高中物理多元表征網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

1、高中物理多元表征網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用江蘇省鎮(zhèn)江市諫壁中學(xué)（212006） 郭寶海摘要 多元表征網(wǎng)絡(luò)課程是建立在多元表征理論基礎(chǔ)之上，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的豐富資源，運(yùn)用超級(jí)鏈接手段，從不同側(cè)面、不同角度來(lái)展示各個(gè)概念與其它概念之間的細(xì)致的多維關(guān)系，從而讓學(xué)生全方位地理解概念的自主學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)課程。我校設(shè)計(jì)的多元表征網(wǎng)絡(luò)課程為學(xué)生提供了個(gè)性化學(xué)習(xí)的環(huán)境，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；有助于高三學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)體系，加深知識(shí)的理解，形成豐富的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)；有助于交互式合作學(xué)習(xí)的開展，從而推動(dòng)新課程的全面實(shí)施。關(guān)鍵詞 多元表征 網(wǎng)絡(luò)課程 物理 概念近年來(lái),以網(wǎng)絡(luò)化為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)，為學(xué)習(xí)者提供了豐富的數(shù)字化學(xué)

2、習(xí)資源,改變了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式,促進(jìn)了教育觀念、內(nèi)容和方法的變革。本人結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，運(yùn)用多元表征教學(xué)理論，設(shè)計(jì)出的網(wǎng)絡(luò)課程，在提高高三物理復(fù)習(xí)效率方面，收到了明顯效果。下面作一介紹，供大家參考。 一多元表征教學(xué)的內(nèi)涵布魯納認(rèn)為，學(xué)科內(nèi)部有一套基本結(jié)構(gòu)，這個(gè)基本結(jié)構(gòu)是指學(xué)科的基本概念和基本原則，它們反映了事物之間的聯(lián)系或規(guī)律性。掌握了學(xué)科基本結(jié)構(gòu)，就能更好地掌握整個(gè)學(xué)科。然而，從事一線教學(xué)的物理教師都有這樣的同感，盡管學(xué)生對(duì)物理學(xué)的概念、原理、規(guī)律及其基本結(jié)構(gòu)爛熟于心，但一遇到解決實(shí)際問(wèn)題仍覺(jué)得難以下手。運(yùn)動(dòng)學(xué)1直線運(yùn)動(dòng)2曲線運(yùn)動(dòng)（1）勻速直線運(yùn)動(dòng)（2）勻變速直線運(yùn)動(dòng)（3）變加速直線運(yùn)動(dòng)（例：彈

3、簧振子）（1）平拋運(yùn)動(dòng)（2）勻速圓周運(yùn)動(dòng)（3）變速圓周運(yùn)動(dòng)（例：?jiǎn)螖[）圖1實(shí)際上，事物之間的聯(lián)系是相當(dāng)復(fù)雜的，學(xué)科知識(shí)間除了具有“學(xué)科基本結(jié)構(gòu)”這個(gè)結(jié)構(gòu)良好的聯(lián)系外，還具有更加復(fù)雜的、結(jié)構(gòu)不良的細(xì)致聯(lián)系。例如，高中物理運(yùn)動(dòng)學(xué)部分的學(xué)科基本結(jié)構(gòu)如下(圖1)：我們知道，實(shí)際的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題總是伴隨著各種復(fù)雜的情景出現(xiàn)的，是和各種性質(zhì)的力、動(dòng)量、能量相互交叉的綜合問(wèn)題。例如，以上基本結(jié)構(gòu)中的各種運(yùn)動(dòng)，從力的角度進(jìn)行分析，又可包括：在重力、摩擦力、彈力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、分子力以及各種性質(zhì)的力共同作用下的運(yùn)動(dòng)。而其中，電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力又將力學(xué)與電磁學(xué)知識(shí)緊密聯(lián)系了起來(lái)，分子力又將力學(xué)知識(shí)和熱學(xué)知識(shí)相聯(lián)系，這都形

