“先行组织者”策略在物理课堂教学中的应用
摘要：本文依据“先行组织者”的理论,并结合物理教学的实际情况,对“先行组织者”策略在物理课堂教学中的应用做了一些探讨。
关键词：先行组织者；物理模型；类比
1、问题的提出
物理教学中教师经常会遇到如下两种情况：一种情况是学生对所学的内容完全陌生,而新知识本身比较难,学生原有认知结构中缺乏适当的上位概念来吸收新知识,例如“密度”、“比热容”、“电阻”、“电场强度”等内容时；另一种情况是学生对新知识不完全陌生,但不能明晰新旧知识之间的差异性,即学生原有认知结构中虽有适当的概念,但不稳定、不清晰,难以成为新知识的固着点,例如,学习“速度”、“位移”、“热量”、“摩擦力”、“弹力”等内容时,学生大都有“似曾相识”的感觉,但不能准确回忆。
2、先行组织者的概念
“先行组织者”简称“组织者”,最初由美国认知派心理学家奥苏贝尔于20世纪60年代提出,他区分了两类组织者,一类是“说明性组织者”,另一类是“比较性组织者”。后来经梅耶等人的后继研究而得以发展。前者主张以较抽象概括地囊括性材料,给学生以适当的上位概念,再遵循从一般到特殊的渐进分化原则,最终使新旧知识融会贯通,趋于协调；后者则主张以形象具体的模型充当组织者,为新的学习提供必要的准备。运用“先行组织者”的目的就是从外部影响学生的认知结构,帮助学生在原有的认知结构与新知识之间建立起一座桥梁,顺利完成学习任务。他可以是一条定律,一个概念,一则故事,一个图表„„“组织者的主要功能就是在学习者能够有意义地学习目前的课题之前,在他已经知道的东西和他需要知道的东西之间,架起一座沟通的桥梁。”(奥苏贝尔《教育心理学—认知观点》1994年7月,余星南译)教师设计“先行组织者”,人为地将最能与新知识建立联系的观念,以学生易于接受的方式“移植”进学生的认知结构中,确保学生建立新旧知识的实质性联系,这将有助于学生对新知识的理解,实现重点和难点的突破,并逐渐构建可兼容更多新知识的开放的知识框架。
3、先行组织者的应用策略
在设计“先行组织者”时应分析学生的认知结构,并且深刻剖析新旧知识间的联系,然后对新旧知识进行加工、提炼、形成组织者。在教学中教师要根据不同的教学内容(概念教学、规则教学等)以及教学目标和学生的具体情况,灵活变换“先行组织者”的运用策略。
3．1物理模型策略
物理模型策略就是运用物理模型作为组织者的一种教学策略,物理模型分为:①物理对象模型,如刚体、质点、点电荷、弹簧振子。对于此类知识“先行组织者”可以是简化的理想的模型,用板画简图来代替真实的对象并配以适当的引导语；②物理过程模型,如匀速直线运动、匀速圆周运动、简谐振动、理想气体的等温、等压、等容过程。在CAI课件中运用视频来展示物理过程模型的典型实例或动画,这样的“先行组织者”使抽象的物理过程形象化、具体化,从而为思维提供切入点；③理想化模型,如伽利略理想实验,可以借助CAI课件,利用动画模拟这个实验,可弥补传统教学方式的不足,使教师要表达的知识形象、生动,为学生提供丰富的感性认识,激发学生的兴趣,为他们继续进行思维加工并得出物理规律做好了准备；④模拟式模型,如电场线、等势面、磁感线。由于电场线、等势面和磁感线都是为了研究电场、磁场而引入的一系列假想曲线(面),目的是使一些看不见、摸不着的事物变得具体化、形象化。但只有理解了才能达到这一目的,因此在学习时,帮助学生理解和接受是教学的重点,这就需要有一个“先行组织者”帮助学生把新知识纳入到认知结构中去。用Flash模拟这些看不见摸不着的事物显然是一个好的组织者。
3．2、讲解叙述策略
