从建构主义视角研究物理前概念的转变策略

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从建构主义视角研究物理前概念的转变策略

作者:冯伟

原载:《教育与职业》2006年第23期

[摘要]
前概念是前科学概念的简称，是指个体在没有接收正式的科学概念之前，对日常生活中所感知的现象，通过长期的经积累与辨别式学习而形成的对事物的非本质的认识。本文在建构主义理论的指导下，分析了前概念的特点，提出了物理教学中前念转变的具体策略。
[关键词]
建构主义；物理；前概念；教学策略



前概念是前科学概念的简称，是指个体在没有接收正式的科学概念之前，对日常生活中所感知的现象，通过长期的经验积累与辨别式学习而形成的对事物的非本质的认识。教学实践中的大量事实说明，前概念对物理教学干扰很大，极大地阻碍了学生对科学概念的建立。在物理教学中，如何转变学生的前概念，也就是如何改造和重组学生原有的认知结构，成为广大教育工作者急需探讨的一个重要问题。
一、物理学习中前概念的特点
1．广泛性和自发性。学生在接受正式的物理教育之前，已经有了十多年的生活经验，接触了许许多多形形色色的物理现象，因而在他们的头脑中自发形成的前概念范围相当广泛。当然，这种广泛性是相对的，学生主要会对看得见、摸得到、日常生活经常接触的事物形成较多的前概念，而对那些微观的、比较抽象的物理知识，则很少有前概念。学生在头脑中建构前概念的时候，完全是自发的，没有人教他这个问题该是这样或那个问题应该是那样，而是站在自己的立场上，以强烈的感情色彩去描绘世界的物理图像，凭自己的感性经验在头脑进行建构。
2．顽固性。前概念是学生长期经验的积累结果，在学生头脑中根深蒂固。爱因斯坦清楚地认识到个体建立永久正确的“运动和力的关系”的难度，在《物理学的进化》里，他与英费尔德就这一经验学习过程描述如下：“假设一个物体处于静止状态，要改变这一物体的位置，需要给它施加力，比如推、拉或提，也许要用到马和蒸汽机。我们会本能地把运动与推、拉或提这些动作联系起来，自己亲自试过几次后，更会认为，要让物体运动得快些就要施加更大的力。于是我们得出以下的结论：物体受的力越大，其速度就越大，用四匹马拉车肯定比两匹马快……”学生也是这样，他们常常不会因教师的讲解而改变他们的前概念。
3．负迁移性。学生在对各个物理知识结构的学习中，先前的知识结构对新的知识结构的建立起着积极的推动作用，但有时也产生负面影响。例如在学习光的波粒二象性时，用宏观世界的波和粒子的观念去看待光子的行为，运动的一般观念去理解核外电子的运动情况，因而对电子云的统计意义难以理解。物理学习中的负迁移性还表现在：对先前的物理概念的不清晰也会影响以后对新概念的掌握。像力学中对功和机械能的不正确认识会迁移到电学中有关功和能的问题之中。
4．隐蔽性。由于学生大脑中的前概念是潜移默化形成的，因此它以潜在形式存在，平时不易表现出来，而在物理教学中讲授科学的物理概念时，学生马上就会联想到他们头脑中的前概念。当让学生用物理概念去解释问题时，前概念就会马上表现出来。
二、前概念对物理学习的影响和作用
在物理课堂教学中，学生带着前概念来到课堂上，教师死板地灌输给学生一些对他们来说毫无意义的概念，这些东西很快会被遗忘，物理课留给他们的不过是几个专业术语而已。
教学实践中的大量事实说明，前概念对物理教学干扰很大，极大地阻碍了学生对科学概念的建立，然而，我们往往过多地关注前概念的负面影响，其实学生头脑中的不少前概念会促进科学概念的建构与掌握，这样的前概念对教师和学生来说都是一种资源。我们应把这种“资源”作为学生理解新知识的“生长点”，引导学生从原有的前概念中生长出科学概念。
三、物理教学中转变前概念的教学策略
在物理教学中，转变学生的前概念就是要改造和重组学生原有的认知结构。根据建构主义的观点，学生认知结构的改造和重组的过程就是认知发展进行同化与顺应的过程。同化和顺应是人们对外部环境相互作用时内部心理发生的两个基本过程。主体通过同化和顺应这两种机制，达到与环境的平衡。那么，学生在学习新的物理概念中，教师如何利用教学，使学生的前概念经同化与顺应的过程有效地转变为科学概念呢？这就要求教师首先应树立建构主义的教学认识、用建构主义的教学思想来进行教学。
