場景，如利用圖1中的水盆（W）和虹吸管（L1）可以呈現(xiàn)“從機動車油箱中吸取燃油”的場景；利用水箱（T）和虹吸管（L2）可以呈現(xiàn)“水往低處流”的場景；通過移除水箱（T）并將虹吸管（L1）和虹吸管（L2）直接連通可以呈現(xiàn)最基本的虹吸現(xiàn)象場景；還可以利用虹吸管與水盆直接創(chuàng)設(shè)靠吸氣的方式抽出水盆中的水的場景。這些場景中大部分與學(xué)習(xí)者的原有認(rèn)知經(jīng)驗相一致，有的是學(xué)習(xí)者熟悉的或親身經(jīng)歷過或體驗過的。利用教具學(xué)習(xí)者可以加深對與原有認(rèn)知經(jīng)驗一致的知識的理解并可拓展其應(yīng)用范圍構(gòu)建出新的知識經(jīng)驗。利用本教具還可以呈現(xiàn)一些與學(xué)習(xí)者的先在認(rèn)知經(jīng)驗相悖逆的場景，如通過遮擋水箱（T）和虹吸管（L2）可創(chuàng)設(shè)出“水往高處流”的場景。而在學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中水只能往低處，什么時候水都是不可能向高處流的。對此學(xué)習(xí)者可以通過進一步的操作，學(xué)習(xí)理解出現(xiàn)這種現(xiàn)象的真正原因和條件，并對原有認(rèn)知圖式進行主動的修正、完善或補充，促發(fā)順應(yīng)反應(yīng)。豐富原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)知識意義的深層建構(gòu)。

（三）重視協(xié)作與交流的支持功能。建構(gòu)主義重視協(xié)作與交流在學(xué)習(xí)過程的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為知識是有建構(gòu)性的。知識源于意義建構(gòu)，而意義建構(gòu)以是以學(xué)習(xí)者的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，由于學(xué)習(xí)者所處的自然與社會環(huán)境千差萬別、生活與學(xué)習(xí)經(jīng)歷各不相同，由此造就了學(xué)習(xí)者的“先知、先見”各具特色。由于學(xué)習(xí)者意義建構(gòu)的先在基礎(chǔ)具有差異性和獨特性，造成學(xué)習(xí)者對同一事物及其過程意義建構(gòu)的結(jié)果呈現(xiàn)出個性化、多元化特征。如果每個認(rèn)識個體都只按照自己建構(gòu)的意義去認(rèn)識世界，將導(dǎo)致世界的不可知性。而事實并非如此，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在強調(diào)知識的建構(gòu)性的同時也強調(diào)知識的社會性。即雖然知識源于個體的意義建構(gòu)，個體的知識帶有“個人的、主觀的”的色彩。但知識是認(rèn)知主體對客觀事物的理解與反映，不是脫離客觀世界的主觀的東西。不同認(rèn)識個體的“個人的、主觀的”建構(gòu)成果中的客觀成分仍占主導(dǎo)地位，為了使認(rèn)知個體的“個人的、主觀的”知識獲得較為普遍的社會認(rèn)同，認(rèn)知個體之間必須經(jīng)過“協(xié)作”與“會話”這樣一個“社會協(xié)商”過程。即認(rèn)知主體將個體對知識意義建構(gòu)結(jié)果表達出來與其他社會成員進行交流，在使自己的建構(gòu)結(jié)果得到其他社會成員評判、修正與接納的同時也對其他社會成員的建構(gòu)結(jié)果進行評判、修正與接納，如此多次反復(fù)使知識意義不斷豐富和完善并實現(xiàn)知識意義的共享和協(xié)調(diào)。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念自制教具的設(shè)計要注意為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造“協(xié)作”與“會話”的機會。通過學(xué)習(xí)者對教具所展現(xiàn)的現(xiàn)象的協(xié)商與討論，相互啟發(fā)，取長補短逐步達成對現(xiàn)象及原理的共識。在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計中筆者設(shè)計了多種操作方式，不同的操作會出現(xiàn)不同的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，包含的科學(xué)原理會因為學(xué)習(xí)者原有認(rèn)識結(jié)構(gòu)的差異產(chǎn)生不同的理解結(jié)果，在實驗過程中允許學(xué)習(xí)根據(jù)自己的想法進行個性化的操作，再通過不同學(xué)習(xí)者之間對各自操作過程、操作結(jié)果進行交流討論，對過集體的協(xié)作與會話探討現(xiàn)象背后的原理。為學(xué)習(xí)者的知識建構(gòu)創(chuàng)造“社會協(xié)商”的機會，完成知識社會性的建構(gòu)。

