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    基于ICAP學(xué)習(xí)框架下初中物理概念教學(xué)模式分析

    2023-08-10 15:14:27方友浩
    物理教學(xué)探討 2023年7期
    關(guān)鍵詞:教學(xué)模式

    方友浩

    摘 ? ?要:ICAP學(xué)習(xí)框架為初中物理概念教學(xué)提供了一種新的教學(xué)模式。將ICAP學(xué)習(xí)框架引入初中物理概念教學(xué)模式之中,轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式、培養(yǎng)學(xué)生主觀能動(dòng)性、突出學(xué)生學(xué)習(xí)的中心地位,集中探討四種學(xué)習(xí)方式對(duì)應(yīng)的不同的知識(shí)變化過程,進(jìn)而產(chǎn)生學(xué)習(xí)效果上的差異。以“力臂概念”教學(xué)為例,按照“引入、建構(gòu)、應(yīng)用、鞏固”的概念教學(xué)模式,通過ICAP學(xué)習(xí)框架將抽象的力臂概念形象化,實(shí)現(xiàn)對(duì)力臂概念最深程度的理解、應(yīng)用及創(chuàng)新。

    關(guān)鍵詞:ICAP學(xué)習(xí)框架;教學(xué)模式;力臂概念

    中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ?文章編號(hào):1003-6148(2023)7-0009-5

    物理概念是關(guān)于客觀事物共同的物理屬性與本質(zhì)特征在人們頭腦中的科學(xué)反映,是在物理表象的基礎(chǔ)上通過思維加工并抽象概括形成的,反映某一類物理現(xiàn)象的共同本質(zhì)特征[1]。然而,由于初中生正處于由形象思維向抽象思維逐漸過渡階段,教師在講授概念時(shí)影響學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變下學(xué)生學(xué)習(xí)潛能的激發(fā),這主要表現(xiàn)為:教師往往違背認(rèn)知規(guī)律,忽視概念引入的必要性;教師違背邏輯學(xué)的充分性原則,在對(duì)思維加工形成概念的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上缺少必要的邏輯聯(lián)系,僅停留在簡單枚舉(如“一例一論”)上,得出的概念受到質(zhì)疑;教師違背元認(rèn)知確證意識(shí),對(duì)建構(gòu)完的概念不再回頭看,建構(gòu)過程受到質(zhì)疑[2]。如何轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式、培養(yǎng)學(xué)生主觀能動(dòng)性、突出學(xué)生學(xué)習(xí)的中心地位,實(shí)現(xiàn)概念建構(gòu)在整個(gè)物理教學(xué)中的核心作用。為此,本文引入一種新的概念教學(xué)理論模式,即ICAP學(xué)習(xí)框架,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變下概念科學(xué)建構(gòu),進(jìn)而提升學(xué)生核心素養(yǎng)。

    1 ? ?ICAP學(xué)習(xí)框架對(duì)初中物理概念教學(xué)的影響分析

    1.1 ? ?ICAP學(xué)習(xí)框架的基本理論

    ICAP是Interactive, Constructive, Active,Passive這四個(gè)英文首字母的縮寫,ICAP學(xué)習(xí)框架(即ICAP學(xué)習(xí)方式分類學(xué))是在轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式、提高學(xué)習(xí)效率的背景下,由美國亞利桑那州立大學(xué)瑪麗·盧·富爾頓教育學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和革新部教育心理學(xué)季清華教授經(jīng)過約十年的研究與實(shí)驗(yàn)并不斷總結(jié)歸納出來的[3]。它是一種通過實(shí)證研究得出的綜合性教育教學(xué)理論,是開放性的,改變了人們對(duì)兒童自主發(fā)展與知識(shí)綜合運(yùn)用的看法,對(duì)教育教學(xué)實(shí)踐的意義非常重大。