建构主义的学习理论为传统的教学带来一场教学的革命。教学的中心由教师向学生转移。建构主义教学的目标是培养新世纪的善于学习的终身学习者，他们能够自我控制学习，具有自我分析和评价能力，具有反思和批判能力，具有创新精神。当今的教师，只有转变传统的教学思想认识，在教学各方面树立建构主义的思想认识，才能更成功、更有效地把学生的前概念转变为科学概念。教师在教学中的角色是学生学习的组织者、指导者、学生建构意义的帮助者、促进者，不是权威的象征。
建构主义者依据自己的教学思想，提出了一种新颖的符合现代教育思潮的教学模式，这种模式可概括为：“在教学中以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素，充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。”那么，在中学物理教学中，教师怎样利用建构主义的教学思路帮助学生转变前概念，建构科学概念呢？
1．合作学习是全面了解前概念的途径
要转变学生的前概念，就首先要了解学生拥有什么样的前概念，这里的“了解”包含教师和学生两个方面。那么，如何实现这两个方面的“了解”呢？建构主义提倡的合作(协作)学习模式，为我们提供了一条很好的途径。
建构主义者重视教学中教师与学生以及学生与学生之间的社会性相互作用，合作学习在建构主义的教学中广为采用。他们认为，每个人都在以自己的经验为背景建构对事物的理解，因此只能理解到事物的不同方面或某些方面，不存在唯一正确的全面的理解，教学就是要使学生超越自己的认识，看到那些与自己不同的理解，看到事物另外的侧面，以期学生能更全面、深刻地建构事物的意义。合作学习和合作解决问题提高了学生生成性学习的机会。
2.情景性教学(Situated
Instruction)是转变前概念的基石
怎样才能有效地转变学生的前概念，调整或重组他们的思维结构呢？建构主义的情景性教学模式就是一种很好的方法。
首先，这种教学应使学习在与现实情境相类似的情境中发生，以解决学生在现实生活中遇到的问题为目标，学习内容要选择真实性任务，不能对其做过于简单化的处理，使其远离现实的问题情境。
其次，这种教学的过程与现实的问题解决过程相类似，要求教师不是将提前准备好的内容教给学生，而是在课堂上展示出与现实中专家解决问题相类似的探索过程，提供解决问题的原型，并指导学生的探索。
最后，情景性教学不需要独立的测验，而是采用事例式测验。在学习中对具体问题的解决过程本身就反映了学习的效果，或者进行与学习过程一致的情景化评估。
3．利用“随即通达教学”来强化、巩固科学概念
建构主义理论认为，在学习过程中，由于对意义的建构可从不同角度入手，从而会获得不同侧面的理解;由于事物的复杂性和问题的多面性，要做到对事物的内在性质和事物间相互联系的全面了解和掌握，即全面而深刻的意义建构是很困难的。为克服这方面的弊端，斯皮罗等人根据对高级阶段学习的基本认识提出了“随即通达教学”。
“随即通达教学”认为，对同一内容的学习要在不同时间多次进行，每次的情境都是经过改组的，而且目的不同，分别着眼于问题的不同侧面。学习者可随意通过不同途径、不同方式进入同样内容的学习，从而获得对同一事物或同一问题的多方面的认识和理解。学习者通过多次“通达”，将能达到对该内容所涵盖的知识比较全面而深入地掌握。这种多次“通达”，绝不是像传统教学中那样，只是为巩固一般知识、技能而进行的简单的重复。这里的每次“通达”都有不同的学习目的，都有不同的问题侧重点。因此，多次“通达”的结果，绝不仅仅是对同一内容的简单重复和巩固，而是使学习者获得对事物全貌的理解和认识上的飞跃。



[参考文献]
[1]顾明远.教育大辞典[M].上海：上海教育出版社，1996.
[2]赵强，刘炳升.建构与前概念[J]. 物理教师，2001，(7).