4、成了知識(shí)間的跨越式的連接；在力學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，加速度a將運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)相聯(lián)系，速度V將動(dòng)量和動(dòng)能相聯(lián)系，這又使力學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)呈現(xiàn)非線性和多元的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。要解決這樣的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，學(xué)生僅僅掌握運(yùn)動(dòng)的類型及相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。多元表征教學(xué)就是在布魯納的學(xué)科基本結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)上，在教學(xué)中除了呈現(xiàn)學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)外，還要展示各個(gè)概念與其它概念間的細(xì)致復(fù)雜的多維度關(guān)系，以此完成對(duì)相關(guān)知識(shí)體系的教學(xué)，從而既增強(qiáng)對(duì)該概念自身的理解，又增強(qiáng)對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)整體的理解。例如，對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的理解，除了從運(yùn)動(dòng)規(guī)律上進(jìn)行分析，我們還要讓學(xué)生從力的角度、能量的角度、動(dòng)量變化的角度進(jìn)行分析；除了在重力場(chǎng)中研究物體的平拋運(yùn)動(dòng)，我們

5、還要讓學(xué)生研究電場(chǎng)及混合場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)等等。二高中物理多元表征網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)由以上的分析我們看到，在組織高三物理復(fù)習(xí)這樣的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的教學(xué)時(shí)，必須對(duì)概念進(jìn)行多元表征和多情境教學(xué)，才有可能真正改善對(duì)物理概念的掌握和遷移。這在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中是很難做到的。而具有非線性特征的超文本正是適用于這種教學(xué)組織策略的理想學(xué)習(xí)與教學(xué)媒介。作者運(yùn)用FrontPage這一簡(jiǎn)易的網(wǎng)頁(yè)制作工具，以物體的運(yùn)動(dòng)為經(jīng)線，把一個(gè)概念與其他多個(gè)概念、原理、規(guī)律及相關(guān)的例題和背景資料等，通過(guò)超級(jí)鏈接構(gòu)成極其豐富的高中物理的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。這樣的網(wǎng)絡(luò)，不僅展示了每一個(gè)概念的不同側(cè)面，而且有多個(gè)代表不同情境的案例來(lái)加強(qiáng)概念的理解、遷移和運(yùn)

6、用。具體設(shè)計(jì)如下。1基本結(jié)構(gòu)網(wǎng)頁(yè)的設(shè)計(jì)高中物理的傳統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)是：力、電、熱、光、原子物理等，這種板塊結(jié)構(gòu)界線明顯，脈絡(luò)清楚，但知識(shí)相互隔離，不利于高三學(xué)生從整體上把握知識(shí)并加以綜合運(yùn)用。為了克服這種缺陷，我們依據(jù)“物理學(xué)是研究物體運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律的科學(xué)”這一基本任務(wù)，在實(shí)際的網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)中以物體的運(yùn)動(dòng)類型為基本結(jié)構(gòu)。由于各種運(yùn)動(dòng)都是學(xué)生在日常生活中經(jīng)常見到的，因而，做出的基本結(jié)構(gòu)網(wǎng)頁(yè)也就比較具體和親切，如前面圖1所示。 2概念的多元表征網(wǎng)頁(yè)的設(shè)計(jì) 在學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)圖上，將其中的重要概念設(shè)置為超級(jí)鏈接，用以對(duì)單個(gè)概念和運(yùn)動(dòng)形式的展開，如圖1。點(diǎn)擊某個(gè)鏈接，就彈出此概念和運(yùn)動(dòng)形式的多元表征頁(yè)面，在頁(yè)面內(nèi)將