讲解叙述策略，即教师用讲解的方式呈现事先设计好的组织者，如讲解物理学史作为组织者，向学生介绍物理学家的小故事，从学习态度上影响学生,给学生提供学习的榜样,有研究表明在态度的学习和改变中,榜样人物是最主要的条件之一。另外还可用我国在物理学方面的贡献作为组织者来引入新内容,如学习声现象这一章时,可介绍一些中国古代在声学方面的贡献:西周时期,见于《诗经》记载的乐器就有29种,据北魏郦道元《水
经注卷三十四《江水》记载:陈遵在造江陵金堤(公元512~518)时,曾利用鼓声推算高地的高度,可能是利用鼓声的传播速度推算的。著名的北京天坛中的回音壁、三音石与圜丘都巧妙地利用了声的反射效应。还有河南郏县蛤蟆音塔,四川潼南县大佛寺的石琴等。这些介绍可以激起学生的民族自豪感,而态度又具有情感成分,因此也能激发学生学习的愿望,自然对新的学习内容产生期待。
3．3、图解策略
图解策略即教师用图解的方式呈现组织者。图解形式作为吸收知识的固着点和贮存室提供给学生,便于新概念的学习与保持。在学习平抛运动时,可设计如图1的图解式组织者。
如果能结合CAI课件使用,就可借助多媒体的强大表现力,使图解中的图形元素由平面变成立体,由黑白变为彩色,由静态变为动态,增强其感染力,促进学生与此“组织者”的概念交互。
3．4、类比策略
类比策略即设计的组织者将准备学习的新知识与以前学过的相似的知识比较。例如学习电阻时,类比密度的概念,首先复习密度的相关知识,同一物质的质量与体积的比值
为定值,定义密度为单位体积的物质的质量,计算公式为ρ=mV,它不随质量和体积的变化而变化。密度是物质的属性,所以密度不与质量成正比,也不与体积成反比。电阻是通过分析实验数据(导体两端的电压与通过同一导体的电流的比值为定值),引出电阻的概念,并指出用导体两端的电压跟导体中电流的比值来表示导体的电阻,计算公式为R=UI,它不随电压和电流的变化而变化。导体的电阻是导体本身的性质,与外加电压和通过导体的电流无关,所以导体的电阻不与电压成正比,也不与电流成反比。ρ=mV与R=UI是物质密度和电阻的量度公式,而不是他们的决定表达式。在类比的过程中也包含物理知识与方法的迁移,并且教会学生辨认知识的本质特征,帮助学生把新知识纳入自己的认知结构中。
3．5、生活体验策略
生活体验策略是物理教师将“从生活走向物理、从物理走向社会”的理念应用于物理教学,把学生的生活体验作为“组织者”的一种物理教学策略。学生与学习目标有关的知识往往不会自动地被学习者迁移,不一定会成为学习新知识正迁移的来源。设计“先行组织者”可以支持教师使学生已有知识正迁移的愿望。这样就使学生在已有知识和教师制定的学习目标之间建立联系的桥梁。例如在学习杠杆时教师可以放一段升国旗的视频,镜头从远到近,最后集中在旗杆顶端的定滑轮上,还可以放映用开瓶器开酒瓶,羊角锤拔钉子等常见的实例。以此来唤起学生已有的生活体验,并且发展学生对自己生活体验的表征,为正迁移创造条件,以利于后续学习的进行。
3．6、 实验策略
实验策略是指设计实验来作为组织者的教学策略。物理是一门以实验为基础的学科,很多科学结论都是通过实验获得的。物理实验能给学生创造一个基本的物理环境,使学生主动获取物理知识,发展能力,促进科学品质和世界观的形成。作为先行组织者的实验可以是教师演示实验也可以是学生实验,因为实验真实、形象、生动,对学生有很强的吸引力,极易激发他们的直觉兴趣。例如在讲解“分子间作用力”时,通过演示两铅块刮平表面后粘在一起的实验激起学生的好奇心,然后让学生自己做这个实验(提醒学生注意安全,不要划破手),体验过程,思考原因,同时教师引导学生思维。
4、结论
综上所述,先行组织者可以在新课引入时使用,也可以穿插于授课的过程中,并注意合理地结合CAI课件优化教学效果。只要能够为学生的学习在认知结构中找到固着点,对思维起到导向作用,激发有意义学习的心向,帮助学生建构良好的知识结构,帮助教师传授物理方法及物理思维,就是恰当的。
