“先行組織者”策略在高中物理教學(xué)中運(yùn)用

羅秀琴 肖雅潔

摘 ? 要：淺談“先行組織者”策略在高中物理教學(xué)中運(yùn)用，以探究“導(dǎo)體的電阻”影響因素教學(xué)為例，基于奧蘇貝爾的有意義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)物理學(xué)習(xí)情境，適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用有意義學(xué)習(xí)理論中的先行組織者策略，幫助學(xué)生避免機(jī)械式的學(xué)習(xí)方式，從而形成奧蘇貝爾提倡的有意義的接受學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：奧蘇貝爾理論;先行組織者策略;課堂教學(xué)設(shè)計(jì);導(dǎo)體的電阻

引言

新課改實(shí)施以來(lái)，不少物理教師對(duì)采用多種教學(xué)方法提高教學(xué)效率有了很大的突破，即當(dāng)前的物理教學(xué)不僅局限于物理知識(shí)本身，而是注重運(yùn)用科學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)探究方法增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但當(dāng)今中學(xué)物理教學(xué)難點(diǎn)仍然表現(xiàn)為教師能否組織科學(xué)合理的教學(xué)，從而培養(yǎng)學(xué)生的思維，使學(xué)生在腦海中建立起系統(tǒng)化的知識(shí)結(jié)構(gòu)，達(dá)到舉一反三、發(fā)散思維的效果[ 1 ]。筆者認(rèn)為奧蘇貝爾提出的有意義學(xué)習(xí)理論中先行組織者策略不僅幫助學(xué)生輕松地記憶與學(xué)習(xí)，同時(shí)避免了教師在課堂教學(xué)中形成說(shuō)教式教學(xué)。

1 ?“先行組織者”策略的提出背景

基于有意義學(xué)習(xí)理論，奧蘇貝爾從四種不同的維度劃分學(xué)習(xí)類(lèi)型：機(jī)械學(xué)習(xí)與有意義學(xué)習(xí)、接受學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，其中有意義的接受學(xué)習(xí)是他提倡的主要學(xué)習(xí)方式。即有意義學(xué)習(xí)理論的實(shí)質(zhì)是將符號(hào)所代表的新知識(shí)與學(xué)習(xí)者已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中建立起實(shí)質(zhì)性的非人為性的聯(lián)系[ 2 ]。但有時(shí)候?qū)W生在學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏能夠與新知識(shí)建立聯(lián)系的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，或是雖能建立起適當(dāng)聯(lián)系，但由于它不夠清晰和穩(wěn)定，難以為新知識(shí)提供固定點(diǎn)。在這種情況下，新知識(shí)的學(xué)習(xí)往往就會(huì)受到阻礙，這個(gè)時(shí)候?qū)W生往往就容易形成機(jī)械學(xué)習(xí)的方式。此時(shí)，教師運(yùn)用“先行組織者”策略，不僅有效地幫助學(xué)生避免出現(xiàn)機(jī)械式學(xué)習(xí)，同時(shí)促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生和保持。

“先行組織者”策略的分類(lèi)。奧蘇貝爾依據(jù)學(xué)生對(duì)“新學(xué)習(xí)的知識(shí)熟悉程度”劃分成兩類(lèi)，即比較性組織者和陳述性組織者。比較性組織者是指：學(xué)習(xí)者對(duì)新知識(shí)不完全陌生，能夠?qū)⑿轮R(shí)與認(rèn)知結(jié)構(gòu)中觀念建立起適當(dāng)?shù)穆?lián)系，但缺乏發(fā)現(xiàn)兩者之間區(qū)別與聯(lián)系的能力，因此運(yùn)用比較性組織者可以整合和區(qū)分兩個(gè)概念。例如：在牛頓第三定律的學(xué)習(xí)中，教師借助“力的作用是相互的”從而幫助學(xué)生回憶作用力與反作用力關(guān)系，接著引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比初中學(xué)過(guò)的“作用力與反作用力”和“平衡力”異同點(diǎn)。陳述性組織者則是指當(dāng)學(xué)生在面對(duì)新的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，如果對(duì)學(xué)習(xí)材料不了解的情況下，教師可以運(yùn)用陳述性組織者幫助學(xué)生構(gòu)建新舊知識(shí)之間的“橋梁”。例如：平拋運(yùn)動(dòng)的教學(xué)中，教師先利用學(xué)生先前學(xué)過(guò)的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，建構(gòu)“先行組織者”的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，將平拋運(yùn)動(dòng)分解成學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，即水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成，得出平拋運(yùn)動(dòng)的概念。

