基于建构主义的探究式教学设...以“运动的合成与分解”为例_陶征秀.pdf

187第 12 期(总第 810 期)科学咨询187案例教学建构主义教学理论强调以学生为中心、学生是知识意义的主动建构者，教师是教学过程的组织者、指导者、意义建构的帮助者、促进者。教材知识不再是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象；媒体也不再是帮助教师传授知识的手段、方法，而是用来创设情境、学生主动学习、协作探究的认知工具。1建构主义理论体现了核心素养的观点、与思维学习目标相辅相成，教学中对建构主义理论有效的应用，有助于教学效果的提高2。一、教学设计思路建构主义的知识观强调学生的学习以已有知识为基础，构建自己的知识体系。为了有效促进学生发展，新知识的学习要处于学生的最近发展区。在实现新知识构建的过程中，是学生主动在教师引导下完成的自我发展的过程。课堂教学以问题的探究为主线，以知识和能力的发展为媒介，以学科核心素养的达成为目的。可以用以下框架图来表示教学设计的思路：3图 1课堂教学中，为了物理学科核心素养充分落实，一定要充分发挥学生的主体作用。物理学科的特点是对知识的学习和能力的培养，高度依赖于对物理问题的探究过程，机械的灌输很难让学生深层次理解物理概念，更难以培养学生的科学品质和创新能力。因此，对于一些内容的教学尤其是实验内容的教学，采用探究式教学模式，有利于培养学生的科学素养。对本节“运动的合成与分解”的教学过程，可以以问题为导向，科学探究：蜡块的运动性质、合运动与分运动的关系、运动的合成与分解三个教学问题，落实课堂教学的目的，用以下框架图表示探究式教学的过程。图 2在实验探究的过程中，学生需要观察、合作、思考与讨论，因此科学态度与责任的培养贯穿于整个探究过程。从上图可以看出，推进教学的过程也是学科核心素养达成的过程。二、“运动的合成与分解”教学过程（一）实验探究问题探究一：蜡块的运动性质演示实验1：蜡块运动的分运动。教师创设问题探究的情景，让学生直观观察运动过程，引导学生探究问题。问题解答的潜在能力要求位于学生的最近发展区，学生小组讨论，可以完成知识构建，明确蜡块参与的分运动：（1）水平方向：蜡块随玻璃管向右做匀速直线运动。（2）竖直方向：蜡块相对玻璃管向上做匀速直线运动。演示实验 2：请同学们以白板为背景，观察蜡块的运动轨迹，猜想蜡块的运动性质。学生观察蜡块的运动，基于小组谈论，让学生意识到对于复杂运动，凭感官很难直接确定运动性质，问题的理性分析，需要寻求研究方法。探究引导：如何获得蜡块的运动轨迹？基于建构主义的探究式教学设计以“运动的合成与分解”为例陶征秀（马鞍山市红星中学，安徽马鞍山243011）摘 要：为高效落实物理学科核心素养，提高课堂效率，促进学生全面发展，本文基于建构主义教学理论，以“运动的合成与分解”教学为例，进行探究式教学设计。关键词：建构主义；探究式教学；运动的合成与分解188第 12 期(总第 810 期)科学咨询188案例教学引导学生回顾自由落体运动的研究方法，提出用频闪照相的方法获得蜡块的运动轨迹。在此以学生已有知识为基础，形成已有方法对问题的解决思路。该问题的解决，直接基于学生的实验知识迁移。学生协作活动：在教师指导下，两名学生用秒表和画笔配合，模拟频闪照相描绘蜡块的运动轨迹。图 4整个过程，以问题为导向，基于学生的已有认知，推动教学的开展。同时，通过分组讨论、合作探究，提高学生学习物理的兴趣。图 5借鉴打点计时器纸带点迹的分析方法，分析蜡块运动过程中点迹分布特点：大致分布于同一条直线上，相邻两点间距大致相等。在问题探究的过程中，学生不断完成知识的构建，课堂变得生动而有趣。实验探究结论：考虑实验误差，蜡块应该是做向右上方的匀速直线运动。问题探究二：合运动与分运动的关系引导问题：（1）合运动与分运动所用的时间有什么关系？