（四）重視操作與變式支持功能。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論重視實踐在學(xué)習(xí)過程的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為知識是有默會性的，建構(gòu)主義將知識分為“顯性知識”與“默會知識”，顯性知識關(guān)于事實和原理的知識，是可以用概念界定，用文本和語言傳遞的知識。而默會知識關(guān)于怎么想和怎么做的知識，是內(nèi)化于行動中的知識。表現(xiàn)為理解或領(lǐng)悟，具有高度的情境性，是只可意會不可言傳的知識。研究表明，在人的生命周期內(nèi)要學(xué)習(xí)的默會知識遠遠多于顯性知識，事實上，世界上根據(jù)就不存在純粹的明確的顯性知識。對于這種“默會知識”很難通過講授或閱讀的方式進行傳遞，最有效的學(xué)習(xí)方法就是在實踐中學(xué)習(xí)。在實踐中學(xué)習(xí)者在觀察分析他人實踐行為的基礎(chǔ)上通過自己的切身的實踐操作來理解和感悟他人是“怎么想和怎么做”，并通過變式和反復(fù)實踐不斷豐富和加深對默會知識的掌握。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念自制教具的設(shè)計要注意為學(xué)習(xí)者提供參與和動手的機會，并盡可能多的提供變式，讓學(xué)習(xí)者在實踐中把握知識，通過變式領(lǐng)悟知識的內(nèi)涵。在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計中注意到對虹吸現(xiàn)象多種具體場景的營造，注意利用虹吸現(xiàn)象的多種影響因素的變化引發(fā)出各種結(jié)果的設(shè)計，提供了多種操作變式，并支持使用者對教具進行拆卸和重組，還允許使用學(xué)習(xí)者在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中增添部件改變原有功能。如通過改變虹吸管（L2）的下端出水口的高度會導(dǎo)致水流速度的變化，如果將虹吸管（L2）的下端出水口的高度提升到高于虹吸管（L1）所在的水盆中水面的高度，虹吸現(xiàn)象會中斷，甚至可能出現(xiàn)虹吸管（L2）的下端出水口所在容器的水被向上抽動倒流的現(xiàn)象；如果提高或降低了虹吸管（L1）所在的水盆中水面高度也會出現(xiàn)類似的或相反的現(xiàn)象；還可以通過實驗過程中打開水箱（T）的密封蓋（G）、將虹吸管（L1）提出水盆（W）或利用水箱（T）的密封蓋（G）多次按不相同的量排放虹吸管（L1）中的水等多種操作改變操作結(jié)果。在進行靈活多樣的變式操作的同時引導(dǎo)學(xué)生分析這些操作為什么會產(chǎn)生相應(yīng)的現(xiàn)象，提出假設(shè)，然后再利用教具所提供的多種變式對假設(shè)進行驗證。通過多種操作方式的變換，有利于學(xué)習(xí)通過實踐操作理解現(xiàn)象背后的原理，領(lǐng)悟知識的真諦，有利于默會知識的學(xué)習(xí)和掌握。

三、結(jié)語

教學(xué)中使用教具的目的是為學(xué)習(xí)者提供更多的感知材料，提高教學(xué)效果。隨著社會對創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才需求的增加，社會對人才培養(yǎng)效率和規(guī)格提出了更高的要求。在這種形勢下，教具在教學(xué)系統(tǒng)中所扮演的角色也越來越重要。師生自制教具在作為產(chǎn)品化教具的一種補充方式的同時，更是一種富有創(chuàng)造性和實踐性的教與學(xué)方式。設(shè)計是制作優(yōu)良的教具的關(guān)鍵，優(yōu)良的教具設(shè)計需要先進的教學(xué)理論的指導(dǎo)?；诮?gòu)主義學(xué)習(xí)理論的自制教具設(shè)計體現(xiàn)出重視學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)功能、重視知識線索的搭建功能、重視協(xié)作與交流的支持功能、重視操作與變式支持功能的特征，在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新能力、解決問題的實踐能力方面具有積極作用。

【參考文獻】

［1］顧明遠.教育技術(shù)學(xué)與二十一世紀(jì)的教育［J］.中國電化教育，1995（8）

［2］張玉春.淺談自制教具在體育教學(xué)中的作用［J］.成才之路，2007（11）

［3］張文全，李振海.教具制作與使用［M］.長春:東北師范大學(xué)出版社，2001:185

【專利項目】“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”已申請兩項國家專利，已獲實用新型專利授權(quán)（專利號：ZL201320232090.8），另一項發(fā)明專利目前已經(jīng)進入實質(zhì)審查階段（申請?zhí)枺?0131010154877.1）