2 ?教學(xué)設(shè)計(jì)——“將先行組織者運(yùn)用于導(dǎo)體的電阻教學(xué)設(shè)計(jì)中”

奧蘇貝爾認(rèn)為，在學(xué)習(xí)新知識(shí)過(guò)程中，“先行組織者”能夠?qū)⑿轮R(shí)與舊知識(shí)之間搭建一座“認(rèn)知的橋梁”，同時(shí)為學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中提供一個(gè)較好的固定點(diǎn)，幫助學(xué)生借助組織者將原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)逐漸滲透到新知識(shí)中，為學(xué)生接受新知識(shí)打下基礎(chǔ)，同時(shí)也為教師優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容開(kāi)辟了一個(gè)廣闊的空間，從而促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的產(chǎn)生。

2.1 ?“先行組織者”的教學(xué)設(shè)計(jì)模式

基于上述的理論基礎(chǔ)，奧蘇貝爾認(rèn)為可將先行組織者策略劃分為以下幾個(gè)教學(xué)過(guò)程，具體內(nèi)容如表1所示。

表1 ?教學(xué)過(guò)程劃分

2.2 ?利用“先行組織者”的案例設(shè)計(jì)—“導(dǎo)體的電阻”

階段1：呈現(xiàn)“組織者”，喚起學(xué)生原有認(rèn)知。

提問(wèn)1：同學(xué)們晚上在家寫(xiě)作業(yè)時(shí)，使用臺(tái)燈的時(shí)間越長(zhǎng)，臺(tái)燈的亮度對(duì)比剛剛開(kāi)臺(tái)燈時(shí)候的亮度是不是有所不同呢？

提問(wèn)2：在初中學(xué)習(xí)電阻的概念時(shí)，是如何定義電阻的？

教師先通過(guò)PPT展示實(shí)驗(yàn)室中常見(jiàn)的電阻，如：定值電阻、滑動(dòng)變阻器和電阻箱，緊接著引導(dǎo)學(xué)生思考生活中常見(jiàn)的電阻，并用圖片呈現(xiàn)出來(lái)，如：節(jié)能燈、日光燈、臺(tái)燈等。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)貼近生活的例子來(lái)引入，向?qū)W生提供一個(gè)學(xué)習(xí)新知識(shí)可利用的支點(diǎn)，讓學(xué)生察覺(jué)到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和新知識(shí)有關(guān)的內(nèi)容，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，待學(xué)生慢慢進(jìn)入物理情境中時(shí)，教師再依次提出問(wèn)題，幫助學(xué)生回憶起先前所學(xué)的相關(guān)知識(shí)。并引導(dǎo)學(xué)生利用已有的知識(shí)來(lái)解釋生活中的物理現(xiàn)象，使頭腦中已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與本節(jié)課要學(xué)的內(nèi)容顯性化。

教學(xué)實(shí)施：教師通過(guò)課前的情景導(dǎo)入，使學(xué)生對(duì)新課的學(xué)習(xí)有了基本的了解，緊接著教師把將要學(xué)習(xí)的新知識(shí)通過(guò)“先行組織者”呈現(xiàn)出來(lái)。組織者1：如圖1甲所示，學(xué)生通過(guò)小組合作，選擇幾根電阻絲，其中B、C、D是同種材料，橫截面積依次為1： 2：1。每根電阻絲可選擇接入電路的長(zhǎng)度。A是另一種材料的電阻絲（另外還可以用酒精燈加熱以改變溫度）形成圖1乙所示的電路圖，學(xué)生通過(guò)觀查電流表的示數(shù)的變化來(lái)判斷導(dǎo)體的電阻大小，并歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

圖1定性探究導(dǎo)體影響因素 ? ? ?圖2定量探究影響導(dǎo)體電阻大小因素

組織者2：如圖2所示，e、f、g、h是四條不同的金屬導(dǎo)體，其中e、f、g為鎳鉻合金，h為碳鋼合金。在長(zhǎng)度（用字母L表示）、橫截面積（用字母S表示）、材料（用字母ρ表示）三個(gè)因素方面，f、g、h和e比，分別只有一個(gè)因素不同：f與e長(zhǎng)度不同;g與e橫截面積不同;h與e材料不同。將實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄到表2中，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為了提高實(shí)驗(yàn)的可靠性，可移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，多次測(cè)量。