观察蜡块的运动过程，学生分组讨论，注重学生的交流合作，得出结论：合运动与分运动同时开始、同时结束，经历时间相同，具有等时性。（2）改变玻璃管在水平方向的运动速度，蜡块从A（玻璃管下部红圈处）运动到B（玻璃管上部红圈处）的时间会变吗？水平方向玻璃管的运动，会不会影响蜡块在竖直方向的运动？这体现了分运动之间的什么特性？4加强学生物理是基于实验的观念，学生谈论、设计实验方案，开展探究、得出答案：第一次玻璃管不动，记录蜡块从A运动到B的时间；第二次玻璃管水平运动，记录蜡块从A运动到B的时间。对比两次记录的时间，分析实验结果。合作探究：（1）学生在实验基础上，思考合运动与分运动的关系；（2）两位学生秒表计时，对比玻璃管不动和运动时，蜡块由底部运动到顶部的时间。分析时间记录结果，得出实验结论。整个过程以实验为手段，学生合作、探究完成问题的解答，验证合运动与分运动的关系，避免直接告诉学生答案，既符合物理学研究特点，又能加深学生对知识的理解。问题探究三：运动的合成与分解课堂引导：根据实验结果，学生分别作出蜡块合运动与分运动的位移。图 6问题引导：合运动与分运动的位移有何关系特点。通过直观的图形分析，得出探究结论：合运动与分运动的位移，满足平行四边形定则。引导问题：合运动与分运动的速度，也满足平行四边形定则吗？小组讨论：合运动与分运动具有等时性，位移之间遵循平行四边形定则，所以合运动与分运动的速度图 3189第 12 期(总第 810 期)科学咨询189案例教学也遵循平行四边形法则。理论证明，合运动与分运动的加速度也遵循平行四边形法则。基于以上实验的探究过程、实验的结论以及逻辑分析，师生共同构建新的物理观念：（1）由分运动求合运动的过程叫运动的合成。（2）由合运动求分运动的过程叫运动的分解。运动的合成与分解，其本质即为描述运动的物理量的合成与分解都遵守平行四边形定则。引导问题，类比合力与分力的关系，基于已学知识的迁移，构建和运动与分运动的等效性。（3）等效性：各个分运动叠加起来的效果与合运动相同。以上内容就是基于建构主义的理论，在实验探究的基础上，以问题为导向层层深入推动教学，完成学生知识构建、能力培养的探究式教学过程。教学中，教师的主导作用和学生的主体作用都充分地得以展现，课堂目的明确、节奏感强、效率高。（二）理论探究探究方法回顾：要进行定量的物理研究，首先要建立坐标系。这既是已有知识的回顾应用，也是新知识、方法构建的基础。师生共同完成：以蜡块开始匀速运动的位置为原点O，以水平向右的方向和竖直向上的方向分别为x轴和y轴的方向，建立平面直角坐标系。思考与探究：请同学们，应用我们刚才所学的知识，分组探究以下问题：（1）蜡块运动过程中P点的位置如何表示？求出蜡块的轨迹方程。（2）求出蜡块位移的大小和方向。（3）蜡块运动的速度方向和大小是怎样的？（4）蜡块做什么性质的运动？学生活动：分组理论探究蜡块的运动性质。设计意图：培养学生应用知识、理论探究问题的能力和团结协作能力。在理论探究过程，指导学生知识建构，渗透学科素养的培养。问题存在一定的难度，但问题的设置都在学生的最近发展区，学生具备完成任务的知识和能力。探究过程注重引导学生对已有知识的迁移，为了顺利完成任务，教学中注重两个方面：第一是学生小组内的讨论、协作；第二是教师适当的指导。问题探究一：蜡块的位置图 7 蜡块的位置如图，t时刻蜡块的位置，P(x，y)：xxv t=yyv t=问题探究二：蜡块运动的轨迹和位移xxv t=yyv t=数学是物理学习的重要工具，培养学生用数学知识处理物理问题的习惯：上面x、y的表达式中消去中间变量t，这样就得到：yxvyxkxv=，表达式代表的是一条过原点的直线，也就是说，蜡块的运动轨迹是直线。根据矢量的运算法则：从计时开始到时刻t，蜡块运动位移的大小是2222xyOPxyt vv=+=+位移的方向：tanyxvyxv=图 8 蜡块的位移问题探究三：蜡块运动的速度如图所示：速度v与vx、vy的关系根据矢量的运算法则，得出它们之间的关系：22xyvvv=+图 9 蜡块的速度190第 12 期(总第 810 期)科学咨询190案例教学方向：设速度方向与x轴夹角为，tanyxvv=探究结论：蜡块做向右上方的匀速直线运动。