張家琪

【摘 要】建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀認(rèn)為學(xué)習(xí)是在個(gè)體與某個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境的相互作用中，認(rèn)知結(jié)構(gòu)形成、改造和精致的過(guò)程。學(xué)習(xí)的結(jié)果，不只是對(duì)某種刺激作出特定反應(yīng)，更是頭腦中認(rèn)知結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。本文從規(guī)律教學(xué)和問(wèn)題解決教學(xué)兩個(gè)方面，以高中特級(jí)教師的教學(xué)片段為樣本，探討物理教學(xué)中知識(shí)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是如何建構(gòu)并發(fā)展完善的，以期打造釋放學(xué)生潛能的高校物理課堂。

【關(guān)鍵詞】認(rèn)知結(jié)構(gòu)；物理教學(xué)；建構(gòu)主義

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是在個(gè)體與環(huán)境的相互作用中，認(rèn)知結(jié)構(gòu)形成、改造和精致的過(guò)程。在物理教學(xué)實(shí)踐中，讓學(xué)生在自主探究、規(guī)律總結(jié)、問(wèn)題解決的過(guò)程中，構(gòu)建物理知識(shí)的基本框架，形成關(guān)聯(lián)貫通的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，是認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論視角下高效學(xué)習(xí)的路徑。實(shí)現(xiàn)這一路徑就需要教師關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中認(rèn)知的建構(gòu)與整合，實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)石成金”。

一、在認(rèn)知建構(gòu)與整合中促學(xué)生“循規(guī)蹈矩”

物理規(guī)律反映物理現(xiàn)象發(fā)生、變化的本質(zhì)屬性。做一個(gè)“循規(guī)蹈矩”的物理學(xué)習(xí)者，是發(fā)展物理規(guī)律的科學(xué)認(rèn)知，掌握探究事物本質(zhì)方法的應(yīng)有之義。促進(jìn)學(xué)生“循規(guī)蹈矩”，需要教師科學(xué)、合理地幫助學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立自主的認(rèn)知建構(gòu)。

認(rèn)知的建構(gòu)與整合需要選取適當(dāng)?shù)臉永?。南京金陵中學(xué)朱建廉老師《法拉第電磁感應(yīng)定律》的教學(xué)設(shè)計(jì)就巧妙選取樣例，問(wèn)題創(chuàng)設(shè)“相同”之中有“不同”，“不同”之中有“相同”，讓學(xué)生在探究中破解電磁感應(yīng)定律的“潘多拉密碼”。

1.針對(duì)兩個(gè)實(shí)例，準(zhǔn)確表述感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生條件

問(wèn)題1：圖1和2的裝置中，怎樣操作可以產(chǎn)生感應(yīng)電流使電流表指針偏轉(zhuǎn)？

問(wèn)題2：在圖1和2兩例中，引起電磁感應(yīng)的原因是否相同？

2.針對(duì)“動(dòng)生感應(yīng)”研究，導(dǎo)出動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式

問(wèn)題3：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)應(yīng)如何表達(dá)？

3.針對(duì)“感生感應(yīng)”研究，通過(guò)探究性活動(dòng)完成定律的建構(gòu)

問(wèn)題4：既然“感生感應(yīng)”是由“磁通量變化”所致，那么“感生電動(dòng)勢(shì)”就應(yīng)與“磁通量變化情況”有關(guān)。大家同意這一判斷嗎？

問(wèn)題5：“磁通量變化情況”通常指什么情況？

問(wèn)題6：你覺得感生電動(dòng)勢(shì)是與磁通量變化相關(guān)還是與變化的快慢相關(guān)？

問(wèn)題7：感生電動(dòng)勢(shì)與磁通量變化快慢間存在怎樣的關(guān)系？

問(wèn)題8：能給出“感生電動(dòng)勢(shì)與磁通量變化率成正比”的證明嗎？

這兩個(gè)樣例都是由“動(dòng)”產(chǎn)生感應(yīng)電流，但一個(gè)是導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，一個(gè)是磁感應(yīng)強(qiáng)度變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由此得出，因“動(dòng)”而生的稱作“動(dòng)生感應(yīng)”；因“變”而生的稱作“感生感應(yīng)”。其實(shí)細(xì)細(xì)追究，這兩種電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生都是由于磁通量發(fā)生了變化。

