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美国物理教材《物理:原理与问题》渗透反思性学习的方式和方法

2014-06-27朱玉敏程敏熙

物理通报 2014年11期
关键词:反思性所学例题

朱玉敏 程敏熙

(华南师范大学物理与电信工程学院 广东 广州 510006)

随着新课改的深入,越来越多的教育工作者意识到培养学生反思能力对学生学习的重要性,也在课堂中采用各种方式促进学生进行反思,例如数学采用一题多解和变式的方式[3],采用概念图的方式促进大学生反思[4],在化学中采用化学史重现情景法[5],在本科的护理教育科采用督促护理生通过写日记的形式[6],甚至需要教师在课堂上有意识的提问追问来引导学生.但是这些“自发”性的教学方式仅仅在小范围内由教师大力的推进,并且由于反思性学习资源匮乏,反思性学习的实施过程非常费神费力!若是教师没有培养学生反思能力的意识,学生便难以养成反思习惯,因此,要让学生养成反思的习惯就显得异常艰辛!而且在这种教学模式下,学生往往能很明显地感受到教师的教学意图.前苏联教育家苏霍姆林斯基指出:任何一种教育现象,孩子在其中越少感觉到教育者的意图,他的教育效果就越大[7].

通过研读国外的高中教材,笔者发现:国外培养反思性学习的方式是在教材中渗透具有反思性的问题.本文以美国高中物理教材中影响非常大、学校应用也较多的《Physics Principles and Problems》(浙江教育出版社出版的《物理:原理与问题》是其中文版,以下简称为美国教材)进行比较和分析,期望能得到一些基本的应对策略,使我们的物理课堂教学中更科学有效,更符合学生的认知水平,希望能以教材带动教学的形式整体性的培养学生在物理学习中的反思思维能力.

1 反思性学习介绍

反思性学习是学习者对自己的思维过程、学习结果进行再认识的检验过程.即是对所给情景进行评判,提倡学生对自己的思考进行重新认识、优化探索、深化延拓、提炼方法、总结经验等.让学生经历察觉问题、分析问题、假设、搜索、探究并最后通过实践检验一系列阶段,进而借以培养学生能像科学家一样思考.

反思的主体是学生,因此要靠学习者自觉且有意识地进行持续性的反思活动,而非一般意义上的思考,亦不是简单的“回顾一下”或者“总结一下”,而是深究学习活动中所涉及的知识、方法、思路、策略等,具有了较强的科学研究的性质.反思活动应该渗透在学习实践中的各个环节,是一个循环反复不断提升的过程.当代建构主义学说认为:学习要在活动中进行建构,要求学生对自己的活动过程不断地进行反省、概括和抽象.

根据反思任务可将反思性学习分为学习目标的反思、学习资源的反思、学习内容的反思、学习方法和策略的反思、自我评价的反思[5].依据反思的方式又可将反思性学习分为质疑式自我反思、对比式自我反思、归纳式自我反思、因果式自我反思、换位式自我反思等类型.

2 反思性学习渗透在教材中实验模块的体现

众所周知,物理学是一门以实验为基础的自然科学,实验数目与实验类型的多少直接影响了学生对所学知识的认知度,美国的物理教材非常重视实验,其实验分为3种形式,分别为起步实验、迷你实验和章节实验,这些大大小小的实验分布在各个知识点之中,因此在实验之中渗透培养学生反思性思维是不言而喻的好方法.

2.1 起步实验

起步实验位于每章介绍新知识点之前,作为引入本章学习而设置的简单定性、促进学生思考的小实验.在起步实验的“分析”模块中,目的是引导学生反思前人得出的实验结果与自己的实验结果进行比照,培养学生对学习结果进行反思的思维.如“按照亚里士多德的观点,单枚硬币与一卷硬币同时下落时,下落速度应该有什么不同?而你的观察结果又是怎样的?”促使学生反思亚里士多德的观点能否解释学生所做实验的事实,有哪些合理的地方又有哪些不合理的地方;又如“当尺移近纸屑时,你是否观察到某些未曾预料到的结果?如果是,请描述这些结果”,促使学生反思刚刚所做是实验是否观察的仔细,是否有细节被忽略了.

在分析模块下往往有一个“理性思维”的小模块,这一模块意在促进学生拓宽考虑问题的范畴,反思是否还存在其他情况,鼓励学生运用现有知识进行大胆的猜想与创新.例如,“通常,在稳定的原子核内,中子比质子更多.为什么这个模型却显示出相同的情况?”引导学生思考新模型和原模型的异同,提出自己的看法;又如“这些物体的哪些特性会影响它们的滚动情况?列出的这些特性中哪些是类似的,哪些是不同的”,促使学生反思在众多的滚动情况中是否还可以进行分类,培养学生归类思考的习惯等.

