對于基于學(xué)習(xí)路徑物理教學(xué)的認(rèn)識(shí)與體會(huì)

湯有國

(浙江省天臺(tái)中學(xué) 浙江 臺(tái)州 317200)

1 關(guān)于學(xué)習(xí)

學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)之前，頭腦中并不是一片空白，而是存在各種關(guān)于世界的觀念及其認(rèn)知結(jié)構(gòu)，稱作圖式，此時(shí)認(rèn)知結(jié)構(gòu)處于平衡狀態(tài).所謂的平衡，是一種比較穩(wěn)定的心理狀態(tài)，當(dāng)個(gè)體在面臨刺激情境時(shí)就會(huì)產(chǎn)生認(rèn)知矛盾，通過同化與順應(yīng)的共同作用來消除矛盾，個(gè)體在這個(gè)過程中獲得了一種認(rèn)知滿足感.

同化和順應(yīng)每達(dá)到一次平衡，主體的認(rèn)識(shí)圖式就會(huì)得到一次更新，例如從圖式一到圖式二，如圖1所示.皮亞杰認(rèn)為，個(gè)體在認(rèn)識(shí)過程之初，面臨外界刺激總是力圖用原有圖式去同化，如果獲得成功，認(rèn)識(shí)達(dá)到平衡；反之，便會(huì)調(diào)整原有圖式或創(chuàng)立新的圖式以順應(yīng)現(xiàn)實(shí)，使認(rèn)識(shí)達(dá)到新的平衡.

圖1 知識(shí)的同化、順應(yīng)圖式

任何的學(xué)習(xí)活動(dòng)都在一定的環(huán)境中發(fā)生，我們把學(xué)習(xí)活動(dòng)賴以發(fā)生的各種主觀和客觀的背景稱之為學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)環(huán)境既包括學(xué)習(xí)活動(dòng)所處的物理環(huán)境，也包括學(xué)習(xí)活動(dòng)中人與人、人與物理環(huán)境相互作用而產(chǎn)生的心理環(huán)境，其中物理環(huán)境對學(xué)習(xí)的影響是通過心理環(huán)境實(shí)現(xiàn)的.從圖1中可以看出，為了達(dá)到圖式的有效更新，可以通過環(huán)境刺激(問題、情景、設(shè)備等)、干預(yù)調(diào)節(jié)(觀察、聽講、交流、強(qiáng)化、評價(jià)等)來實(shí)現(xiàn).所以關(guān)注環(huán)境的創(chuàng)設(shè)對學(xué)習(xí)來說意義非常大，良好的環(huán)境或情境的創(chuàng)設(shè)以及科學(xué)地干預(yù)、調(diào)節(jié)，能夠促進(jìn)知識(shí)的積極建構(gòu)、有效遷移.

2 國內(nèi)外學(xué)習(xí)路徑的研究

由上所述，對于學(xué)習(xí)，除了關(guān)注目標(biāo)之外，還應(yīng)關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的不同起點(diǎn)、過程和載體、環(huán)境等多方面要素，即要研究和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑.首先來看學(xué)習(xí)路徑研究和發(fā)展的歷程.

國外學(xué)習(xí)路徑的研究是Simon在1995年提出的.Clements和Sarama在2004年，Battista在2006年研究學(xué)習(xí)路徑.2009年Corcoran，Rogat，Rosher強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)路徑是“研究學(xué)生學(xué)習(xí)如何進(jìn)展”.2009年Maion和Confrey提出，學(xué)習(xí)路徑代表的認(rèn)知發(fā)展、學(xué)習(xí)路徑可以是唯一的.2009年Daro呼吁將可用的學(xué)習(xí)軌跡轉(zhuǎn)化為教師的可用工具.

在國內(nèi)現(xiàn)階段的研究中，2010年湖南師大彭紹東指出，學(xué)習(xí)路徑是指學(xué)習(xí)活動(dòng)的路線和序列.2015年西安交大林毓锜提出，促使人的德智體美發(fā)展的內(nèi)在學(xué)習(xí)活動(dòng)的基本途徑稱為學(xué)習(xí)路徑.2015年北師大張春莉提出了學(xué)習(xí)路徑的3個(gè)方面.