表2 ?實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在學(xué)習(xí)“導(dǎo)體電阻的影響關(guān)系”前，在初中時(shí)已經(jīng)初步的探討過(guò)，但是這些知識(shí)都停留于表象，并且也比較零散，組織者1主要是對(duì)導(dǎo)體電阻的影響做一個(gè)定性的研究，目的是引導(dǎo)學(xué)生能夠通過(guò)自主的實(shí)驗(yàn)探究得出“導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料有關(guān)”。組織者2，是對(duì)導(dǎo)體的電阻進(jìn)行定量的探究，學(xué)生利用已學(xué)的計(jì)算導(dǎo)體的電阻的公式，結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠直觀的體現(xiàn)出導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓和電流無(wú)關(guān)，是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。并初步掌握導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度、橫截面積之間的關(guān)系，從而幫助學(xué)生更好的構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)，改善原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

階段2：呈現(xiàn)學(xué)習(xí)材料，建構(gòu)新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)

實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，通過(guò)分析表2中的數(shù)據(jù)，學(xué)生能夠初步的得出結(jié)論：

（1）在探究導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)取表2中的e、f兩列數(shù)據(jù)，得出R與L成正比。

（2）在探究導(dǎo)體電阻與橫截面積關(guān)系時(shí)，應(yīng)取表2中f、g兩列數(shù)據(jù)，得出R與S成反比。

（3）在探究材料有關(guān)的因素時(shí)，應(yīng)選擇表2中f、h兩列數(shù)據(jù)，得出R與ρ成正比。

教學(xué)實(shí)施：在學(xué)生已經(jīng)能夠自主建立起新舊知識(shí)之間橋梁和具備接受新知識(shí)能力的基礎(chǔ)上，教師呈現(xiàn)學(xué)習(xí)材料：通過(guò)上述的實(shí)驗(yàn)探究數(shù)據(jù)進(jìn)一步的定量研究可得：導(dǎo)體的電阻R跟導(dǎo)體的長(zhǎng)度L成正比，跟導(dǎo)體的橫截面積S成反比，除此之外還和導(dǎo)體的材料有關(guān)，即R=ρ[ 3 ] 。

設(shè)計(jì)意圖：有助于學(xué)生將原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行整合，從而建構(gòu)起新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。目的是使學(xué)生能將舊知識(shí)更好的同化到新知識(shí)中，促進(jìn)學(xué)生形成系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，使有意義的接受學(xué)習(xí)得以開(kāi)展。

階段3：強(qiáng)化認(rèn)知結(jié)構(gòu)

教學(xué)實(shí)施：思考與討論

R1和R2是厚度相同、表面為正方形的同種材料的導(dǎo)體，但R1的尺寸比R2大很多，通過(guò)學(xué)習(xí)兩導(dǎo)體的電流方向如圖3所示，判斷兩個(gè)導(dǎo)體的電阻關(guān)系。

圖3 ?同種材料的電阻

解：由R=ρ可得出R=ρ=

把上述已知條件代入，可推出R1=R2

綜上可知導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體表面積大小無(wú)關(guān)，只與導(dǎo)體的厚度有關(guān)，因此在制造電流原件時(shí)，在保證表面積大小的前提下，減小厚度來(lái)增大電阻。這樣有利于電路元件的微型化。

設(shè)計(jì)意圖：緊扣本節(jié)課的重點(diǎn)，將物理知識(shí)與生活中的例子緊密結(jié)合起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中，不僅讓物理學(xué)習(xí)變得有意義，還能提高學(xué)生主動(dòng)鞏固新知識(shí)的能力，進(jìn)一步地強(qiáng)化了認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

