建构主义学习理论与化学课堂教学研究论文

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论文关键词：建构主义；意义建构：化学教学

论文摘要：建构性学习是一种自我调节的学习，建构主义学习理论强调在教学中应以学生为中心，教师是意义建构的帮助者，在课堂教学实践中利用情境、协作、对话、意义建构等要素充分发挥学生的主动性、积极性和创新精神，使学生能有效地实现对所学知识的意义建构。根据建构主义学习理论，对化学教学方式方法进行探讨，能使化学教学更好地适应时代和社会的要求。

一、建构主义学习理论及建构主义的教学模式

(一)建构主义学习理论

建构主义源自关于儿童认知发展的理论，由于个体的认知发展与学习过程密切相关，因此利用建构主义可以比较好地说明人类学习过程的认知规律，即能较好地说明学习如何发生、意义如何建构、概念如何形成，以及理想的学习环境应包含哪些主要因素等等。因此，在建构主义思想指导下可以形成一套新的比较有效的认知学习理论，并在此基础上实现较理想的建构主义学习环境。建构主义学习理论的基本内容可从“学习的含义”(即关于”什么是学习”)与“学习的方法”(即关于“如何进行学习”)这两个方面进行说明。建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。由于学习是在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程。因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性。“情境”：学习环境中的情境必须有利于学生对所学内容的意义建构。这就对教学设计提出了新的要求，也就是说，在建构主义学习环境下，教学设计不仅要考虑教学目标分析，还要考虑有利于学生建构意义的情境的创设问题，并把情境创设看作是教学设计的最重要内容之一。“协作”：协作发生在学习过程的始终。协作对学习资料的搜集与分析、假设的提出与验证、学习成果的评价直至意义的最终建构均有重要作用。“会话”：会话是协作过程中的不可缺少环节。学习小组成员之间必须通过会话商讨如何完成规定的学习任务的计划；此外，协作学习过程也是会话过程，在此过程中，每个学习者的思维成果(智慧)为整个学习群体所共享，因此会话是达到意义建构的重要手段之一。“意义建构”：这是整个学习过程的最终目标。所要建构的意义是指：事物的性质、规律以及事物之问的内在联系。在学习过程中帮助学生建构意义就是要帮助学生对当前学习内容所反映的事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间的内在联系达到较深刻的理解。这种理解在大脑中的长期存储形式就是前面提到的“图式”，也就是关予当前所学内容的认知结构。由以上所述的“学习”的含义可知，学习的质量是学习者建构意义能力的函数，而不是学习者重现教师思维过程能力的函数。换句话说，获得知识的多少取决于学习者根据自身经验去建构有关知识的意义的能力，而不取决于学习者记忆和背诵教师讲授内容的能力。

(二)建构主义的教学模式

与建构主义学习理论以及建构主义学习环境相适应的教学模式为：“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。”在这种模式中，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；教材所提供的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、进行协作学习和会话交流，即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。显然，在这种场合，教师、学生、教材和媒体等四要素与传统教学相比，各自有完全不同的作用，彼此之间有完全不同的关系。但是这些作用与关系也是非常清楚、非常明确的，因而成为教学活动进程的另外一种稳定结构形式，即建构主义学习环境下的教学模式。在建构主义的教学模式下，目前已开发出的、比较成熟的教学方法主要有：

1．支架式教学“支架式教学应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架。这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的，为此，事先要把复杂的学习任务加以分解，以便于把学习者的理解逐步引向深入。”支架原本指建筑行业中使用的脚手架，在这里用来形象地描述一种教学方式：儿童被看作是一座建筑，儿童的“学”是在不断地、积极地建构着自身的过程；而教师的“教”则是一个必要的脚手架，支持儿童不断地建构自己，不断建造新的能力。支架式教学由以下几个环节组成：

