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从物理实验形成物理概念
作者:潘瑶珍 来源:现代中小学教育 点击:39717次 评论:0
     

V图形( Vee Diagramming)是由Bob Gowin在1977年开发出来的。是一种简单的启发式工具,可以阐明关于知识的本质和科学观察中知识形成过程的关键概念。V形图允许学生在学习中对自然现象或事物做出自己的思考。从而帮助学习者学习知识是如何形成和重构的。

 

利用V形图探索物理实验过程,可以协助学生在建构主义学习的框架内,有序地开展所进行的实验,说明物理知识的背景。让学生自我检视怎样利用已有知识、理论、理念、原理来观看和了解物理世界,并形成和重构这些概念和知识,探索新的问题。

 

一、V形图的构成

 

V形图主要由事件关键概念、概念名词、焦点问题、记录、数据转换、结论,评价等部分组成,其排布如下图1所示。图1中所示箭头的方向表明了阅读V形图的顺序。左边的部分称为对科学家关键概念的“我的理解”(概念部分)。右边的部分称为“我的行动”(方法部分)一一包括观察和总结的陈述。

 

事件(event):“我的理解”和“我的行动”相交叉的那一点(V形图的最尖端)就是学习者将学习或观察的事件,事件就是问题任务,每一件事都是围绕它而展开的。

 

 

关键思想( key ideas):当观察事件时,学习者会问自己:“我对这件事知道什么?”和“科学家或专家对这一事件是如何说的?”也就是说,“最关键的观点是什么”。“关键思想”写在“我的理解”的下面,因为这些思想将指引学习者对这一事件的学习。

 

概念(concept):观察事件时,学习者会问自己:“什么概念是与这一事件有联系的?”和“科学家和专家对这一事件有哪些概念”,“概念”也放在“我的理解”这一边并排列在关键思想的下边。

 

焦点问题(focus question):知道事件的关键思想和概念以后,学习者可以提出关于这一事件的焦点问题,“焦点问题”放在V形图的开口处。

 

记录(records):建立步骤和开展观察,学习者可以观察研究的结果,然后在“我的行动”这边系统地记录与事件直接有关的观察。

 

数据转换(transformation of data):学习者在观察中获得的结果有时可以非常容易地通过表格或是图形来组织,称为“数据的转换”。它们直接写在记录的上面,因为学习者可以从观察的记录结果中推出结果。表格或是图形是为了交流而把它们转换成简洁的形式。

 

结论(knowledge claims):学习者可以在观察中获得什么结论呢?结论描述了与V形图左边的专家们的关键思想( key ideas)一致的知识。通常学习者要用自己的语言来表达这些知识,这些结论是属于学习者自己获得的。教师在引导学习者解释结论中的关键概念时要注意用科学的语言,结论放在V形图右边数据转换的上面。

 

价值判断(value claims):观察或研究的价值是什么一一对教师或是对学习,价值判断放在V形图右边结论的上面。

 

V形图中所有的部分都必须是相互关联的。并且是围绕着事件或是焦点问题而展开的。最后,学习者要确定在V形图中己经对焦点问题做出了回答。   

二、V形图的制作

 

V形图的制作比较简单,一般在实验过程中,一边做实验一边就可以依序制作V形图。实验完成,V形图的制作也就完成。以“从磁场中产生感应电流”为例,来说明V形图制作的方法。

 

步骤1  选择一个事件或是问题情景:从磁场中产生感应电流。   

 

步骤2  学习者可以按照自己的想法来做,或是参考有关科学活动的书籍,在标题“事件”的下面列出过程:

 

1. 事件

 

在一个闭合线圈中来回移动条形磁铁,闭合线圈的终端与电流计相连。然后磁铁不动,上下移动线圈。两种情形进行多次观察。

 

步骤3  在V形图的左边写出关键思想,对于电磁感应了解了哪些内容?对于这一事件有哪些知识是最关键的,可以查阅相关的书籍或是网络,总结得到的信息并将它们写在V形图左边“关键思想”的下面:

 

2. 关键思想

 

当条形磁铁插入线圈时,可以产生感应电压。简中一地将条形磁铁移进或移出线圈时,在线圈中可以产生流动的电流。这一现象被称为电磁感应。

 

步骤4  在V形图左边“关键思想”下,在“概念”一栏中列出所有的“概念名词”(思考的问题:对于电磁感应知道哪些“概念名词”;从阅读的有关电磁感应的文献中可以挑出哪些概念名词;对事件有意义的关键概念是什么:  

 

   3. 概念

 

导线,线圈,条形磁铁,电流计,感应,电流,电荷,磁,场。

 

步骤5  制作概念图。在空白纸上画一个足够大的“V”,形,将事件的“关键思想”,和“概念”都写在“V”,形图中的相应位置。

 

步骤6  列出焦点问题。在关于关键思想以及电磁感应(事件)的概念的基础上,要展开观察或是学习这一事件,最重要的问题是什么?在V形图中“焦点问题”的标题下写下这一问题:

 

4. 焦焦点问题:

 

磁铁如何产生电流?