    課程改革最直接的問題之一是從“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”,改變目前牽著牛鼻下的學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)、被接受教育下的學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立探究、有興趣且愉快地學(xué)習(xí)。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)中呈現(xiàn)不同的外顯與可觀察活動(dòng)和潛在認(rèn)知過程,季教授根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的參與程度將活動(dòng)分為被動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)、建構(gòu)學(xué)習(xí)、交互學(xué)習(xí),這四種學(xué)習(xí)方式對(duì)應(yīng)不同的知識(shí)變化過程,進(jìn)而產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)效果上的差異,四種學(xué)習(xí)方式的比較與差異可以用表1來反映,從中可以看出轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式帶來認(rèn)知過程、知識(shí)變化、學(xué)習(xí)程度等一系列變化過程,這些變化過程實(shí)質(zhì)上是學(xué)生認(rèn)知變化過程或?qū)W習(xí)能力變化過程。在知識(shí)變化程度上,交互學(xué)習(xí)優(yōu)于建構(gòu)學(xué)習(xí)、建構(gòu)學(xué)習(xí)優(yōu)于主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)優(yōu)于被動(dòng)學(xué)習(xí),即I>C>A>P[4],這就是ICAP學(xué)習(xí)框架在轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式上學(xué)習(xí)效果的基本內(nèi)涵。

    1.2 ? ICAP學(xué)習(xí)框架對(duì)初中物理概念建構(gòu)影響分析

    1.2.1 ? ?提供初中物理概念教學(xué)新模式

    在初中物理概念教學(xué)時(shí),教師往往采取傳統(tǒng)教學(xué)模式,忽視概念的激發(fā)與引入,直接根據(jù)問題談概念,或者更直接地拋出概念談概念,缺少概念建構(gòu)的科學(xué)論證,這就是傳統(tǒng)模式下“二八錯(cuò)位”法(即教師講“二”,學(xué)生練“八”)。傳統(tǒng)教學(xué)模式最大的特征在于忽視概念建構(gòu)的核心地位,忽視學(xué)生學(xué)習(xí)概念的主體性,只讓學(xué)生通過大量機(jī)械化練習(xí)鞏固概念本身。物理概念是在物理表象的基礎(chǔ)上通過思維加工并抽象概括形成的,因此物理概念的形成離不開學(xué)生思維加工過程。圖1是傳統(tǒng)概念教學(xué)與ICAP學(xué)習(xí)框架下概念教學(xué)模式對(duì)比分析,從中可以看出ICAP學(xué)習(xí)框架在概念教學(xué)的作用,不僅體現(xiàn)在師生活動(dòng)比例上,更聚焦師生活動(dòng)雙方,而且ICAP學(xué)習(xí)框架更加聚焦概念的引入、建立、應(yīng)用等,研究不同類型學(xué)習(xí)方式所產(chǎn)生的不一樣的知識(shí)變化及學(xué)習(xí)效果的差異,而不是將概念教學(xué)中教師與學(xué)生活動(dòng)重新按照比例劃分。由此可以看出,ICAP學(xué)習(xí)框架在初中物理概念建構(gòu)影響上更加聚焦概念建構(gòu)模式、知識(shí)變化及學(xué)習(xí)效果差異進(jìn)行活動(dòng),是對(duì)傳統(tǒng)概念教學(xué)的一種新挑戰(zhàn)。

    1.2.2 ? ?為轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式提供新思路

    目前,一線教師對(duì)課程與教學(xué)改革最關(guān)心的是如何轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式,這里的轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式,不僅指學(xué)生的學(xué),更重要的是指教師的教。主要改變教師傳統(tǒng)方式的講解,學(xué)生被動(dòng)地接受、記筆記、機(jī)械式存儲(chǔ)學(xué)習(xí)材料,缺乏交互學(xué)習(xí),這就是物理學(xué)習(xí)中經(jīng)常出現(xiàn)的“聽得懂、看得會(huì)、做就錯(cuò)”的根本原因。

    北京師范大學(xué)顧明遠(yuǎn)教授在中國教育學(xué)會(huì)“教師專業(yè)發(fā)展研究中心”成立大會(huì)上曾經(jīng)說過“當(dāng)前教育最大的問題是要轉(zhuǎn)教為學(xué)、改變被動(dòng)學(xué)習(xí)、被教育的尷尬局面,發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性及自主學(xué)習(xí)潛能,有興趣且快樂地學(xué)習(xí)”[5]。這明確告訴我們要從被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)、聚焦課堂甚至挑戰(zhàn)課堂的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變,倡導(dǎo)“主動(dòng)、探究、合作”,這三種學(xué)習(xí)方式帶來不同的學(xué)習(xí)效果,只是這三種學(xué)習(xí)方式如何在課堂中實(shí)施,以及如何將學(xué)習(xí)效果最大化,目前還沒有給出系統(tǒng)且完整的研究方案。就ICAP學(xué)習(xí)框架為轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式提供的新思路上,與轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式具有高度的一致性,為此,將學(xué)習(xí)方式中主動(dòng)學(xué)習(xí)方式與主動(dòng)學(xué)習(xí)相對(duì)應(yīng)、建構(gòu)學(xué)習(xí)方式與建構(gòu)學(xué)習(xí)相對(duì)應(yīng)、交互學(xué)習(xí)方式與合作學(xué)習(xí)相對(duì)應(yīng)[6],在主動(dòng)中探究、在探究中合作、在合作中主動(dòng)的循環(huán)學(xué)習(xí)方式,這樣的學(xué)習(xí)方式在于以同伴知識(shí)為基礎(chǔ)進(jìn)行整合與建構(gòu),共同作出推測的學(xué)習(xí)過程,共同經(jīng)歷知識(shí)生產(chǎn)過程,對(duì)學(xué)習(xí)材料提出質(zhì)疑與挑戰(zhàn),實(shí)現(xiàn)深度理解、創(chuàng)新、發(fā)明。

