物理教材改革研究的論文
建構主義是當代西方流行的教育理念.它已成為國際科學教育改革的主流理論.20世紀90年代以來，它對世界範圍內的課程與教學改革產生了重要影響.對我國在20世紀末啟動的基礎教育課程改革，有重要的指導意義.有20年教材改革和研究的《物理通報》不失時機地投入了這場基礎課程教育改革，積極參與了初、高中教材的編寫工作.我們有幸應邀參加了由《物理通報》主持的這一編寫任務.在近兩年的編寫實踐中，感到如能對建構主義理論有一定的認識，會有助於我們對《物理課程標準》的理解，更好地在教材的編寫中貫徹《物理課程標準》的精神，把教材的編寫工作做得更好，下面說一下我們的體會.
1建構主義強調學習的自主性
建構主義認為，學生獲得知識應當有一個過程，這個過程猶如他的機體吸收營養，只有他自己才能完成，別人是不可能替代的.別的學生能幫他做習題、寫作文，但他本人不會因此而獲得知識；教師可以講解、答疑和指導，但也必須透過學生有意義的自我活動，才能完成獲得知識過程.
建構主義的這個觀點確定了學生在教學過程中的地位，學生是主體.教師在教學中只能起指導和組織作用.教學的過程不應當是學生跟著老師轉，而應當是教師如何在教學上調動和發揮學生的主動性，創造條件做好服務工作.教育從本質上講是認知個體在一定環境中的自我發展，真正意義上的教育是“自我”教育，是最終只決定一個自變數的函式.
普通高中《物理課程標準》的課程基本理念中就明確提出：“應促進學生自主學習，讓學生積極參與、樂於探究、勇於實驗、勤于思考”，“幫助學生學習物理知識與技能”.這裡的“促進自主學習”，表明了學生是學習的主體，教材、教師等只能對“主體”起到“促進”的作用，只有主體能“積極”、“樂於”、“勇於”和“勤於”進行有意義的活動，才能獲得“知識與技能”.
《物理通報》編寫的物理教材中，精心設計了觀察、思考、推理、猜想、測量、計算、製作、上網和社會調查等多種學生的自主性活動，從教材的結構就促使學生處於自主學習的地位而成為學習的主體.在初中教材中，就有“我的設計”、“我的製作”、“自我評價”等多種自主性活動；在高中教材的第一個模組的第一章中就有學生要參與的各種活動30多個.
2建構主義認為主體的認知過程是一個新知識結構的構建過程
建構主義認為，在基礎教育中，認知主體在獲得新知識前，已有的經驗和知識就構成了學生自己原有的認知結構，這是他能獲得新知識的基礎.當他遇到新的情況時，會用這個認知結構與新情況發生聯絡，用這個結構去認同（應順、適應、平衡）新的知識，逐步建構新的認知結構.這是建構主義確認的主體的認知過程，這就是所謂的“建構”.
按照這種觀點，學生原有的認知結構對於他學習新東西是非常重要的，影響學生學習最重要的因素就是學生已經知道了什麼.每個人的知識，都是在自己原有的知識、經驗的基礎上慢慢地構建起來的，無論是正確的還是錯誤的，都只有這樣一個途徑.
因此，學生具備一個好的認知結構對於他獲得新知識是非常重要的.一個良好的認知結構應當具備三個條件：儲存的資訊量大；有序化程度高；開放性好.一個學生在學習某一物理教材之前，他腦子裡原有的物理知識內容及其組合，就構成了關於物理的認知結構，是學習這本新教材的起點，也是他個人認知結構的一部分.
中學物理普遍反映難學，一方面可能是學科本身的原因，它不會像小說、電影那樣直接對人的情感和感官產生共鳴或衝擊，很快把人吸引住.因為物理學的魅力和美麗要透過學習者的努力（對有些人可能是煩惱）才能看到.另一方面是教材的原因，傳統的教材普遍缺乏學生的活動.老師講，學生記，單一的教學方法，扼殺了學生學習的主動性.還有一個重要原因是教師在教學活動中忽視了對學生原有的物理認知結構的研究，未把這個結構作為教學的起點，而這個結構恰恰是決定學生學習效率最直接和最重要的因素.
《物理課程標準》的基本理念第二條中就指出“應重視全體學生的共同基礎，同時應針對學生的興趣、發展潛能和今後的職業需求，設計供學生選擇的物理課程模組，以滿足不同學生的學習需求，促進學生自覺地、富有個性地學習.”這條基本理念首先就注意到了全體學生的共同的認知結構；其次是考慮到不同型別的學生由於各種不同原因而形成的不同認知結構，可以選擇不同的物理模組進行學習.在內容的選擇上，提出了“要精選學生終身學習必備的基礎知識與技能”，就是為了給學生構建一個良好的物理認知結構.
《物理通報》編寫的物理教材中，非常重視學生原有的物理認知結構，強調初、高中物理知識的銜接.差不多在每節教材的開始，精心設計了各種情景，這些情景透過一些現象和提問，來啟用學生已經具備的知識和經歷，引起學生的好奇心和求知慾，並把它與即將要學的新知識聯絡起來.
在教材編寫中，為滿足不同學生的學習要求，除了考慮各模組應有的不同特點外，在同一模組中，還設有“小資料”、“課外閱覽”、“物理線上”、“發展空間”等學生活動欄目，充分滿足具有不同認知結構的各類學生富有個性的學習.