2.2 迷你实验

迷你实验一般是针对新介绍的知识点而设置的小实验.在迷你实验的“分析与结论”模块中,一般设计一些引导学生对数据能否反映现状的反思.例如“解释数据:你的观察结果与衍射光栅的波长公式一致吗?”又如图1所示,迷你实验有时还引入误差数据,提醒学生不盲从前人得出的数据和结论,培养质疑的反思精神,为日后学习公式的修正做准备;再如“确定:你所听到的音调中,可能形成八度、纯五度、大四度和大三度的频率”,促使学生主动的将所学的知识与实践生活联系起来,通过迁移反思学习,运用物理知识来指导生活等等.

图1 3名学生做了许多次实验,他们的测量结果一致吗?学生1的实验结果能不能被再次得到

2.3 章节实验

章节实验位于每章的章末,意为在学习本章的所有知识点后才须完成的实验.编者往往利用章节实验的“进一步探索”、“生活中的物理学”和“交流数据”3个模块的一系列追问来促使学生对实验所选方法策略进行反思,探讨更好的方法加以改进,并时刻督促学生最大限度的运用本章所学知识来解决问题.例如“速度等于位移除以通过这段位移所用的时间.设计一个实验,在教室里测量遥控车的速度.你会用什么作为标记?你测量的位移和时间的精确度为多少?在测量小车经过标记时,如果你的视线与小车存在一个角度,它对测量结果会产生影响吗?影响又是多大?你该如何改进你的测量?哪些单位对速度有意义?你最多能预测到的小车的位置在何处?如果可能,请完成这个实验,并总结你的结果.”

再如在“进一步探索”模块中,一般会提出如下这些问题“绕地球运行的通信卫星或气象卫星遵循开普勒定律吗?收集数据以验证你的回答”,编者意在提醒学生用所学知识来验证实际事实,通过收集数据分析数据来反思定律的完善性,属于对定律的质疑反思;“如果要将你在本实验中设计的摆作为一个计时仪器,根据你的观察结果,你认为它还存在哪些设计上的问题?”,促使学生反思自己的设计,是否存在纰漏、是否还有更好的方法等等,从这段话中,我们可以看到编者借“生活中的物理学”这个模块让学生积极到生活中去寻找资源来完善自己的知识结构.

而在“交流数据”模块中,主要是指引学生对自己实验所得的数据进行反思,培养比较反思的能力.例如“你可以登陆网站:physicspplcom/internet_lab,找出一张州地图或国家地图,把其他同学张贴在网上的g值数据记录在地图的相应位置上,你是否可以看出,不同的位置、区域和海拔对重力加速度有什么影响?”“你可以登陆网站:physicspplcom/internet_lab,将你测得的电梯的加速度张贴在网站上,并与全国各地,甚至世界各地的电梯进行比较.描述你乘坐电梯时的感觉,探讨加速度与舒适度之间的关系”等等.

3 反思性思维渗透在教材中习题模块的体现

此外,美国教材的习题集也颇具特色,设置了5种类型习题,分别为例题、练一练、本节复习题、测评和标准化.通过这些习题巩固所学知识、传播文化背景、带动科技写作等等,下面对这5种形式分别就教材如何渗透反思性思维的培养做详细的介绍.

3.1 例题

例题位于介绍新知识点之后,主要是为巩固刚刚所学知识点而设置的规范性解决问题的例子.例题由“分析概况问题”、“求解未知量”和“验证答案”3个模块组成.在“验证答案”模块下方另设置了3个小模块:“单位是否正确”、“符号是否有意义”与“数值是否合理”,有些例题可能没有第二个小模块,主要是根据知识点是否涉及符号而定,从这3个小模块中,我们可以发现编者在例题中从这3个方面渗透了促使学生反思结果是否正确,日积月累必然能形成对结果进行反思的习惯.

3.2 练一练

“练一练”一般位于新知识点后或者例题后,目的是为巩固刚刚所学的知识点而设置较为简单的习题.在给出“练一练”的习题前,常有下列一段话“运用量纲分析进行下列换算.在计算前先检查你的方程是否正确”,或“用代数法求解第5~10题.你也可以选择其中几题,再用图像法求解,以验证你的答案”等等,此类话语实质上是在提醒学生在解题时,对反思所运用的策略是否正确,用其他方法可否得到同样的答案.