(1)搭绞手架——围绕当前学习主题，按“最邻近发展区”的要求建立概念框架。

(2)进入情境——将学生引入一定的问题情境。

(3)独立探索——让学生独立探索。探索内容包括：确定与给定概念有关的各种属性，并将各种属性按其重要性大小顺序排列。探索开始时要先由教师启发引导，然后让学生自己去分析；探索过程中教师要适时提示，帮助学生沿概念框架逐步攀升。

(4)协作学习——进行小组协商、讨论。讨论的结果有可能使原来确定的、与当前所学概念有关的屙I生增加或减少，各种属性的排列次序也可能有所调整，并使原来多种意见相互矛盾、且态度纷呈的复杂局面逐渐变得明朗、一致起来。在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确的理解，即最终完成对所学知识的意义建构。

(5)效果评价——对学习效果的评价包括学生个人的自我评价和学习小组对个人的学习评价，评价内容包括：①自主学习能力；②对小组协作学习所做出的贡献；③是否完成对所学知识的意义建构。

2．抛锚式教学这种教学要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上。确定这类真实事件或问题被形象地比喻为“抛锚”，因为一旦这类事件或问题被确定了，整个教学内容和教学进程也就被确定了(就像轮船被锚固定一样)。建构主义认为，学习者耍想完成对所学知识的意义建构，即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及该事物与其它事物之问联系的深刻理解，最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受、去体验(即通过获取直接经验来学习)，而不是仅仅聆听别人(例如教师)关于这种经验的介绍和讲解。由于抛锚式教学要以真实事例或问题为基础(作为“锚”)，所以有时也被称为“实例式教学”或“基于问题的教学”或“情境性教学”。抛锚式教学由这样几个环节组成：

(1)创设情境——使学习能在和现实情况基本一致或相类似的情境中发生。

(2)确定问题——在上述情境下，选择出与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题作为学习的中心内容。选出的事件或问题就是“锚”，这一环节的作用就是“抛锚”。

(3)自主学习——不是由教师直接告诉学生应当如何去解决面临的问题，而是由教师向学生提供解决该问题的有关线索，并特别注意发展学生的“自主学习”能力。

(4)协作学习——讨论、交流，通过不同观点的交锋，补充、修正、加深每个学生对当前问题的理解。

(5)效果评价——由于抛锚式教学的学习过程就是解决问题的过程，由该过程可以直接反映出学生的学习效果。因此对这种教学效果的评价不需要进行独立于教学过程的专门测验，只需在学习过程中随时观察并记录学生的表现即可。

3．随机进入教学由于事物的复杂性和问题的多面性，要做到对事物内在性质和事物之间相互联系的全面了解和掌握，即真正达到对所学知识的全面而深刻的意义建构是很困难的。往往从不同的角度考虑可以得出不同的理解。为克服这方面的弊病，在教学中就要注意对同一教学内容，要在不同的时间、不同的情境下、为不同的教学目的、用不同的方式加以呈现。换句话说，学习者可以随意通过不同途径、不同方式进入同样教学内容的学习，从而获得对同一事物或同一问题的多方面的认识与理解，这就是所谓“随机进入教学”。显然，学习者通过多次“进入”同一教学内容将能达到对该知识内容比较全面而深入的掌握。这种多次进入，绝不是像传统教学中那样，只是为巩固一般的知识、技能而实施的简单重复。这里的每次进人都有不同的学习目的，都有不同的问题侧重点。因此多次进入的结果，绝不仅仅是对同一知识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与认识上的飞跃。

随机进入教学主要包括以下几个环节：

(1)呈现基本情境——向学生呈现与当前学习主题的基本内容相关的情境。

(2)随机进入学习——取决于学生“随机进入”学习所选择的内容，而呈现与当前学习主题的不同侧面特性相关联的情境。在此过程中教师应注意发展学生的自主学习能力，使学生逐步学会自己学习。

(3)小组协作学习——围绕呈现不同侧面的情境所获得的认识展开小组讨论。在讨论中，每个学生的观点在和其他学生以及教师一起建立的社会协商环境中受到考察、评论，同时每个学生也对别人的观点、看法进行思考并做出反映。’