【基金項目】2013年廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃項目（2013EA49026）

（責(zé)編黎原）

圖1一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具結(jié)構(gòu)示意圖

（一）重視情境的創(chuàng)設(shè)功能。建構(gòu)主義強調(diào)知識的情境性，認(rèn)為一切知識都是在特定的社會文化背景下產(chǎn)生，只有在知識產(chǎn)生的特定情境中知識的意義才是確定的。一切脫離知識產(chǎn)生的社會文化背景的去情境化的知識都將成為“呆滯”的不具備實踐意義的“惰性知識”。只有在特定的知識情境中知識的意義建構(gòu)才能實現(xiàn)，“真實”的情況是有效的意義建構(gòu)的必備條件，教學(xué)要將學(xué)習(xí)活動置于真實的情境之中。

在進行“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”設(shè)計時，筆者認(rèn)真考慮了如何通過這個教具為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)一個相對真實的問題情境，把學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)置于真實的情境中。該教具首先創(chuàng)設(shè)了一個“水往高處流”的表面現(xiàn)象，給學(xué)習(xí)者造成與“水往低處流”的生活常識相悖逆的認(rèn)識沖突，激發(fā)學(xué)習(xí)者繼續(xù)探究其原因的興趣和需求。之后在教具中多處設(shè)置一些可改變狀態(tài)的閥門，實驗時可以營造出“引不上山”、“從機動車油箱中吸取燃油”等問題情境，并可以模擬“虹吸管封閉不嚴(yán)”、“虹吸系統(tǒng)兩端液面高度達到同一水平面”以及“虹吸管變形”等情境。這一教具可以將學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動置身于解決真實問題的情境之中，利用所學(xué)知識通過理論的推理、判斷，提出解決問題方案，并利用這一教具進行實踐的檢驗，在相對真實的情境中加深對虹吸現(xiàn)象原理及其在現(xiàn)實生產(chǎn)生活中應(yīng)用的學(xué)習(xí)與理解。

（二）重視知識線索的搭建功能。建構(gòu)主義強調(diào)學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知經(jīng)驗對學(xué)習(xí)的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者認(rèn)知變革與重組的過程，這種變革與重組是以原有的知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)的。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)學(xué)習(xí)者在日常生活和之前的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)形成了豐富的經(jīng)驗，并在此基礎(chǔ)上形成的對事物的理解即“認(rèn)知圖式”在后續(xù)學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)作用。建構(gòu)主義認(rèn)為，當(dāng)學(xué)習(xí)者接觸到外部信息時總是試圖用原有的經(jīng)驗去解釋新信息。如果學(xué)習(xí)者原有的經(jīng)驗可解釋新的信息時，就會將其整合并納入到自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，這個過程就是皮亞杰所稱的“同化”；當(dāng)學(xué)習(xí)者原有的經(jīng)驗與新的信息相悖逆無法“容納”新信息時，學(xué)習(xí)者會主動對自己原有的認(rèn)識結(jié)構(gòu)進行修正和變革，使其與被認(rèn)識的客體相適應(yīng)，這個過程即是皮亞杰所稱的“順應(yīng)”。學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)在無數(shù)次的“同化”與“順應(yīng)”中完成變革、重組與升華。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念，自制教具的設(shè)計要注意為學(xué)習(xí)者提供新知識與“舊經(jīng)驗”之間連接的橋梁，即想辦法為學(xué)習(xí)者提供一些新知識與原有認(rèn)識基礎(chǔ)之間相聯(lián)系的感知材料，使新知識與原有知識聯(lián)系起來，幫助和催化學(xué)習(xí)者從原有經(jīng)驗背景出發(fā)進行合乎邏輯的推理活動，利用原有的認(rèn)知經(jīng)驗（正確的、完善的前概念）解釋新知識，發(fā)生同化反應(yīng)，從原有的知識經(jīng)驗中“生長”出新的知識經(jīng)驗。

