引導(dǎo)學(xué)生建立知識結(jié)構(gòu) 助力理解遷移
——以“振動和波”知識結(jié)構(gòu)建構(gòu)的單元教學(xué)設(shè)計為例

鮑永新

引導(dǎo)學(xué)生建立知識結(jié)構(gòu) 助力理解遷移
——以“振動和波”知識結(jié)構(gòu)建構(gòu)的單元教學(xué)設(shè)計為例

鮑永新

（北京市海淀區(qū)教師進修學(xué)校附屬實驗學(xué)校，北京 100097）

本文以“振動和波”單元為依托，通過知識上的共性、研究運動的方法引導(dǎo)學(xué)生建立單元整體知識結(jié)構(gòu)，以此推動整個單元的教學(xué)．這樣整體知識結(jié)構(gòu)框架為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供思維工具，支撐他利用這個“腳手架”去思考、解決其他問題，發(fā)展學(xué)生的思維能力，實現(xiàn)學(xué)生的深度理解．

知識結(jié)構(gòu)；概念圖；建構(gòu)；理解

1 問題提出

學(xué)生在物理課程學(xué)習(xí)中存在以下問題：（1）對物理概念的定義、表達式、物理意義等明白，但不能很好與其他概念建立聯(lián)系．（2）學(xué)習(xí)了物理規(guī)律，但在實際應(yīng)用中不會用．（3）學(xué)生在整理單元知識網(wǎng)絡(luò)圖時，只是將知識羅列在一起，看不到知識的外延和內(nèi)涵．造成上述問題的原因是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中教師沒有引導(dǎo)學(xué)生建立概念之間的聯(lián)系和區(qū)別，另外沒有幫助學(xué)生梳理新概念、規(guī)律得來的方法，總結(jié)將新概念、規(guī)律如何解決問題的方法．獲得了方法才算真正獲得了知識，所以要求教師引導(dǎo)學(xué)生建立真正的知識結(jié)構(gòu)，使學(xué)生學(xué)到的知識有用、有意義，真正實現(xiàn)學(xué)生的“深度理解”．

2 “振動和波”知識結(jié)構(gòu)建構(gòu)過程

初始理解活動設(shè)計先介紹一小故事：在美國華盛頓州西部港口城市塔科馬附近，有一座名為塔科馬的窄橋，在他開通不久，每當有風(fēng)吹過，他就顫動不已．有一天，它搖晃得越來越劇烈．隨著一聲巨響，橋身突然斷裂，坍塌到了水中．為什么微風(fēng)會引起橋身發(fā)生如此強烈的振動，最后還導(dǎo)致了坍塌？這是受迫振動問題，要想解釋它，首先學(xué)習(xí)簡諧運動，然后理解受迫振動中的共振．設(shè)計這樣的理解活動目的讓知識與生活建立聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．另外這樣做讓學(xué)生從單元整體認識機械振動，知道共振處在機械振動位置，在整體（機械振動）中去理解局部（受迫振動）．

探究理解活動中首先引導(dǎo)學(xué)生建立單元整體知識框架，然后在知識框架中不斷添加新的概念、規(guī)律逐漸展現(xiàn)細節(jié)和具體的內(nèi)容．筆者采取的策略是以研究運動的方法為主線串聯(lián)整個單元．研究運動首先觀察運動有什么特征，特征指的是這種運動不同于其他運動，簡諧運動是以平衡位置為中心的往復(fù)運動，這種往復(fù)運動有別于以前學(xué)習(xí)的直線運動和曲線運動，它的最大特征是周期性．其次描述簡諧運動特征物理量如位移、速度、加速度、回復(fù)力、周期、頻率等．知道描述運動物理量后，尋找物理量有什么關(guān)系，簡諧運動物理量之間關(guān)系：；力和運動關(guān)系：F＝－kx；圖像：正弦曲線；函數(shù)關(guān)系式：，其中A為振幅，T為周期，為相位，φ0為初相位．師生共同總結(jié)研究簡諧運動（彈簧振子）“觀察（特點）——猜想（原因）——歸納（描述特征）——演繹（得到規(guī)律）”的科學(xué)方法，這樣就建立簡諧運動方法與知識的概念圖，如圖1所示．