3 ?在物理教學(xué)中實(shí)施“先行組織者”的建議

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理課程教學(xué)中重要的組成部分，但許多高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式依舊處在應(yīng)試教育的階段，在物理實(shí)驗(yàn)課堂中學(xué)生按照教師按部就班的實(shí)驗(yàn)課程安排，致使學(xué)生缺乏自主探究能力，導(dǎo)致邏輯思維能力和創(chuàng)新能力受到阻礙。而上述的課堂教學(xué)中，在“先行組織者”策略指導(dǎo)下，有效地提高物理實(shí)驗(yàn)課堂的學(xué)習(xí)效果。因此，筆者對(duì)物理課堂中實(shí)行“先行組織者”策略提出兩點(diǎn)建議。

3.1 ?摸清學(xué)生已有知識(shí)結(jié)構(gòu)，提出先行組織者策略

奧蘇貝爾曾經(jīng)說(shuō)過(guò)一句話：“如果我不得不把教育心理學(xué)的所有內(nèi)容簡(jiǎn)約成一條原理的話，我會(huì)說(shuō)：影響學(xué)生的最重要因素是學(xué)生已知的內(nèi)容。弄清了這一點(diǎn)后，進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)。”因此，教師在每一節(jié)新課之前，都應(yīng)該對(duì)這節(jié)課有一個(gè)宏觀的把控，清楚要如何靈活處理教學(xué)材料。因此在教學(xué)中，要求教師在利用“先行組織者”策略時(shí)，必須認(rèn)真鉆研教材，清楚教材結(jié)構(gòu)，同時(shí)摸清學(xué)生是否具備一定的知識(shí)基礎(chǔ)，這樣有利于教師幫助學(xué)生建立起概念之間的聯(lián)系。例如，在學(xué)習(xí)“導(dǎo)體的電阻”時(shí)，教學(xué)目的在于使學(xué)生掌握導(dǎo)體電阻與影響因素之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的能力;理解和掌握導(dǎo)體的電阻與影響因素之間的關(guān)系;那么，在教學(xué)過(guò)程中，教師要了解學(xué)生是否知道“電阻”概念、是否具備簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作能力。

3.2 ?根據(jù)現(xiàn)有學(xué)習(xí)材料，選擇與確定先行組織者呈現(xiàn)方式

現(xiàn)代教育心理學(xué)研究表明， 系統(tǒng)而有條理的知識(shí)容易被人接受， 而那些支離破碎、雜亂無(wú)章的學(xué)問(wèn)則很難被人駕馭[ 4 ]。因此，“先行組織者”策略的提出，可以幫助學(xué)生形成系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生對(duì)新知識(shí)的掌握能力。教師設(shè)計(jì)先行組織策略是依據(jù)隨后要教的材料，這個(gè)陳述應(yīng)該足夠廣泛以包含有關(guān)的信息。先行組織這的呈現(xiàn)可以采取不同的形式：教師可以通過(guò)一個(gè)定律，或是一個(gè)概念和一個(gè)公式，還可以是一段概括性的文字說(shuō)明或者是一張圖片，呈現(xiàn)的方式多種多樣，但都有一個(gè)共同的特點(diǎn)：具體生動(dòng)，富有召喚力。在“導(dǎo)體的電阻”探究中，學(xué)生如果已有知識(shí)結(jié)構(gòu)中缺乏相關(guān)概念，面對(duì)新的不熟悉的內(nèi)容，產(chǎn)生了學(xué)習(xí)的困擾時(shí)，便是提出先行組織者最好的時(shí)間，這時(shí)候概括性文字說(shuō)明加上圖片的呈現(xiàn)，不僅可以幫助學(xué)生回憶起原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，又激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使物理學(xué)習(xí)朝著有意義的接受學(xué)習(xí)方向發(fā)展。

4 ?總結(jié)

也許有人會(huì)這樣認(rèn)為，只要學(xué)生內(nèi)心具有想學(xué)習(xí)的想法和沖動(dòng)，就可以進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)了，這種想法是不正確的。假設(shè)學(xué)生所具備的知識(shí)與新知識(shí)之間出現(xiàn)“裂縫”的情況，則新舊知識(shí)之間無(wú)法建立聯(lián)系，那么學(xué)習(xí)新知識(shí)容易停留在死記硬背的無(wú)意義學(xué)習(xí)階段。因此，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中靈活運(yùn)用“先行組織者”策略，協(xié)助學(xué)生建立起認(rèn)知的的橋梁，利于學(xué)生突破重難點(diǎn)，以此加深對(duì)物理知識(shí)的理解，進(jìn)而提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生能夠改變機(jī)械學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的形成。

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