在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計中，筆者對虹吸管的整個回路采用了可遮擋方案，實驗時通過對虹吸回路的分段遮擋與顯示的方法，可以向?qū)W習(xí)者呈現(xiàn)生活中熟悉的多個場景，如利用圖1中的水盆（W）和虹吸管（L1）可以呈現(xiàn)“從機動車油箱中吸取燃油”的場景；利用水箱（T）和虹吸管（L2）可以呈現(xiàn)“水往低處流”的場景；通過移除水箱（T）并將虹吸管（L1）和虹吸管（L2）直接連通可以呈現(xiàn)最基本的虹吸現(xiàn)象場景；還可以利用虹吸管與水盆直接創(chuàng)設(shè)靠吸氣的方式抽出水盆中的水的場景。這些場景中大部分與學(xué)習(xí)者的原有認(rèn)知經(jīng)驗相一致，有的是學(xué)習(xí)者熟悉的或親身經(jīng)歷過或體驗過的。利用教具學(xué)習(xí)者可以加深對與原有認(rèn)知經(jīng)驗一致的知識的理解并可拓展其應(yīng)用范圍構(gòu)建出新的知識經(jīng)驗。利用本教具還可以呈現(xiàn)一些與學(xué)習(xí)者的先在認(rèn)知經(jīng)驗相悖逆的場景，如通過遮擋水箱（T）和虹吸管（L2）可創(chuàng)設(shè)出“水往高處流”的場景。而在學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中水只能往低處，什么時候水都是不可能向高處流的。對此學(xué)習(xí)者可以通過進一步的操作，學(xué)習(xí)理解出現(xiàn)這種現(xiàn)象的真正原因和條件，并對原有認(rèn)知圖式進行主動的修正、完善或補充，促發(fā)順應(yīng)反應(yīng)。豐富原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)知識意義的深層建構(gòu)。

（三）重視協(xié)作與交流的支持功能。建構(gòu)主義重視協(xié)作與交流在學(xué)習(xí)過程的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為知識是有建構(gòu)性的。知識源于意義建構(gòu)，而意義建構(gòu)以是以學(xué)習(xí)者的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，由于學(xué)習(xí)者所處的自然與社會環(huán)境千差萬別、生活與學(xué)習(xí)經(jīng)歷各不相同，由此造就了學(xué)習(xí)者的“先知、先見”各具特色。由于學(xué)習(xí)者意義建構(gòu)的先在基礎(chǔ)具有差異性和獨特性，造成學(xué)習(xí)者對同一事物及其過程意義建構(gòu)的結(jié)果呈現(xiàn)出個性化、多元化特征。如果每個認(rèn)識個體都只按照自己建構(gòu)的意義去認(rèn)識世界，將導(dǎo)致世界的不可知性。而事實并非如此，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在強調(diào)知識的建構(gòu)性的同時也強調(diào)知識的社會性。即雖然知識源于個體的意義建構(gòu)，個體的知識帶有“個人的、主觀的”的色彩。但知識是認(rèn)知主體對客觀事物的理解與反映，不是脫離客觀世界的主觀的東西。不同認(rèn)識個體的“個人的、主觀的”建構(gòu)成果中的客觀成分仍占主導(dǎo)地位，為了使認(rèn)知個體的“個人的、主觀的”知識獲得較為普遍的社會認(rèn)同，認(rèn)知個體之間必須經(jīng)過“協(xié)作”與“會話”這樣一個“社會協(xié)商”過程。即認(rèn)知主體將個體對知識意義建構(gòu)結(jié)果表達出來與其他社會成員進行交流，在使自己的建構(gòu)結(jié)果得到其他社會成員評判、修正與接納的同時也對其他社會成員的建構(gòu)結(jié)果進行評判、修正與接納，如此多次反復(fù)使知識意義不斷豐富和完善并實現(xiàn)知識意義的共享和協(xié)調(diào)。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念自制教具的設(shè)計要注意為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造“協(xié)作”與“會話”的機會。通過學(xué)習(xí)者對教具所展現(xiàn)的現(xiàn)象的協(xié)商與討論，相互啟發(fā)，取長補短逐步達成對現(xiàn)象及原理的共識。在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計中筆者設(shè)計了多種操作方式，不同的操作會出現(xiàn)不同的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，包含的科學(xué)原理會因為學(xué)習(xí)者原有認(rèn)識結(jié)構(gòu)的差異產(chǎn)生不同的理解結(jié)果，在實驗過程中允許學(xué)習(xí)根據(jù)自己的想法進行個性化的操作，再通過不同學(xué)習(xí)者之間對各自操作過程、操作結(jié)果進行交流討論，對過集體的協(xié)作與會話探討現(xiàn)象背后的原理。為學(xué)習(xí)者的知識建構(gòu)創(chuàng)造“社會協(xié)商”的機會，完成知識社會性的建構(gòu)。

