結(jié)合認(rèn)知結(jié)構(gòu)論設(shè)計(jì)初中物理實(shí)驗(yàn)課嘗試

張艷

【摘要】美國的J.S.布魯納認(rèn)為，人的認(rèn)識(shí)過程是把新學(xué)得的信息和以前學(xué)習(xí)所形成的心理框架聯(lián)系起來，積極地構(gòu)成他的知識(shí)的過程。一個(gè)人對(duì)世界的認(rèn)識(shí)是以他構(gòu)想的現(xiàn)實(shí)模式為基礎(chǔ)的。利用其認(rèn)知結(jié)構(gòu)論知識(shí)構(gòu)建初中物理教學(xué)課堂是相當(dāng)適合初中學(xué)生認(rèn)知習(xí)慣的。以初中物理《串聯(lián)和并聯(lián)》為課例闡述認(rèn)知結(jié)構(gòu)論如何應(yīng)用在日常教學(xué)中。

【關(guān)鍵詞】初中物理;認(rèn)知結(jié)構(gòu)論;實(shí)施方法

認(rèn)知結(jié)構(gòu)論（cognitive structure）是用認(rèn)知結(jié)構(gòu)及其組織特性解釋學(xué)習(xí)的心理機(jī)制的學(xué)習(xí)理論。所謂認(rèn)知結(jié)構(gòu)，就是學(xué)習(xí)者頭腦里的知識(shí)結(jié)構(gòu)。個(gè)人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是在學(xué)習(xí)過程中通過同化作用，在心理上不斷擴(kuò)大并改進(jìn)所積累的知識(shí)而組成的，學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)一旦建立，又成為他學(xué)習(xí)新知識(shí)的極重要的能量或因素。認(rèn)知學(xué)派心理學(xué)家瑞士的J.皮亞杰、美國的J.S.布魯納都強(qiáng)調(diào)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重要性，他們一致認(rèn)為，學(xué)習(xí)含有使新材料或新經(jīng)驗(yàn)結(jié)為一體這樣一個(gè)內(nèi)部的知識(shí)組織機(jī)構(gòu)，即認(rèn)知結(jié)構(gòu)。布魯納認(rèn)為，人的認(rèn)識(shí)過程是把新學(xué)得的信息和以前學(xué)習(xí)所形成的心理框架（或現(xiàn)實(shí)的模式）聯(lián)系起來，積極地構(gòu)成他的知識(shí)的過程。一個(gè)人對(duì)世界的認(rèn)識(shí)是以他構(gòu)想的現(xiàn)實(shí)模式為基礎(chǔ)的。

基于這樣的理論基礎(chǔ)，教學(xué)就不是教知識(shí)，而是教知識(shí)結(jié)構(gòu)。在教的過程中讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)、解決來激發(fā)學(xué)生的興趣。初中物理的電學(xué)內(nèi)容是開發(fā)學(xué)生想象、推理、動(dòng)手能力的課程。在這些課程內(nèi)結(jié)合認(rèn)知的結(jié)構(gòu)論理論，會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有事半功倍的效能。下面，筆者以人教版初中物理九年級(jí)全冊(cè)第十五章第3節(jié)《串聯(lián)和并聯(lián)》為例，嘗試結(jié)合認(rèn)知結(jié)構(gòu)論的實(shí)施方法與設(shè)計(jì)意圖。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

本課的學(xué)習(xí)對(duì)象為初中九年級(jí)的學(xué)生，他們處于感性認(rèn)識(shí)階段過渡到理性認(rèn)知階段。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，筆者確定了以下教學(xué)目標(biāo)：（1）知識(shí)與技能：知道什么是串聯(lián)電路、并聯(lián)電路，會(huì)畫和會(huì)連接簡單的串聯(lián)電路、并聯(lián)電路。（2）過程與方法：通過簡單電路的過渡，會(huì)連接簡單的串聯(lián)、并聯(lián)電路;通過實(shí)際電路情況，了解串、并聯(lián)電路的特點(diǎn);嘗試根據(jù)已有知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)按要求設(shè)計(jì)簡單的串、并聯(lián)電路。（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過教學(xué)中讓學(xué)生親自參與，更調(diào)動(dòng)學(xué)生的認(rèn)知科學(xué)的興趣和積極性。

因?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)電學(xué)時(shí)間短，作圖技能和實(shí)驗(yàn)操作技能還不強(qiáng)。所以教學(xué)中讓學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，自己得出結(jié)論是很重要，是突破難點(diǎn)的有效途徑，只有這樣才能讓學(xué)生更好地記住并理解串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)并加以運(yùn)用。