圖1

以這個知識結(jié)構(gòu)框架引領(lǐng)單擺、受迫振動的學(xué)習(xí)，獲得如圖2所示的概念圖．

這樣從簡諧運動基本概念出發(fā)，在整個知識結(jié)構(gòu)中講述部分（單擺、受迫振動），不僅促進學(xué)生對知識、方法的理解，還運用類比的思想比較彈簧振子和單擺兩個基本模型聯(lián)系和區(qū)別，從能量觀點比較簡諧運動與受迫振動兩種運動．有了這樣知識結(jié)構(gòu)，學(xué)生對振動知識的認識才可能有深入的理解．

圖2

“振動和波”單元無論從教材、課程標準要求、還是考試說明，這部分的核心是單個質(zhì)點的簡諧振動，這種有規(guī)律的振動在介質(zhì)中傳播形成了機械波，體現(xiàn)了大量質(zhì)點的波動性．所以運用機械振動知識結(jié)構(gòu)框架引領(lǐng)機械波的學(xué)習(xí)，形成如圖3所示知識結(jié)構(gòu)．

圖3

這樣就從研究運動的方法理解機械波核心概念，運用類比思想比較單個質(zhì)點和大量質(zhì)點運動情況，同時在局部（機械波）學(xué)習(xí)中理解整體知識結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)．

4 推廣與應(yīng)用

單元整體知識結(jié)構(gòu)進行教學(xué)可以推廣到電磁波和光的學(xué)習(xí)．電磁波是電場和磁場周期性變化由近及遠傳播形成，與機械波產(chǎn)生有本質(zhì)區(qū)別．光具有干涉、衍射、偏振的現(xiàn)象說明光是一種波，而光電效應(yīng)說明光具有粒子性，所以光的特殊性質(zhì)使它有別于機械波和電磁波．基于此從知識上的周期性、研究運動的方法、類比思想統(tǒng)領(lǐng)機械波、電磁波和光的學(xué)習(xí)．

機械振動部分設(shè)計終結(jié)理解活動，即建立單元知識網(wǎng)絡(luò)圖，某一學(xué)生建立知識網(wǎng)絡(luò)圖如圖4所示．

圖4

從學(xué)生建立機械振動網(wǎng)絡(luò)圖可以看到每個學(xué)生對同一個知識內(nèi)容的意義理解是不同的，知識的學(xué)習(xí)過程就應(yīng)該是每個學(xué)生自己建構(gòu)知識意義的過程．筆者想要建立“振動和波”的單元網(wǎng)知識網(wǎng)絡(luò)圖，每個學(xué)生建的也應(yīng)該是不一樣的，這意味著學(xué)習(xí)是學(xué)生每個人自己的事情，誰也無法取代誰．所以我們要學(xué)會尊重學(xué)生在學(xué)習(xí)同一知識時可能出現(xiàn)的不同的興趣點，并允許他們從自己的興趣點出發(fā)探索知識和構(gòu)建知識．本文利用單元整體知識結(jié)構(gòu)進行教學(xué)，只是給學(xué)生提供思維工具，支撐他利用這個“腳手架”思考、解決其他問題．學(xué)生學(xué)會了對知識的整體理解，就學(xué)會了如何學(xué)習(xí)知識，其中形成的學(xué)習(xí)方式即整體理解知識的方式就能夠遷移到其他知識的學(xué)習(xí)上，發(fā)展學(xué)生的思維能力．

1 季蘋．“學(xué)習(xí)方式的變革”系列之二讓知識的學(xué)習(xí)變得“有意義”思想者［J］．人民教育，2004（12）：14－16．

4 王立君．概念圖在促進認知和評估知識結(jié)構(gòu)方面的理論與實證研究［D］．上海：上海師范大學(xué)博士學(xué)位論

文，2008 ．

2016－06－04）