“先行组织者”策略在物理课堂教学中的应用
摘要：本文依据“先行组织者”的理论,并结合物理教学的实际情况,对“先行组织者”策略在物理课堂教学中的应用做了一些探讨。
关键词：先行组织者；物理模型；类比
1、问题的提出
物理教学中教师经常会遇到如下两种情况：一种情况是学生对所学的内容完全陌生,而新知识本身比较难,学生原有认知结构中缺乏适当的上位概念来吸收新知识,例如“密度”、“比热容”、“电阻”、“电场强度”等内容时；另一种情况是学生对新知识不完全陌生,但不能明晰新旧知识之间的差异性,即学生原有认知结构中虽有适当的概念,但不稳定、不清晰,难以成为新知识的固着点,例如,学习“速度”、“位移”、“热量”、“摩擦力”、“弹力”等内容时,学生大都有“似曾相识”的感觉,但不能准确回忆。
2、先行组织者的概念
“先行组织者”简称“组织者”,最初由美国认知派心理学家奥苏贝尔于20世纪60年代提出,他区分了两类组织者,一类是“说明性组织者”,另一类是“比较性组织者”。后来经梅耶等人的后继研究而得以发展。前者主张以较抽象概括地囊括性材料,给学生以适当的上位概念,再遵循从一般到特殊的渐进分化原则,最终使新旧知识融会贯通,趋于协调；后者则主张以形象具体的模型充当组织者,为新的学习提供必要的准备。运用“先行组织者”的目的就是从外部影响学生的认知结构,帮助学生在原有的认知结构与新知识之间建立起一座桥梁,顺利完成学习任务。他可以是一条定律,一个概念,一则故事,一个图表„„“组织者的主要功能就是在学习者能够有意义地学习目前的课题之前,在他已经知道的东西和他需要知道的东西之间,架起一座沟通的桥梁。”(奥苏贝尔《教育心理学—认知观点》1994年7月,余星南译)教师设计“先行组织者”,人为地将最能与新知识建立联系的观念,以学生易于接受的方式“移植”进学生的认知结构中,确保学生建立新旧知识的实质性联系,这将有助于学生对新知识的理解,实现重点和难点的突破,并逐渐构建可兼容更多新知识的开放的知识框架。
3、先行组织者的应用策略
在设计“先行组织者”时应分析学生的认知结构,并且深刻剖析新旧知识间的联系,然后对新旧知识进行加工、提炼、形成组织者。在教学中教师要根据不同的教学内容(概念教学、规则教学等)以及教学目标和学生的具体情况,灵活变换“先行组织者”的运用策略。
3．1物理模型策略
物理模型策略就是运用物理模型作为组织者的一种教学策略,物理模型分为:①物理对象模型,如刚体、质点、点电荷、弹簧振子。对于此类知识“先行组织者”可以是简化的理想的模型,用板画简图来代替真实的对象并配以适当的引导语；②物理过程模型,如匀速直线运动、匀速圆周运动、简谐振动、理想气体的等温、等压、等容过程。在CAI课件中运用视频来展示物理过程模型的典型实例或动画,这样的“先行组织者”使抽象的物理过程形象化、具体化,从而为思维提供切入点；③理想化模型,如伽利略理想实验,可以借助CAI课件,利用动画模拟这个实验,可弥补传统教学方式的不足,使教师要表达的知识形象、生动,为学生提供丰富的感性认识,激发学生的兴趣,为他们继续进行思维加工并得出物理规律做好了准备；④模拟式模型,如电场线、等势面、磁感线。由于电场线、等势面和磁感线都是为了研究电场、磁场而引入的一系列假想曲线(面),目的是使一些看不见、摸不着的事物变得具体化、形象化。但只有理解了才能达到这一目的,因此在学习时,帮助学生理解和接受是教学的重点,这就需要有一个“先行组织者”帮助学生把新知识纳入到认知结构中去。用Flash模拟这些看不见摸不着的事物显然是一个好的组织者。
3．2、讲解叙述策略