二、課前準(zhǔn)備

需要給每兩位學(xué)生準(zhǔn)備1低壓電源（約3V），2個(gè)不同亮度的燈泡，2開關(guān)，7根導(dǎo)線。由于是學(xué)生自己親身參與的實(shí)驗(yàn)課，兩人一組的組合更能體現(xiàn)小組合作，以避免某位同學(xué)因進(jìn)度跟不上的情況。

三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)

（一）在原知識(shí)結(jié)構(gòu)下，通過實(shí)際感知，引起學(xué)習(xí)興趣

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)一】用1電源、2燈泡、1開關(guān)連接電路。

學(xué)習(xí)任務(wù)：是利用學(xué)生原有電路基本構(gòu)成的知識(shí)結(jié)構(gòu)，第一次把電路連接起來。教學(xué)目的：這個(gè)任務(wù)又比上一節(jié)課單純只有一個(gè)電源、一個(gè)用電器、一開關(guān)，若干導(dǎo)線要復(fù)雜。實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮唵蚊髁?，就是連接電路，把燈亮起。學(xué)生通過把燈亮起。從中獲得成功感。教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中還需留意糾正學(xué)生不好的連接手法，如，不連接開關(guān);沒有打開開關(guān)連接電路等。通過實(shí)際操作中的問題，提醒學(xué)生注意行程良好的電路連接習(xí)慣等等。簡單的電路對(duì)于學(xué)生排除自己操作問題會(huì)更有效。若放到后面才去故障分析，就會(huì)錯(cuò)過學(xué)生一步一跨越的機(jī)會(huì)。操作記憶會(huì)比分析來的更為簡單直接。這個(gè)也為故障分析打下一定的基礎(chǔ)。

（二）形象思維過渡抽象思維，搭建新認(rèn)知識(shí)結(jié)構(gòu)

【學(xué)生活動(dòng)一】把連接好的電路畫出電路圖。

學(xué)習(xí)任務(wù)：學(xué)生觀察自己的實(shí)物電路連接情況，在學(xué)案上形成屬于自己連接的電路圖。教學(xué)目的：形象思維過渡抽象思維。人總是重視屬于自己的東西。當(dāng)學(xué)生把屬于自己的電路畫成屬于自己的電路圖，往往比畫老師的電路成功感來的強(qiáng)烈許多。這個(gè)過程，估計(jì)少部分學(xué)生會(huì)有點(diǎn)吃力，畢竟每個(gè)學(xué)生認(rèn)知水平不一樣。獨(dú)立完成后，若在加小組批改討論的環(huán)節(jié)比較好。但前提必須是獨(dú)立畫圖完成。

【學(xué)生活動(dòng)二】在自己的電路圖中畫出電流方向。學(xué)習(xí)任務(wù)：發(fā)現(xiàn)連接串聯(lián)電路只有一條回路。發(fā)現(xiàn)，在探究學(xué)習(xí)過程是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。

【學(xué)生活動(dòng)三】把其中一只燈泡擰下來，觀察另外一只燈泡情況。 學(xué)習(xí)任務(wù)：串聯(lián)電路用電器相互影響。動(dòng)手，就是不斷地鞏固思維鏈條。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)二】開關(guān)裝在哪里是否對(duì)電路有影響。把開關(guān)裝在其他位置，觀察對(duì)兩個(gè)小燈泡的影響是否有所不同。學(xué)習(xí)任務(wù)：驗(yàn)證串聯(lián)電路中，開關(guān)控制所有用電器，開關(guān)位置的改變不影響它對(duì)用電器的控制作用。

以上學(xué)生兩個(gè)學(xué)案活動(dòng)和一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的為：掌握串聯(lián)電路特點(diǎn)：1.串聯(lián)一條回路;2.用電器相互影響;3.開關(guān)位置不影響它對(duì)用電器的控制作用。

直覺是不經(jīng)過復(fù)雜智力操作的邏輯過程而直接迅速的認(rèn)識(shí)事物的思維活動(dòng)，它是直接觀察而不是間接認(rèn)識(shí)。對(duì)于并不復(fù)雜的串聯(lián)電路不需要復(fù)雜的邏輯思維過程，學(xué)生只需要直接觀察了解就可以。快速感知，學(xué)生會(huì)感覺到構(gòu)建這個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)并不吃力。串聯(lián)電路知識(shí)架構(gòu)結(jié)實(shí)，才能知識(shí)遷移學(xué)習(xí)并聯(lián)電路。下面的并聯(lián)電路特點(diǎn)是以串聯(lián)對(duì)比知識(shí)遷移而開展的。

（三）知識(shí)、能力的鞏固和遷移

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)三】按書本并聯(lián)連接電路圖。學(xué)生任務(wù)：連接并聯(lián)電路。