学生活动：在教师的引导下，依次完成上述各个物理量的推导过程，明确蜡块运动的轨迹、位移和速度。设计意图：分组协作，培养学生的团队意识和理论探究问题的能力。帮助学生进一步了解熟悉运动和合成所遵循的运算法则平行四边形定则。理论探究过程，教师要及时与存在困难的学生沟通，做好学生思维发展的引导者，帮助学生正确构建知识，在探究中体验合作、培养学生解决问题的能力。三、教学设计小结基于建构主义的教学设计需要把握以下五个要点：5（一）轻松的课堂氛围课堂氛围的创设，是高效教学过程的保障。在探究式教学过程中，开放的、民主的课堂气氛有利于促进学生学习，为学生积极参与课堂提供前提，学生乐于参与课堂教学、并积极有创造性地发表自己的观点，这样的气氛利于批判性、创造性的思维能力的发展。（二）恰当的问题情境为了实现知识的构建，教师往往需要设计好问题探究的情境，如本节问题探究的情境就是蜡块在玻璃管中的运动，教学从学生观察蜡块的运动开始，进而引发一系列问题、不断深入教学，所有知识和思维的形成都是基于这个实验。切合教学需求的问题情境，是整个教学设计的基础。相反，如果是不恰当的问题情境，往往使得课堂效率低下，概念形成直观性、逻辑性都比较差。（三）有效的问题引导为了有助于学生自主地构建知识体系，探究过程中问题的引导尤为关键。教师主导作用是稳步推进课堂教学，学生主体作用能否充分发挥，往往取决于探究环节与问题引导是否恰当。如在本节设计中，提出“如何获得蜡块的运动轨迹？”，是问题的探究，又是已学知识的迁移应用，有力地推动了课堂教学。问题的设计一定要指向明确、不能含糊不清，并且知识的发展要位于学生的最近发展区。在合作探究时，教师要及时抓住学生的问题所在、并给予解答，这样可以提高学生的效率，还可以增强学生探究问题的信心。（四）高效的分组协作探究式教学过程中，学生的分组协作是必不可少的，“协作”既能提高课堂效率，又可以培养学生的科学态度与责任。在日常教学中，要有意识地让学生有分组协作的习惯，让学生在小组内部合理分工，保证在问题探究的过程中人人有事做、有人人不可缺。学生的能力倾向要事先做好了解，尽量让学习小组能高效运行，而不是停留在表面。（五）必要的知识迁移建构主义学习观认为新知识的构建是基于学生已有的经验，而学生的知识学习也是层层递进，不断深入的。教学中必要的知识迁移，不仅可以培养学生的知识应用能力，还可以促进新旧知识的有效整合，形成知识体系。如本节所学和运动与分运动的等效性，是基于合力与分力关系的类比迁移。理论探究的过程，是已有知识完整的应用和提升过程。四、教学评价本节教学的设计，以建构主义为理论基础，以探究式教学为手段，可以高效地落实学科核心素养。教学注重面向全体学生，同时满足学生发展的全面性。教学的每一个教学环节、每一个概念的形成，都基于学生自身的实验观察、设计和思考，展现学生的主体作用。引导学生讨论，避免了知识的机械灌输，提高了学生学习的兴趣，让学生在课堂中体验问题解决的成就感。同时，教师恰当地引导，使得学生知识的构建形成系统性。师生共同合作，让教学过程既是概念形成的过程，又是思维发展、能力提升的过程。参考文献：1 周建民.基于建构主义的多媒体网络高职英语教学研究J.卫生职业教育,2011,29(16):52-53.2 杨延龙.高中数学中探究式学习的实践与认识J.数理天地（高中版）,2022(6):23-25.3 郝莹,郭芮.建构主义视角下体育理论教学策略研究J.西北成人教育学院学报,2022(2):74-80.4 屠旭滨,梁旭.基于核心素养的教学设计：运动的合成与分解J.中学物理,2018,36(21):52-54.5 周艳.建构主义学习理论在课堂教学设计中的应用J.中国电力教育,2010(16):117-119.