可以發(fā)現(xiàn)，不同的學(xué)者對學(xué)習(xí)路徑研究的角度是不同的；有些認(rèn)為學(xué)習(xí)路徑可以是唯一的；有些只是研究學(xué)習(xí)者在沒有外界的指導(dǎo)和干預(yù)的情況下自發(fā)的學(xué)習(xí)過程.筆者認(rèn)為，學(xué)習(xí)路徑就是在某學(xué)段，為達(dá)到一定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，教師基于認(rèn)知心理學(xué)理論，根據(jù)學(xué)習(xí)起點(diǎn)(基礎(chǔ))、載體、氛圍、方法等要素采取一定的教學(xué)策略，從而使學(xué)生形成的一系列生理和心理活動(dòng)的軌跡.

3 物理學(xué)習(xí)路徑的內(nèi)涵

要實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，應(yīng)先了解清楚學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑，不同的學(xué)習(xí)路徑將左右教學(xué)方法.但是如何了解學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑呢？筆者贊同北師大張春莉教授的觀點(diǎn)：從學(xué)生已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、學(xué)生的思維過程、學(xué)生對知識(shí)的表征方式3個(gè)方面闡述學(xué)習(xí)路徑.

3.1 學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)

奧蘇貝爾于1968年在《教育心理學(xué)：認(rèn)識(shí)取向》中提出：“如果要我用一句話說明教育心理學(xué)的要義，我認(rèn)為影響學(xué)生學(xué)習(xí)的首要因素，是他的先備知識(shí)……”.譬如，在“功率”的教學(xué)中，教師應(yīng)該認(rèn)識(shí)到學(xué)生在初中已經(jīng)對功率的概念認(rèn)識(shí)非常完整和熟悉，在學(xué)習(xí)路徑上就應(yīng)該基于這樣的知識(shí)，教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)該放在瞬時(shí)功率的理解，功率和力、速度的關(guān)系上，否則效率就會(huì)很低，造成時(shí)間和資源的浪費(fèi).

這里的經(jīng)驗(yàn)指的是狹義上的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，是個(gè)體與周圍環(huán)境相互作用過程中產(chǎn)生、發(fā)展和生長的，是個(gè)體的獨(dú)特經(jīng)驗(yàn)、體驗(yàn)和經(jīng)歷，是關(guān)于學(xué)習(xí)和生活已有的背景以及未來學(xué)習(xí)的條件.譬如，學(xué)生在多用電表的使用中，有過對冷燈泡電阻測量的經(jīng)驗(yàn)，就不會(huì)出現(xiàn)把發(fā)光時(shí)的熱電阻的計(jì)算值當(dāng)成冷電阻的測量值.

3.2 學(xué)生的思維過程

學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)是學(xué)習(xí)路徑的起點(diǎn)，那么學(xué)生的思維過程是學(xué)習(xí)路徑中連接起點(diǎn)和終點(diǎn)的主要部分，分析學(xué)生的思維過程是學(xué)習(xí)路徑的重要內(nèi)容.

腦科學(xué)的研究認(rèn)為思維是人腦對客觀事物在腦中的表征(語言和表象)進(jìn)行加工的一個(gè)認(rèn)識(shí)過程，它既能反映、揭示事物的本質(zhì)特征和事物間規(guī)律性的聯(lián)系，又能預(yù)測和把握事物的未來.學(xué)習(xí)中的思維活動(dòng)，有的以抽象思維為主，有的以形象思維為主，更多的是兩種思維的有機(jī)結(jié)合、互相滲透，協(xié)調(diào)發(fā)展，形式多種多樣.例如物理學(xué)科的研究過程中，充滿了研究者種種的質(zhì)疑、觀察、實(shí)驗(yàn)、假設(shè)、推理和檢驗(yàn)等一系列的探究活動(dòng).學(xué)生的物理學(xué)習(xí)是一種對科學(xué)研究再認(rèn)識(shí)的過程，比起原創(chuàng)性研究發(fā)現(xiàn)的過程，是一種簡化了的過程，我們今天學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)、能量守恒等花了較短的時(shí)間，而科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)卻用了上百年,甚至上千年，雖然學(xué)生的學(xué)習(xí)不可能也沒有必要重演前人科學(xué)發(fā)現(xiàn)所經(jīng)歷的過程，但是學(xué)習(xí)不能只掌握發(fā)現(xiàn)的結(jié)果，還要學(xué)習(xí)科學(xué)家的創(chuàng)造思維和實(shí)踐精神.所以，學(xué)生學(xué)習(xí)物理的過程，就要貼近物理學(xué)家主要的研究和思維過程.