    1.2.3 ? ?為實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)能力變化提供保障

    學(xué)習(xí)能力是教師通過指導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)學(xué)習(xí)方法,進(jìn)而轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式,為增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果、提升解決問題能力提供保障,也就是所說的“學(xué)會(huì)”,學(xué)生只有懂得“學(xué)會(huì)”學(xué)習(xí),才能實(shí)現(xiàn)“學(xué)會(huì)”知識(shí),才能不斷提高學(xué)習(xí)能力。概念教學(xué)模式是實(shí)現(xiàn)概念教學(xué)的重要途徑之一,以ICAP學(xué)習(xí)框架為指引談概念教學(xué)模式分析,為學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式提供指導(dǎo),促使學(xué)生由被動(dòng)接受概念向主動(dòng)學(xué)習(xí)、建構(gòu)學(xué)習(xí)、交互學(xué)習(xí)不斷轉(zhuǎn)化,進(jìn)而帶來概念的知識(shí)變化過程,實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)能力發(fā)生變化,即在學(xué)習(xí)能力變化程度上,交互學(xué)習(xí)優(yōu)于建構(gòu)學(xué)習(xí),建構(gòu)學(xué)習(xí)優(yōu)于主動(dòng)學(xué)習(xí),主動(dòng)學(xué)習(xí)優(yōu)于被動(dòng)學(xué)習(xí),即I>C>A>P。交互學(xué)習(xí)是對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容最深層次的理解,會(huì)產(chǎn)生靈感、創(chuàng)新與發(fā)明等再加工現(xiàn)象;建構(gòu)學(xué)習(xí)是對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容深度理解,會(huì)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移,往往不會(huì)再次加工;主動(dòng)學(xué)習(xí)是對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容淺層次的理解,會(huì)對(duì)知識(shí)進(jìn)行有意義的回憶、淺層理解、淺嘗輒止;被動(dòng)學(xué)習(xí)是對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容最淺層次的理解,往往只會(huì)死記硬背,不會(huì)變通。整個(gè)學(xué)習(xí)方式呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢。由此可見,轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式并提高學(xué)生參與度可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力,進(jìn)而增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力。

    2 ? ?ICAP學(xué)習(xí)框架下初中物理概念教學(xué)的模式分析

    物理概念是某一類物理現(xiàn)象和物理過程的共同屬性及本質(zhì)在人們頭腦中的正確反映,是在觀察與體驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)物理現(xiàn)象和物理過程進(jìn)行抽象化及概括化的思維形成,這就決定了物理概念具有抽象性、確定性、主觀性、階段性等特征。

    根據(jù)物理概念的特征,結(jié)合認(rèn)知角度看,物理概念的形成離不開思維的加工。按照“引入、建構(gòu)、應(yīng)用、鞏固”的教學(xué)模式,談ICAP學(xué)習(xí)框架下初中物理概念教學(xué),具體概念教學(xué)的模式分析如圖2所示。在物理概念形成的起始階段,需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)與概念相關(guān)的物理情境,由此順利引入概念教學(xué)。在概念教學(xué)過程中,逐步引導(dǎo)學(xué)生通過歸納物理情境中的現(xiàn)象到概念本質(zhì),建構(gòu)新舊知識(shí)間的聯(lián)系,進(jìn)而獲得對(duì)概念形成的思維加工所需要的感性材料,這時(shí)學(xué)生只獲得概念的感性知識(shí),還沒有形成正確的概念,如果這時(shí)就去教概念,等于教的是碎片化的概念本身,是一潭死水下的“偽概念”。在概念教學(xué)時(shí)還需要解釋并應(yīng)用概念,引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地掌握概念本質(zhì),這樣有助于掌握物理概念,并應(yīng)用概念解決問題,如教師可以從多角度對(duì)概念進(jìn)行變式,設(shè)計(jì)由淺入深的問題,讓學(xué)生掌握概念的同時(shí),學(xué)會(huì)應(yīng)用概念解決相關(guān)問題。根據(jù)概念教學(xué)的階段性特征,結(jié)合初中生思維特點(diǎn)及學(xué)習(xí)能力,要形成一個(gè)完整且系統(tǒng)化的物理概念,還需要對(duì)概念進(jìn)行深化鞏固,把握課標(biāo)要求,結(jié)合初中生年齡、思維、理解及實(shí)際現(xiàn)狀,對(duì)物理概念進(jìn)行深化鞏固。