7、呈現(xiàn)出表征此概念的相關(guān)概念和運(yùn)動(dòng)形式的頁(yè)面鏈接和例題頁(yè)面的鏈接。例如基本結(jié)構(gòu)網(wǎng)頁(yè)中“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”超鏈接到的對(duì)此進(jìn)行多元表征的網(wǎng)頁(yè)頁(yè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)線速度 角速度周期 頻率向心加速度向心力 速度 天體運(yùn)動(dòng) 動(dòng)能 動(dòng)量 功率 典型例題皮帶傳動(dòng) 同軸運(yùn)動(dòng) 典型例題轉(zhuǎn)速 典型例題轉(zhuǎn)速 運(yùn)動(dòng)的合成和分解 典型例題萬(wàn)有引力 庫(kù)侖力 洛侖茲力 復(fù)合場(chǎng) 典型例題更多鏈接圖2功 功率面可以如圖2所示。 此處設(shè)計(jì)“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”的多元表征頁(yè)面的依據(jù)正是：將概念的不同側(cè)面集中展現(xiàn)，將知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中概念與相關(guān)概念相連接，概念與相關(guān)情景相連接，讓學(xué)生多側(cè)面、多角度、全方位地理解概念。因?yàn)橐芎玫乩斫鈩蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，就一定要把握

8、好線速度、角速度、向心加速度、向心力等概念。這些概念有的反映了勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性質(zhì)，有的是它的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，有的則是它的功能變化關(guān)系，而有的則是特殊條件下的運(yùn)動(dòng)特征。我們掌握了這些知識(shí)才能對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)有一個(gè)比較全面的了解，也只有建立了這種較全面的了解，才有可能通過(guò)它將那些與之相連的多個(gè)概念聯(lián)系在一起，使知識(shí)的運(yùn)用更加通暢，增強(qiáng)知識(shí)遷移至其他領(lǐng)域的能力。在網(wǎng)頁(yè)中，每個(gè)概念后面標(biāo)出的是與此概念或規(guī)律相關(guān)的知識(shí)鏈接，這些鏈接的作用就是幫助學(xué)生理解概念或進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)。例如，要學(xué)習(xí)“線速度”可以先點(diǎn)擊“速度”進(jìn)入速度網(wǎng)頁(yè)學(xué)習(xí)，然后再點(diǎn)擊“線速度”進(jìn)入該網(wǎng)頁(yè)學(xué)習(xí)。如果還想進(jìn)一步理解與線速度相關(guān)的問(wèn)題，

9、可點(diǎn)擊后面的“天體運(yùn)動(dòng)”、“動(dòng)能”繼續(xù)學(xué)習(xí)。 頁(yè)面中的“典型例題”是相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際問(wèn)題中的主要應(yīng)用。“更多鏈接”則提供勻速圓周運(yùn)動(dòng)的背景材料及其在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的相關(guān)信息。3例題頁(yè)面的設(shè)計(jì)在例題網(wǎng)頁(yè)中我們要將典型例題展開細(xì)化，確定其中的核心知識(shí)點(diǎn)和主要知識(shí)點(diǎn)，分析此情境中特定的概念間的鏈接和本例題的類型簡(jiǎn)介，并用單獨(dú)的頁(yè)面呈現(xiàn)展開的例題和解答。如下面的例題頁(yè)面（見圖3）。例題：在勇氣號(hào)火星探測(cè)器著陸的最后階段，著陸器降落到火星表面上，再經(jīng)過(guò)多次彈跳才停下來(lái)，假設(shè)著陸器第一次落到火星表面彈起后，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)高度為h，速度方向是水平的，速度大小為v0，求它第二次落到火星表面時(shí)速度的大小，