 

步骤7  记录观察。当开展电磁感应的实验时,观察到什么?用自己的语言来描述,写在“记录”一栏中。观察必须包括所描述的每一种具体的情形:

 

5. 记录

 

步骤8  数据转换。能简化记录吗?

 

6. 数据转换磁铁的移动产生了电流,它可以由电流计检测得到;同样,线圈的移动一也产生了电流。

     步骤9   得出结论。在电磁感应实验的观察中可以得到什么结论。在V形图右侧“结论”标题下写下结论:

 

7. 结论

 

  线圈和磁铁相对运动时产生电流。

 

  步骤10  写出价值判断(value claims)。做电磁感应的活动有价值吗——对教师或是对学习者?在V形图右边“价值判断”的标题下写出这一活动的价值:

 

  8. 价值判断

 

  这一活动让我明白了电和磁之间的关系。

 

这样,一个V形图的制作就完成了(如图2所示),完成了用另一种新的方式呈现知识的过程。通过提问与回答焦点问题,学习者深入探究了科学家建立的关于电磁感应理论的概念系统。

 

三、V形图在物理实验教学中的应用

 

 一般的,V形图集中研究某一特定问题,故对于学生实验探究活动的开展非常有帮助。尤其适合那些缺乏语言与文字表达能力的学生。通过制作V形图,展示了获得知识,技能和情感态度价值观的过程与方法。

 

1.  V形图作为一种有意义的学习策略

 

在V形图的制作过程中。学习者学习用另一种方式呈现知识的过程与方法。学会了如何在物理实验中通过观察事件和物体回答问题——“如何”(原则)和“为什么”(理论),从而建构知识。随着学习过程的深入,将新的物理概念加入到原有的概念结构中。学习者可以看到这些新的知识是如何与旧的知识整合起来的,先前的概念是如何得到扩展、加深或是验证的。

 

制作V形图的过程是一个可视化语言的加工过程。鼓励学生运用布卢姆( B1oom)认知领域中知道、领会、运用、分析、综合和评价六类水平的学习,培养学习者逐步深入地思考物理问题的能力,观察和记录的能力,以及加工、组织信息和分析新的信息的能力,发展学习者逻辑思维的能力。有关研究表明:一旦学习者生成了一张V形图,则实验的过程与步骤、实施的结果都将在学习者的记忆中保持更长的时间。

 

V形图作为一种学习策略,不仅能促进学习者进行有意义学习,还能为学习者提供合作学习的平台,促进学生进行对话与合作。V形图制作过程中,学习者往往需要相互之间交流对概念的理解。实验过程中,需要完成实验活动的开展及其观察与记录,要完成数据的分析与转换,学习者经常形成学习小组完成V形图的制作;V形图完成以后,在班级同学而前展示自己的V形图,可以发现实验过程、实验结果的错误之处。由此,大大促进了学习者之间的对话、交流与合作。   

 

2. V形图作为一种评价工具

 

许多学者认识到了教学与评价相结合的重要性。沙沃森(Shavelson)等人指出:“如果概念图被纳入课程内的话。那么这样的结合就形成了。”

 

学生在物理学习过程中完成的V形图反映了学习者的认知结构。反映了学习者获得知识,形成物理概念的过程与方法。并且呈现了学习者通过学习获得的情感、态度和价值观。因此,V形图是一种非常有效的评价工具,与科学课程三维目标(即知识与技能,过程与方法,情感态度价值观)的评价是一致的。

 

V形图在西方中小学科学教学中已被广泛地应用。它作为一种有效的学习策略和评价工具,在科学实验探究学习中有着独特的优势。V形图尤其适合通过实验而形成概念的方式,而这正是物理概念形成的重要途径和方法。因此,研究V形图在物理概念教学中的应用具有更重要的意义和更大的价值。

 

更新:2006/10/8 8:49:38 编辑:fengyefy
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