（四）重視操作與變式支持功能。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論重視實踐在學(xué)習(xí)過程的重要作用，建構(gòu)主義認(rèn)為知識是有默會性的，建構(gòu)主義將知識分為“顯性知識”與“默會知識”，顯性知識關(guān)于事實和原理的知識，是可以用概念界定，用文本和語言傳遞的知識。而默會知識關(guān)于怎么想和怎么做的知識，是內(nèi)化于行動中的知識。表現(xiàn)為理解或領(lǐng)悟，具有高度的情境性，是只可意會不可言傳的知識。研究表明，在人的生命周期內(nèi)要學(xué)習(xí)的默會知識遠遠多于顯性知識，事實上，世界上根據(jù)就不存在純粹的明確的顯性知識。對于這種“默會知識”很難通過講授或閱讀的方式進行傳遞，最有效的學(xué)習(xí)方法就是在實踐中學(xué)習(xí)。在實踐中學(xué)習(xí)者在觀察分析他人實踐行為的基礎(chǔ)上通過自己的切身的實踐操作來理解和感悟他人是“怎么想和怎么做”，并通過變式和反復(fù)實踐不斷豐富和加深對默會知識的掌握。

根據(jù)建構(gòu)主義的這一理念自制教具的設(shè)計要注意為學(xué)習(xí)者提供參與和動手的機會，并盡可能多的提供變式，讓學(xué)習(xí)者在實踐中把握知識，通過變式領(lǐng)悟知識的內(nèi)涵。在“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”的設(shè)計中注意到對虹吸現(xiàn)象多種具體場景的營造，注意利用虹吸現(xiàn)象的多種影響因素的變化引發(fā)出各種結(jié)果的設(shè)計，提供了多種操作變式，并支持使用者對教具進行拆卸和重組，還允許使用學(xué)習(xí)者在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中增添部件改變原有功能。如通過改變虹吸管（L2）的下端出水口的高度會導(dǎo)致水流速度的變化，如果將虹吸管（L2）的下端出水口的高度提升到高于虹吸管（L1）所在的水盆中水面的高度，虹吸現(xiàn)象會中斷，甚至可能出現(xiàn)虹吸管（L2）的下端出水口所在容器的水被向上抽動倒流的現(xiàn)象；如果提高或降低了虹吸管（L1）所在的水盆中水面高度也會出現(xiàn)類似的或相反的現(xiàn)象；還可以通過實驗過程中打開水箱（T）的密封蓋（G）、將虹吸管（L1）提出水盆（W）或利用水箱（T）的密封蓋（G）多次按不相同的量排放虹吸管（L1）中的水等多種操作改變操作結(jié)果。在進行靈活多樣的變式操作的同時引導(dǎo)學(xué)生分析這些操作為什么會產(chǎn)生相應(yīng)的現(xiàn)象，提出假設(shè)，然后再利用教具所提供的多種變式對假設(shè)進行驗證。通過多種操作方式的變換，有利于學(xué)習(xí)通過實踐操作理解現(xiàn)象背后的原理，領(lǐng)悟知識的真諦，有利于默會知識的學(xué)習(xí)和掌握。

三、結(jié)語

教學(xué)中使用教具的目的是為學(xué)習(xí)者提供更多的感知材料，提高教學(xué)效果。隨著社會對創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才需求的增加，社會對人才培養(yǎng)效率和規(guī)格提出了更高的要求。在這種形勢下，教具在教學(xué)系統(tǒng)中所扮演的角色也越來越重要。師生自制教具在作為產(chǎn)品化教具的一種補充方式的同時，更是一種富有創(chuàng)造性和實踐性的教與學(xué)方式。設(shè)計是制作優(yōu)良的教具的關(guān)鍵，優(yōu)良的教具設(shè)計需要先進的教學(xué)理論的指導(dǎo)。基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的自制教具設(shè)計體現(xiàn)出重視學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)功能、重視知識線索的搭建功能、重視協(xié)作與交流的支持功能、重視操作與變式支持功能的特征，在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新能力、解決問題的實踐能力方面具有積極作用。

【參考文獻】

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［2］張玉春.淺談自制教具在體育教學(xué)中的作用［J］.成才之路，2007（11）

［3］張文全，李振海.教具制作與使用［M］.長春:東北師范大學(xué)出版社，2001:185

【專利項目】“一種演示虹吸現(xiàn)象的科普教具”已申請兩項國家專利，已獲實用新型專利授權(quán)（專利號：ZL201320232090.8），另一項發(fā)明專利目前已經(jīng)進入實質(zhì)審查階段（申請?zhí)枺?0131010154877.1）

【基金項目】2013年廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃項目（2013EA49026）

（責(zé)編黎原）