讲解叙述策略，即教师用讲解的方式呈现事先设计好的组织者，如讲解物理学史作为组织者，向学生介绍物理学家的小故事，从学习态度上影响学生,给学生提供学习的榜样,有研究表明在态度的学习和改变中,榜样人物是最主要的条件之一。另外还可用我国在物理学方面的贡献作为组织者来引入新内容,如学习声现象这一章时,可介绍一些中国古代在声学方面的贡献:西周时期,见于《诗经》记载的乐器就有29种,据北魏郦道元《水
经注卷三十四《江水》记载:陈遵在造江陵金堤(公元512~518)时,曾利用鼓声推算高地的高度,可能是利用鼓声的传播速度推算的。著名的北京天坛中的回音壁、三音石与圜丘都巧妙地利用了声的反射效应。还有河南郏县蛤蟆音塔,四川潼南县大佛寺的石琴等。这些介绍可以激起学生的民族自豪感,而态度又具有情感成分,因此也能激发学生学习的愿望,自然对新的学习内容产生期待。
3．3、图解策略
图解策略即教师用图解的方式呈现组织者。图解形式作为吸收知识的固着点和贮存室提供给学生,便于新概念的学习与保持。在学习平抛运动时,可设计如图1的图解式组织者。
如果能结合CAI课件使用,就可借助多媒体的强大表现力,使图解中的图形元素由平面变成立体,由黑白变为彩色,由静态变为动态,增强其感染力,促进学生与此“组织者”的概念交互。
3．4、类比策略
类比策略即设计的组织者将准备学习的新知识与以前学过的相似的知识比较。例如学习电阻时,类比密度的概念,首先复习密度的相关知识,同一物质的质量与体积的比值
为定值,定义密度为单位体积的物质的质量,计算公式为ρ=mV,它不随质量和体积的变化而变化。密度是物质的属性,所以密度不与质量成正比,也不与体积成反比。电阻是通过分析实验数据(导体两端的电压与通过同一导体的电流的比值为定值),引出电阻的概念,并指出用导体两端的电压跟导体中电流的比值来表示导体的电阻,计算公式为R=UI,它不随电压和电流的变化而变化。导体的电阻是导体本身的性质,与外加电压和通过导体的电流无关,所以导体的电阻不与电压成正比,也不与电流成反比。ρ=mV与R=UI是物质密度和电阻的量度公式,而不是他们的决定表达式。在类比的过程中也包含物理知识与方法的迁移,并且教会学生辨认知识的本质特征,帮助学生把新知识纳入自己的认知结构中。
3．5、生活体验策略
生活体验策略是物理教师将“从生活走向物理、从物理走向社会”的理念应用于物理教学,把学生的生活体验作为“组织者”的一种物理教学策略。学生与学习目标有关的知识往往不会自动地被学习者迁移,不一定会成为学习新知识正迁移的来源。设计“先行组织者”可以支持教师使学生已有知识正迁移的愿望。这样就使学生在已有知识和教师制定的学习目标之间建立联系的桥梁。例如在学习杠杆时教师可以放一段升国旗的视频,镜头从远到近,最后集中在旗杆顶端的定滑轮上,还可以放映用开瓶器开酒瓶,羊角锤拔钉子等常见的实例。以此来唤起学生已有的生活体验,并且发展学生对自己生活体验的表征,为正迁移创造条件,以利于后续学习的进行。
3．6、 实验策略
实验策略是指设计实验来作为组织者的教学策略。物理是一门以实验为基础的学科,很多科学结论都是通过实验获得的。物理实验能给学生创造一个基本的物理环境,使学生主动获取物理知识,发展能力,促进科学品质和世界观的形成。作为先行组织者的实验可以是教师演示实验也可以是学生实验,因为实验真实、形象、生动,对学生有很强的吸引力,极易激发他们的直觉兴趣。例如在讲解“分子间作用力”时,通过演示两铅块刮平表面后粘在一起的实验激起学生的好奇心,然后让学生自己做这个实验(提醒学生注意安全,不要划破手),体验过程,思考原因,同时教师引导学生思维。
4、结论
综上所述,先行组织者可以在新课引入时使用,也可以穿插于授课的过程中,并注意合理地结合CAI课件优化教学效果。只要能够为学生的学习在认知结构中找到固着点,对思维起到导向作用,激发有意义学习的心向,帮助学生建构良好的知识结构,帮助教师传授物理方法及物理思维,就是恰当的。