3建構主義認為學習是主體主動的探究過程
建構主義認為，學生的學習不應當是單純的輸入和接收，而應當是從他原有的認知結構出發，先是對新知識發生質疑，進而產生猜測、思考、觀察、測量、分析等一系列有意義的活動，然後到理解和認同.這個過程是對原有認知結構的調整和改變，是新、舊知識之間雙向互動的相互作用的過程.
這個過程不僅使學生獲得了知識，而且能使學生獲得能力和方法.這對於學生走進現代社會、對於學生的今後發展將是非常重要的.因為學生有了這種能力和方法，就可以按照自己的需要，有了繼續擴充知識的本領，並有可能進行各種創造性的活動.所以建構主義認為，探究問題的過程，要比知道問題的答案重要得多.
一個學生在學校裡應當掌握多少知識？一個教師應當教給學生多少知識？這是一個很難確定的數量.科技的發展和進步讓我們越來越看到，某些知識會過時，某些知識有侷限性，有的專業知識在面世後的頭三年，一半都變了樣.現代科技知識的更新更快，計算機的書籍二三年就更新換代了.經驗表明，任何一個人不可能記住他在學校學過的全部概念、定理、公式等知識.因此，建構主義認為對於飛速變化著的現代社會來說，人的能力往往比他儲存的知識重要得多.
學生在經歷獲得知識的過程中，新、舊知識之間的相互作用的強度會決定認知主體獲得知識的質量.我們可以舉一個例子來說明這個問題.比如，先在一個盒子裡裝上東西，不告訴學生裝的是什麼，而是讓學生透過掂量、晃動、聽聲、測量等各種方法，經歷一個過程，再說出盒子裡可能裝的是什麼東西，並說明他猜測的理由.這個過程對學生會有深刻印象，他對盒子裡究竟裝著什麼，會念念不忘，總要想方設法把這個結論找出來.但如把盒子裡裝了什麼直接告訴學生，學生會覺得意思不大，不會引起他多大的興趣，他的好奇心、探索精神、探究的能力都一概被扼殺了.主體的主動性沒有了，他不能體驗和了解真實世界的豐富與刺激，他不可能進入知識探索者的角色，不能體驗到獲得成功的愉悅.他很快就會忘記盒子裡裝的是什麼.如把盒子裡裝的“東西”當作是“知識”，由於上述兩種情況相互作用過程的強度不同，學生獲取知識的質量顯然有很大的差異.我們也一定會有這樣的經驗：對於某件事情的認識，聽到的不如看到的，而看到的總不如親身經歷的.傳統的教育觀念，主張記憶和背誦，注重的是知識的量.而建構主義教育理念，主張學生經歷過程來獲得知識，重視的是知識的質.學生在學校學習的有限時間裡，不是記住的知識越多越好，而是獲得能從教材上、從老師那兒透過自己的努力，獲得屬於自己的能帶得走的知識.
《物理課程標準》在教科書編寫建議中就明確提出：“高中階段的物理課程要給學生提供必要的科學探究機會，讓學生透過自己的思維、動手實驗、查閱文獻等，體驗探究過程的曲折和樂趣，發展科學探究能力，增強對科學探究的理解.”並提出了“在知識技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個維度上……來構思教學內容和教學活動的'安排”.在教材的編寫上又指出“在內容選擇、呈現方式等方面為科學探究活動的實施創造機會和條件.”
《物理通報》編寫的物理教材，以《物理課程標準》提出的三維教學目標為基礎，確定教材基本結構和內容，重視過程與方法，突出了實驗探究這個欄目，它包括“提出問題、對問題進行猜想、設計實驗方案、選定實驗器材、進行實驗、立表作圖、寫出實驗結論、對實驗結論進行分析”等完整的探索過程.這種探究幾乎每章都有，具有探究性質的各式活動，幾乎每節都有.
4建構主義強調學生之間的合作、交流，調整個人的認識偏差
建構主義認為，雖然建構知識是由認知個體來完成的，但由於認知的經驗和對外部世界理解的不同，原有的認知結構會因人而異，所以必須在建構知識的同時，要與別人討論、協商、合作、競爭，進行多方面的接觸，從而使自己的認識更為準確，更加全面.因此在進行教學設計時要採取多種形式的學習方式，使學生之間發生認知上的接觸和碰撞.在老師的引導下，在對某一問題的探究中，相互交流、討論，促進學生與學生之間、學生與老師之間的合作互動.這樣做，能超越一個學生自我的認識，獲得更準確的理解.這種互助交流的學習，比學生封閉學習，然後進行單一的書面考試重要得多.
在《物理課程標準》教學建議中，就提出“根據內容選擇恰當的形式，進行交流”，並提出“教學中要提供學生當眾交流的機會”，在教學案例的分析中，提倡“集體智慧是學習的共同財富”，而不提倡“學生封閉式地學習”.
《物理通報》編寫的物理教材中，對許多教學內容設定了討論交流的學生活動，在教材的“實驗探究”中，差不多都有“討論交流”這一活動專案.在教材的“活動”欄目中，也大都有學生的“討論交流”.這本教材的使用中，必然會使學生與學生之間以及學生與老師之間出現多種形式的交流活動，從而提高每個學生獲得知識的質量.
現在世界上不少國家都在調整基礎教育的目標，改變人才的培養模式，改變學校教學的方法，企求培養出的新一代的國民，能適應21世紀的社會、科技和經濟發展所必須具備的素質，使學生在未來的社會中具有更強的競爭力.我國當然也不能落後，而教材的改革是基礎教育改革中非常重要的一個方面.相信根據《普通高中物理課程標準(實驗)》編寫的教科書一定能在我國的基礎教育改革中發揮作用，做出貢獻。