    3 ? ?ICAP學(xué)習(xí)框架下初中物理概念教學(xué)的案例分析

    杠桿是初中物理教學(xué)中最常見的簡單機(jī)械之一,對(duì)杠桿中力臂概念的理解更是力學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn),力臂是杠桿五要素中看不見、最抽象、最不易理解的概念,通過實(shí)例談杠桿中力臂概念教學(xué)能深化ICAP學(xué)習(xí)框架在概念教學(xué)中的理解。綜合各大版本教材發(fā)現(xiàn),對(duì)力臂概念的引入往往通過教師直接講解,讓學(xué)生在教材中找出概念,并記上筆記,再通過數(shù)學(xué)上作垂直圖來引入,如圖3所示。這是單純的物理概念數(shù)學(xué)化,無法體現(xiàn)出物理教學(xué)的形象性與趣味性,是將力臂概念直接給“短路”了,學(xué)生無法真正理解力臂概念,導(dǎo)致無法真正探究杠桿平衡條件及運(yùn)用杠桿平衡條件進(jìn)行計(jì)算分析。這是典型的被動(dòng)學(xué)習(xí),是概念教學(xué)的“偽建構(gòu)”過程,將直接導(dǎo)致學(xué)生在概念學(xué)習(xí)時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)知,如概念學(xué)習(xí)時(shí)只要對(duì)概念死記硬背即可,不需要對(duì)概念進(jìn)行深度理解,物理中的概念是大聲背出來的,甚至出現(xiàn)背誦與概念相關(guān)的知識(shí)、背誦習(xí)題等不良現(xiàn)象[7]。

    在力臂概念教學(xué)中,可以利用力的三要素與二力平衡知識(shí)來引入力臂概念,由二力平衡的條件與杠桿平衡時(shí)產(chǎn)生的認(rèn)知沖突為概念建構(gòu)起點(diǎn),通過交互學(xué)習(xí)激起學(xué)生在建構(gòu)力臂概念上的主動(dòng)學(xué)習(xí),使學(xué)生更形象地認(rèn)識(shí)力臂概念,從而為探究杠桿平衡條件作鋪墊。

    實(shí)驗(yàn)原理:學(xué)生自主參與,利用力的三要素、二力平衡知識(shí)與杠桿平衡知識(shí)產(chǎn)生認(rèn)知沖突。

    實(shí)驗(yàn)效果:通過ICAP學(xué)習(xí)框架將抽象的力臂概念形象化,實(shí)現(xiàn)對(duì)力臂概念最深程度的理解、應(yīng)用及創(chuàng)新。

    器材準(zhǔn)備:鉛筆幾支、教科書多本。

    情境引入:力臂概念的建構(gòu)是一個(gè)由現(xiàn)象到本質(zhì)的過程,是實(shí)現(xiàn)由主動(dòng)學(xué)習(xí)—建構(gòu)學(xué)習(xí)—交互學(xué)習(xí)的逐一遞進(jìn)的過程。為此,學(xué)生在教師指引下利用身邊簡易可得的學(xué)習(xí)工具,按照?qǐng)D4所示方式進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn),將兩支鉛筆十字交叉疊放在一起,用自己的一根手指輕輕按壓鉛筆的一端,可以將多本教科書輕輕抬起一端,并保持靜止?fàn)顟B(tài),這是主動(dòng)學(xué)習(xí)、交互學(xué)習(xí)的一種體現(xiàn)。在整個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生發(fā)現(xiàn)可將手指按壓的那支鉛筆當(dāng)成杠桿,其中兩支鉛筆的交叉點(diǎn)為支點(diǎn)。