百顆千顆的珍珠即使再美麗，如果沒(méi)有用線串起來(lái)，那也只是散落、零亂的，用線穿成串才能成為完整美麗的項(xiàng)鏈。朱老師通過(guò)對(duì)這兩個(gè)樣例的辨析，以一連串的問(wèn)題組織起教學(xué)，用層層深入的問(wèn)題啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究，有效完成了對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的認(rèn)知建構(gòu)。

二、在認(rèn)知建構(gòu)與整合中促學(xué)生“清源正本”

清源正本、解決實(shí)際問(wèn)題是學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的最終目的和歸宿。認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論更需要關(guān)注實(shí)際問(wèn)題的解決，促學(xué)生“清源正本”。為此，教師應(yīng)在教學(xué)時(shí)，利用認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論幫助學(xué)生高效地建立解決問(wèn)題的根本方法，提高學(xué)生解決物理問(wèn)題的能力。

金陵中學(xué)陳連余老師《恒定電流》習(xí)題課中，就為問(wèn)題解決中實(shí)現(xiàn)認(rèn)知建構(gòu)與整合提供了范式：

如圖3，一根表面均勻鍍有發(fā)熱電阻膜的陶瓷管，兩端有導(dǎo)電箍MN，長(zhǎng)度L=50cm，直徑D=10cm，膜層電阻率已知。現(xiàn)給米尺、電壓表、電流表、電源、滑動(dòng)變阻器、電鍵和若干導(dǎo)線，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)定膜層厚度的實(shí)驗(yàn)方案。

（1）實(shí)驗(yàn)中你要測(cè)的物理量是______；

（2）計(jì)算膜層厚度的公式：__________。

答案：因膜層太薄無(wú)法直接測(cè)量，所以只能間接測(cè)量。運(yùn)用伏安法可測(cè)出膜層電阻R=U/I。由電阻定律就可算出膜層的橫截面積S。將膜層沿MN方向展開，得到圖4所示長(zhǎng)方體，其橫截面積與膜層的S等效。由此得出膜層厚度d=。

學(xué)生：老師，您怎么想到這樣去求解的呢？（教師答不上來(lái)）

在上面的教學(xué)片段中，教師給出的是專家型解法，即一開始就辯認(rèn)出這題是在伏安法的基礎(chǔ)上，利用幾何知識(shí)求導(dǎo)電部分的橫截面積的類型。以膜層面積為切入口，便可流暢自然、一氣呵成地完成解題。但學(xué)生未曾見過(guò)這類題型，也不具備學(xué)科專家解決問(wèn)題的思維方式。教師把這樣的解答過(guò)程講給學(xué)生聽，很可能只是讓學(xué)生抄了一遍標(biāo)準(zhǔn)答案而已。

真正符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的教學(xué)應(yīng)更多地關(guān)注學(xué)生遇到問(wèn)題的思考過(guò)程，關(guān)注學(xué)生的解題思路。教師需要做的就是去蕪存菁，肯定學(xué)生解題思路中正確的部分，糾正錯(cuò)誤的環(huán)節(jié)，并適當(dāng)在訓(xùn)練中引導(dǎo)他們形成專家型解題思路。課上，陳老師通過(guò)與學(xué)生互動(dòng)，得出修正后的解答過(guò)程：……算出膜層的橫截面積S，設(shè)膜層內(nèi)、外環(huán)半徑分別為R和r，則膜層的橫截面積S=πR-πr=π（R+r）（R-r）=π（R+r）d，因?yàn)槟雍鼙?，R和r非常接近，所以S≈2πRd=πDd。

修正后，教師從最淺顯的如何算電阻層的橫截面積出發(fā)，列出算式，一步步利用數(shù)學(xué)方法化簡(jiǎn)、求值，最終得到這部分面積相當(dāng)于把這一層膜沿管長(zhǎng)剖開后近似長(zhǎng)方體的橫截面積。這樣學(xué)生就在建構(gòu)解題認(rèn)知模式中做到了“正本清源”，也能舉一反三、觸類旁通。

不論是物理規(guī)律教學(xué)還是問(wèn)題解決教學(xué)，教師都要順應(yīng)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的規(guī)律，把握學(xué)生的前認(rèn)知特點(diǎn)與共性，尋找認(rèn)知突破口，打破平衡之后重建平衡，讓學(xué)生在不知不覺中完成了認(rèn)知建構(gòu)的心理過(guò)程。

【參考文獻(xiàn)】

[1]來(lái)自南京市金陵中學(xué)物理特級(jí)教師朱建廉的.《法拉第電磁感應(yīng)定律》.教學(xué)設(shè)計(jì)

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