(4)学习效果评价——包括自我评价与小组评价，评价内容包括：①自主学习能力；②对小组协作学习所做出的贡献；③是否完成对所学知识的意义建构。

二、建构主义学习理论指导下的化学课堂教学

化学教学具有三大特殊性：以观察和实验为基础；以形成化学概念和掌握知识结构为中心；以化学教学紧密联系实际为原则。这就要求教师充分发挥学生学习的自主性，引导学生主动发现问题，主动收集、分析有关信息和资料，主动构建化学概念和化学规律，这正是建构主义学习理论的核心。因此，建构主义学习理论为化学教学提供了理论指导。

(一)化学教学方法变革

在教学方法上教师应以建构主义学习理论为指导，采用诸如：围绕事先确定的学习主题建立一个相关的概念框架去学习(支架式教学法)，或根据事先确定的学习主题在相关的实际情境中去选定某个典型的真实事件或真实问题，围绕该问题展开进一步学习(抛锚式教学法)，或从不同侧面、不同角度表现学习主题的多种情境，以便供学生在自主探索过程中随意进入其中任一种情境去学习(随机进入教学法)等各种教学方法，来促成学生主动建构的发生。例如采用支架式教学进行《强弱电解质和弱电解质》内容的教学，为使学生较好掌握强电解质和弱电解质的概念，设计了以电解质水溶液的导电能力作为学习主题，即强电解质和弱电解质。首先将有关概念，如电解质、电解质的电离等概念作为预备知识，由学生总结归纳，然后让学生进行电解质水溶液的导电实验，探讨不同的电解质水溶液的导电情况，记录各种条件下的实验数据，教师在其中起引导作用，最后让学生分组对实验数据进行整理、分析、讨论，抽象出强电解质和弱电解质的概念。在讲述《原电池》的内容时，可采取抛锚式教学法。开始时，教师可以向学生演示这样一个实验：在一瓣橘子上相隔0．5cm分别插入一小段铜片和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接触耳机的两极，让学生听声音，然后展示干电池、纽扣电池等，引出课题《原电池》。这就是所谓的“抛锚”。然后直接告诉学生上述装置能产生电能，并提出问题：电能是怎样产生的呢?什么是原电池?但不直接给出原电池的装置，也不告诉学生原电池是由化学能转变为电能的一种装置。这就是所谓的“抛锚”。创设了这样一个情境后，让学生亲自动手做几个实验，学生完成实验后，教师让学生复述实验现象，教师作评价，将学生实验结果为素材，再创设问题情景，这些现象的出现是为什么呢?解释产生这些现象的原因。师生共同讨论分析，得出原电池原理。

(二)从学生已有的知识经验出发

在正式的科学学习之前，学生已经具有了一定的经验，形成了自己的看法，即使有些问题他们还没有接触过，没有现成的经验，当问题呈现在他们面前时，往往也可以基于相关或自以为相关的经验，依靠已具备的认知能力，力图形成对问题的某种解释，这种解释并不一定合理，但也并不都是胡乱猜测，而是从他们的经验背景出发推出的合乎逻辑的假设。教师在教学之前应认真考虑学生先前的知识经验，使要学习的科学知识落在学生可能的建构区范围之内，并与学生的经验紧密结合，只有这样，才能引导学生将新知识与已有知识经验联系起来，引起学生有意义的学习，不断丰富、发展和改造自己的理解。例如学习“化学反应中的能量变化”时，学生都有各自对能量的认识：钻木取火、水电站、风力发电、火力发电、森林着火、核能等。因此，在教学时首先提出问题：当今世界上使用最广的能源是哪种能源?你身边接触到的最为常见的能源是什么样的能源?接着让学生亲自实验：点燃酒精、煤油、汽油等液体燃料，感觉火焰的温度；向盛有锌粒的试管中加入稀硫酸，感觉反应的热效应等。再让学生小组讨论，通过学生在生活中经历的各种能量变化的例子，引导学生对“化学反应中的能量变化”这一知识的意义建构，得出“化学反应释放出的能量是当今世界上最重要的能源”；“化学反应中的能量变化，主要集中在热量问题上”的结论。