教學(xué)目的：電路圖變實(shí)物連接的練習(xí)。

在課程開始時(shí)布置把兩個(gè)小燈泡連接電路時(shí)，雖然學(xué)生不認(rèn)識(shí)什么事串聯(lián)電路，但一般情況下學(xué)生會(huì)利用原有電路基本知識(shí)把兩個(gè)小燈泡按串聯(lián)電路連接。但學(xué)生每個(gè)人的想法都不一樣，也有一些學(xué)生在預(yù)先學(xué)習(xí)的情況下連接成并聯(lián)電路的。作為老師，可以先把他們這個(gè)成果保護(hù)起來，并給多一套實(shí)驗(yàn)器材加以引導(dǎo)。除此之外，作為正常情況下，學(xué)生是不會(huì)憑空想到要連接成并聯(lián)電路。并聯(lián)電路是學(xué)生不可能在腦中有原有結(jié)構(gòu)的，就算他日常接觸過也不可能會(huì)有抽象的形象。因此，可以通過興趣引領(lǐng)，布置一個(gè)挑戰(zhàn)性活動(dòng)，讓學(xué)生通過以書本的并聯(lián)電路圖連接實(shí)物的方式，利用學(xué)生電路變實(shí)物的知識(shí)技能作為原有知識(shí)架構(gòu)搭建新的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。實(shí)施流程如下：

【學(xué)生活動(dòng)四】觀察實(shí)物或書本電路圖，并聯(lián)電路有多少條回路。在電路圖中畫出電流方向。學(xué)生任務(wù)：掌握并聯(lián)電路不止一條回路。這個(gè)可以通過在圖上畫來發(fā)現(xiàn)問題。

【學(xué)生活動(dòng)五】電路完成后，一定是確定好連接的是并聯(lián)電路了，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。把其中一只燈泡擰下來，觀察另外一只燈泡情況。學(xué)生任務(wù)：了解并聯(lián)電路用電器不會(huì)相互影響。

這里要解釋一下，學(xué)生連接并聯(lián)電路還是有一定難度的?？梢灾敢欣щy的學(xué)生通過兩種方式解決。第一種，可以讓學(xué)生連好一個(gè)支路，閉合開關(guān)檢查是否通路，然后在連一個(gè)支路。第二種，先搞好分流點(diǎn)和匯流點(diǎn)之間的電路元件，然后把這個(gè)整體串聯(lián)連入電路中。筆者發(fā)現(xiàn)由于學(xué)生認(rèn)知情況不一樣，這兩種教學(xué)方法都可以適用無分優(yōu)劣，就看學(xué)生思維習(xí)慣而已。我們?cè)诖罱▽W(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)過程中，還要根據(jù)學(xué)生最近發(fā)展區(qū)搭建比較好。這就是因材施教的道理。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)四】開關(guān)裝在支路和干路對(duì)電路有影響。學(xué)生任務(wù)：熟悉開關(guān)位置對(duì)用電器的影響效果。

以上學(xué)生兩個(gè)學(xué)案活動(dòng)和一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的：1.并聯(lián)電路不止一條回路;2.用電器不會(huì)相互影響;3.開關(guān)位置是有影響的。完成對(duì)比串聯(lián)并聯(lián)電路特點(diǎn)列表。對(duì)比性學(xué)習(xí)對(duì)于掌握兩個(gè)相互聯(lián)系又有區(qū)別的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都相當(dāng)有益處的。

（四）生活與課堂聯(lián)系，促進(jìn)知識(shí)技能的遷移

通過生活生產(chǎn)中出現(xiàn)一些情況讓學(xué)生分析其串聯(lián)電路或是并聯(lián)電路，促進(jìn)對(duì)其知識(shí)的遷移。利用串聯(lián)并聯(lián)電路解決生活中的問題更是知識(shí)的運(yùn)用。當(dāng)學(xué)生對(duì)知識(shí)能運(yùn)用之時(shí)，他已經(jīng)是達(dá)到本堂課的學(xué)習(xí)目的。這些舉例練習(xí)，筆者就不一一列舉。

四、總結(jié)

認(rèn)知結(jié)構(gòu)法是很好利用學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提高學(xué)生自信心的方法。它特別適用于從兒童過渡到青年的學(xué)生學(xué)習(xí)當(dāng)中。通過直覺觀察，原有知識(shí)搭建，有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造的態(tài)度和探究思維定式，也有利于知識(shí)、技能的鞏固和遷移。以螺旋式課程來組織和實(shí)施初中物理的教學(xué)，適應(yīng)學(xué)生這個(gè)年齡層的認(rèn)知規(guī)律。經(jīng)過幾年的嘗試，學(xué)生在學(xué)習(xí)串并聯(lián)電路過程中，不會(huì)覺得突兀而難懂。

[本文系廣州市第三批教育系統(tǒng)創(chuàng)新學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)教育類項(xiàng)目“初中導(dǎo)學(xué)案教學(xué)模式創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)”（編號(hào)：1201630039）的研究成果之一]

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