從學(xué)生思維水平的角度，又可以將學(xué)生的思維過程分為3種思維模式:層級式、并行式和互補(bǔ)式.層級式表示不同思維水平具有層次性，例如在解決一道復(fù)雜過程的運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，有些學(xué)生利用動(dòng)力學(xué)方法解決，過程非常繁瑣而且結(jié)果容易出錯(cuò)；而有些學(xué)生則會(huì)利用動(dòng)量或者能量方法快速準(zhǔn)確的解答.這就反應(yīng)了學(xué)生思維水平的層次性.并行式則表示學(xué)生的思維水平是并行的，反映了學(xué)生思維的多樣化和個(gè)性化，類似于解決一道物理題的多種方法.互補(bǔ)式表示思維水平是一種相互補(bǔ)充的關(guān)系，例如對光的本性認(rèn)識(shí)，光的波動(dòng)性和粒子性構(gòu)成對光的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)，兩者不可分割.所以這種思維反應(yīng)了彼此之間相互獨(dú)立又缺一不可，共同構(gòu)成對同一個(gè)問題的完整理解.

3.3 學(xué)生對知識(shí)的表征方式

表征是認(rèn)知心理學(xué)的概念，它是指知識(shí)或信息以什么樣的形式儲(chǔ)存于大腦之中,代表了外部世界與有機(jī)體內(nèi)部之間的標(biāo)定關(guān)系.知識(shí)的表征有外部表征和內(nèi)部表征兩種形式，通過知識(shí)的外部表征可以分析內(nèi)部表征，推斷學(xué)生腦中的知識(shí)結(jié)構(gòu).例如對于電學(xué)元件的特性這一問題，學(xué)生知識(shí)的外部表征會(huì)出現(xiàn)：有些學(xué)生用列表，有些則用伏安特性曲線，有些用文字.可以發(fā)現(xiàn)用伏安特性曲線來表征的學(xué)生，對這一物理問題的認(rèn)識(shí)是較為深刻的.

物理學(xué)習(xí)困難學(xué)生頭腦中的物理知識(shí)多是點(diǎn)狀的、散亂的，這樣的圖式組織程度差.反映一個(gè)人物理能力高低的重要標(biāo)志主要在于認(rèn)知結(jié)構(gòu)，能力高的往往是有足夠多、足夠清晰的物理圖景的表象.例如，對于牛頓第二定律的知識(shí)表征，就會(huì)形成一定的差異，有些學(xué)生是點(diǎn)狀的，如單純的牛頓第二定律公式，有些學(xué)生則會(huì)在大腦中形成網(wǎng)絡(luò)狀的、結(jié)構(gòu)完善的圖式表征，把牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)等作為牛頓第二定律的表征.很顯然，后者學(xué)生知識(shí)表征是我們教師所期待的，我們期待學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑能朝著后者的知識(shí)表征前進(jìn).

4 結(jié)束語

核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，不是簡單的對教學(xué)內(nèi)容的選擇和變更，而是需要回歸到學(xué)習(xí)的本質(zhì)，所有的教學(xué)必須基于學(xué)生學(xué)習(xí)路徑去設(shè)計(jì)，教師的教學(xué)始終基于學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn)，在到達(dá)目的地的路線上，遵循學(xué)生思維的規(guī)律和知識(shí)形成發(fā)展的過程，適時(shí)適當(dāng)?shù)貏?chuàng)設(shè)有利條件或提供載體、情境等，點(diǎn)亮學(xué)生頭腦中智慧的火焰，讓核心素養(yǎng)落地生根、開花結(jié)果.