(三)重视创设良好的学习情境

建构主义学习理论认为，学是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的，学习情景实质上是一种优化的、特定的学习环境。在实际情境下或通过多媒体创设的接近实际的情境下进行学习，可以利用生动、直观的形象有效地激发联想，唤醒长期记忆中有关的知识、经验或表象，从而使学生能利用自己原有认知结构中的有关知识与经验去同化当前学习到的新知识，赋予新知识以某种意义；如果原有知识与经验不能同化新知识，则要引起“顺应”过程，即对原有认知结构进行改造与重组。学习情境的创设，有利于激发学生的学习兴趣，有利于学生理解和应用知识以及学生探究能力的发展。对于化学这门学科，其内容有严谨结构，化学的现象和规律源于生活，应从生活实际出发。这就要求创设有丰富资源的学习环境，包含许多不同情境的应用实例和有关的信息资料，以便学生根据自己的兴趣、爱好去主动发现、主动探索。要创设与既定目标相符合的学习情境，首先要选择适当的素材，然后设计恰当的呈现方式。教师在化学教学活动中应注意通过生动具体的事实或问题来呈现学习情境。其中包括日常生活中与所学内容有关的物品、现象、事件和经验，与化学有关的社会热点问题，工农业生产问题以及能体现化学与社会、经济、人类文明发展有关的事实和材料，还有重要的化学史实、发明发现的故事等；通过化学实验可以创设许多真实、生动、直观而又富于启发性的学习情境，使学生通过动手、动脑的有机结合获得全面的发展；同时可以充分利用多媒体技术创设真实情境，如果再与仿真技术相结合，则能产生身临其境的逼真效果。例如《元素周期表》的教学，为创设理解元素周期律的教学环境，首先提出思考题：如何利用元素周期表判断元素金属性与非金属性的强弱?怎样通过实验归纳得出规律?激发学生的求知欲。教学中让学生自己动手实验，从同周期元素和同主族元素两方向进行研究。让学生观察实验现象，做好记录。引导学生边观察，边思考，边发现问题，解决问题，并根据实验记录加以分析、归纳和总结，如有条件还可以运用多媒体作动态演示，帮助学生从中得出同周期元素与同主族元素的结构、位置与金属性、非金属性变化的关系的结论。公务员之家:

(四)重视互动的学习方式

建构主义理论认为知识是个体与他人经由磋商并达成一致的社会建构。因此科学的学习必须通过对话、沟通的方式，大家提出不同看法以刺激个体反省思考，在相互质疑辩证的过程中，以种种不同的方法解决问题，澄清所生的疑虑，逐渐形成正式的科学知识。例如“元素周期律”这一内容是中学化学教学的重点，也是难点。在组织协作式学习时，教师先提出学习提纲：(1)研究元素及其化合物知识要从哪儿人手?(2)什么叫原子序数?原子序数与核电荷有什么关系?(3)画出l——2、3——lO、1l——l8号元素的原子结构示意图，分析原子核外电子层数和最外层电子数的变化有什么规律。(4)原子半径的变化有什么规律?元素主要化合价的变化有什么规律?(5)元索性质的变化与原子序数有什么联系?(6)是什么因素直接决定原子半径、元素化合价等元素性质的变化的?然后以小组为单位进行自主学习，阅读教材，查阅资料。在此基础上开始小组讨论、协商，教师要注意启发诱导学生自己去发现规律、自己去纠正和补充错误的或片面的认识。最后由教师组织全班进行交流，并进行归纳、总结，由整个学习群体共同完成对所学知识的意义建构。

总之，建构主义学习理论对教育教学实践具有一定的指导意义，它不仅促使教师去反省过去那种只注重知识传授的传统教学方式，同时也使学生不再只是盲目地接受现成的知识，更能培养他们的创新精神和解决问题的能力，使学习者以自己的方式建构对于客观事物的理解，通过合作交流，在共享集体思维成果的基础上最终完成对所学知识意义的完整建构。