    細(xì)化建構(gòu):由于手指作用在鉛筆(杠桿)上的力的作用才使教科書被抬起,談力需要涉及力的三要素,即力的大小、方向、作用點(diǎn),對(duì)鉛筆(杠桿)受力分析也需要分析力的三要素,再根據(jù)二力平衡的條件分析可知:此時(shí)鉛筆(杠桿)處于靜止?fàn)顟B(tài),保持平衡,手指對(duì)鉛筆的力的方向向下,教科書對(duì)鉛筆的力的方向也向下,而且兩個(gè)力不在一個(gè)方向且不在一條直線上,那么鉛筆為什么能夠保持平衡呢?此時(shí)學(xué)生陷入深層思考中,這是交互學(xué)習(xí)產(chǎn)生應(yīng)用及創(chuàng)新的過程。杠桿是在力的作用下保持平衡,為什么此時(shí)作用在杠桿上的兩個(gè)力不符合二力平衡的條件呢?難道之前學(xué)習(xí)的二力平衡的條件是不正確的,還是存在缺陷呢?這為學(xué)生自我建構(gòu)力臂概念埋下伏筆,通過交互學(xué)習(xí)產(chǎn)生“1+1>2”的效果,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)力臂概念建構(gòu)的再次加工、發(fā)明、創(chuàng)新[8]。

    鉛筆為什么能夠保持平衡,原來在杠桿平衡條件中,還存在另外一個(gè)與杠桿有關(guān)的因素,即力臂也決定杠桿平衡,這樣可以水到渠成地引入力臂概念L(即支點(diǎn)到力的作用線的距離),由此再以剛才鉛筆抬起教科書的探究實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),向?qū)W生介紹杠桿的動(dòng)力F1、阻力F2、動(dòng)力臂L1(支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離)、阻力臂L2(支點(diǎn)到阻力作用線的距離)、支點(diǎn)O,如圖5所示,這樣給出的杠桿五要素可以說是完美無瑕。

    根據(jù)力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離,那么,力臂是否一定在杠桿上呢?由圖5可知,力臂不一定在杠桿上,這是深化對(duì)力臂概念的理解。

    解釋應(yīng)用:如果這時(shí)結(jié)束力臂概念教學(xué),而不去應(yīng)用概念解決相關(guān)問題,那僅僅是在教概念本身,這樣的概念教學(xué)也僅僅局限于應(yīng)付考試,更別談應(yīng)用概念探究物理現(xiàn)象、解決實(shí)際問題等。

    為此,在力臂概念建構(gòu)以后,可以設(shè)置這樣一個(gè)問題:體育課是同學(xué)們都喜歡的課,體育課上托鉛球時(shí),當(dāng)屈肘將鉛球托住保持平衡時(shí),可以將人體前臂抽象成杠桿,作出圖6的杠桿五要素示意圖,并體會(huì)屈肘將鉛球逐漸舉起時(shí),所需要的力如何變化?這為探究杠桿平衡條件作鋪墊。

    圖6 ?托舉鉛球示意圖

    深化鞏固:要達(dá)到深化對(duì)概念的理解還需要對(duì)概念進(jìn)行階段性、遞增式的深化鞏固,促使學(xué)生對(duì)概念最深程度的理解。如可以布置學(xué)生在課后參與抬輕木箱活動(dòng)(圖7),在抬輕木箱過程中可以將木箱抽象成杠桿,分析此時(shí)的杠桿五要素。此模型中支點(diǎn)O需要在抬木箱過程中慢慢體會(huì)并尋找出來,進(jìn)而作出力臂大小,這是深化對(duì)力臂概念的理解、創(chuàng)新。

    4 ? ?結(jié)束語

    以上是對(duì)基于ICAP學(xué)習(xí)框架下初中物理概念教學(xué)模式分析的一些簡單認(rèn)識(shí),這里的關(guān)鍵是轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式、培養(yǎng)學(xué)生主觀能動(dòng)性、突出學(xué)生學(xué)習(xí)的中心地位,改變直接談概念、淡化概念引入等不良現(xiàn)象,提倡在轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式下“引入、建構(gòu)、應(yīng)用、鞏固”的概念教學(xué)模式,促進(jìn)學(xué)生對(duì)概念的深度理解,為物理學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

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    (欄目編輯 ? ?趙保鋼)

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