3.3 本节复习题

本节复习题位于每节课后,目的是为了简单的练习本节的知识.在“本节复习题”中的“理性思维”的小栏里设计一些情境,通过这些反思性情境引导学生在不知不觉中运用迁移或者比较等方法对所学知识重新审视.如“一位学生问:‘当电流为正时,能量进入灯泡;当电流为负时,能量流出灯泡.因此净流入为零.那么,交流电为什么还要消耗功率呢?’请说明这种说法为什么是错误的”,此类问题意在促使学生用所学知识对情境进行解释,反思这种常见说法的不合理之处等.

3.4 测评和标准化测试

测评和标准化测试绘制位于每章的最后,作为本章知识点的总练习和测试,学生可以检查自己对本章知识掌握的程度.在每章的“测评”中的第一道题都是本章的概念图,如下图2所示,采用概念图的方式让学生回想本章所学的概念与概念之间的联系,进而让学生能更好的理解和深化知识点,引导进行目标反思.当然,在美国教材的其他栏目也渗透着对学生反思思维的培养.在每章末的“物理学前沿”模块的“进一步探索”栏目下面的问题“哪些过程需要精确地测量时间”、“为什么精确测量时间对太空导航至关重要”等等.

图2 绘制概念图

4 结论

4.1 美国教材的特点

通过以上对美国教材的分析,我们发现它的“问题”特别的多,随便翻几页都可以发现到处都在提问题,疑问句和设问句时不时的穿插在介绍知识点之中,力求时时都能促进学生思考.这种以提问题为主线而编写的教材,不仅可以在潜移默化之中培养学生边学边思考、理论联系实际的思维,也是以春雨润物细无声的方式培养了学生随时对自己的学习过程、学习策略、学习结果进行重新审视的反思习惯.

此外,浓郁的生活气息和人文气息也与所学的物理知识融合的非常好,丝毫没有生硬的痕迹,过渡得很顺畅,这为学生于不察觉中培养反思性思维增添了效果,真正的体现了人文关怀.

4.2 对我国教材编写运用的启示

一般来说,任何一种教育思想如果是以由小范围推广到全国性的方式进行,效率都非常低.尽管不少教师愿意尝试在课堂教学中渗透反思性的教学方法,但这很大程度上取决于教师的自觉性,仅靠培训、宣传,难以达到理想的教学效果.长远来看,单靠教师在课堂上以说教方式带动学生进行反思性思考是非常费时费力的事情,时间久了难免会有教师出现松懈状态,不利于培养学生养成反思的习惯.此外,我国的学生通常依赖教师在课堂的讲解,课后就做作业,缺乏阅读教材的习惯,缺乏自主学习的能力.所以,将“教师一言堂、学生被动听”转变为“教师引导、学生阅读并思考”的教学模式的十分必要的.

因此,可以借鉴美国在教材中渗透反思性思想的做法,在我国教材中大量地渗透反思性问题,通过教材这种至上而下的方式进行推广,从教材方面时时提醒教师不能松懈对学生反思性思维的培养,不仅提高教学效率,改进教学效果,也培养了学生独立思考、自主学习的能力.

新课程改革倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力.在这样的大背景下,我们应该积极借鉴国外教材的成功经验,在教材中将反思性思维的培养更好地渗透进物理教材中,以促进学生更好地掌握物理知识,在潜移默化中接受科学思想的熏陶.

参考文献

1 (美)保罗.齐泽维茨,等著.Physics :Principles and Problems(共3 册) ,中译本.钱振华,沈珊雄,徐在新,等译.杭州:浙江教育出版社,2008

2 熊川武.反思性教学.上海:华东师范大学出版社,1999. 172~206

3 周海川.反思性学习能力在数学教学中的培养途径.基础教育研究,2005(8):33

4 徐美仙.概念图在大学生反思性学习中的应用研究:[硕士论文].广州:华南师范大学,2005

5 朱卫华.高中化学教学中培养学生反思性学习能力的实践研究:[硕士论文].苏州:苏州大学,2008

6 段功香.反思性学习对本科护生临床实践行为的影响.护理学杂志,2007(15):66~67

7 (前苏)B·A·苏霍姆林斯基著.帕夫雷什中学.赵玮,王义高,蔡兴文,纪强,等译.北京:教育科学出版社,1983. 14

8 张志泉.学生学习反思的阶段性分析与培养.广东教育,2004(2):20~22

9 孙奕.初中生反思性学习现状调查及对策研究:[硕士论文].大连:辽宁师范大学,2011

10 顾红燕.将认知与元认知策略培训融入课堂教学.中国体卫艺教育,2011(10):54

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