10、計(jì)算時(shí)不計(jì)火星大氣阻力。已知火星的一個(gè)衛(wèi)星的圓軌道的半徑為r，周期為T?；鹦强梢暈榘霃綖閞0的均勻球體。 （2004福建、浙江高考理科綜合題）考查知識(shí)：本題所包含的主要知識(shí)點(diǎn)有：天體表面的重力加速度、圓周運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力定律、牛頓第二定律、機(jī)械能守恒定律。 方法指南：本題主要運(yùn)用類比法，把火星表面與地球表面進(jìn)行類比。參考解答 還想試試，請(qǐng)點(diǎn)擊 更多 圖3 頁(yè)面中顯示的主要知識(shí)點(diǎn)都采用了超級(jí)鏈接，學(xué)習(xí)者只要點(diǎn)擊想要學(xué)習(xí)的主要知識(shí)點(diǎn)，就可以方便地打開相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)網(wǎng)頁(yè)，進(jìn)行詳細(xì)地學(xué)習(xí)。另外，頁(yè)面中設(shè)置了本題的主要方法簡(jiǎn)介，學(xué)習(xí)者若想全面了解和掌握這一方法，可點(diǎn)擊主要方法的超級(jí)鏈接，打開這一方法的詳細(xì)信

11、息和應(yīng)用案例網(wǎng)頁(yè)。例題網(wǎng)頁(yè)還給學(xué)習(xí)者留下了獨(dú)立思考分析的空間，在自己解答完成后，可點(diǎn)擊“參考解答”鏈接到解題網(wǎng)頁(yè)。為了提高學(xué)生舉一反三的能力，我們把與例題同類題型（知識(shí)點(diǎn)相同或解題方法相同）的習(xí)題放在一個(gè)網(wǎng)頁(yè)中，然后與本道例題之間建立起超級(jí)鏈接，學(xué)生只要點(diǎn)擊“更多”便可進(jìn)入同類題型的網(wǎng)頁(yè)，進(jìn)行知識(shí)拓展和遷移方面的訓(xùn)練，非常方便。 以上多維度交叉表征的頁(yè)面設(shè)計(jì)，使高中物理的每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)和主要方法都構(gòu)建在物理知識(shí)體系之內(nèi)，并且有大量的應(yīng)用實(shí)例的支持。除此之外，學(xué)習(xí)者若遇到問(wèn)題還可通過(guò)提交表單或進(jìn)入討論站點(diǎn)尋求幫助。三效果與體會(huì) 自2003年開始，我們結(jié)合學(xué)校的軟硬件條件，每年在高三部分班級(jí)進(jìn)行多元

12、表征網(wǎng)絡(luò)課程優(yōu)化高三物理復(fù)習(xí)的試驗(yàn)，以下是試驗(yàn)班級(jí)與對(duì)比班級(jí)的高考成績(jī)對(duì)照：2003屆2004屆班級(jí)高考均分班級(jí)高考均分試驗(yàn)班級(jí)高三（8）理生班96.3試驗(yàn)班級(jí)高三（9）理生班84.6對(duì)比班級(jí)高三（4）理生班77.8對(duì)比班級(jí)高三（7）理生班72.1對(duì)比班級(jí)高三（5）理生班74.5對(duì)比班級(jí)高三（8）理生班73.4從表中我們可以看出，實(shí)驗(yàn)班級(jí)的高考成績(jī)明顯高于普通班級(jí)。實(shí)踐中我們還發(fā)現(xiàn)，在原來(lái)基礎(chǔ)相同的條件下，經(jīng)過(guò)一年的時(shí)間，試驗(yàn)班級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力明顯高于對(duì)比班級(jí)。為此我們對(duì)多元表征網(wǎng)絡(luò)課程的運(yùn)用有以下幾點(diǎn)體會(huì)：1多元表征網(wǎng)絡(luò)課程有利于學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)體系，加深對(duì)物理知識(shí)的理解，形成豐

13、富的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。高考物理復(fù)習(xí)內(nèi)容面廣量大，與科技、生產(chǎn)、生活聯(lián)系眾多。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，由于時(shí)空較小，再加上教師表達(dá)的維度單一，一定程度上限制了學(xué)生思維能力的發(fā)展。多元表征網(wǎng)絡(luò)課程可以充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的豐富空間和資源，通過(guò)對(duì)物理概念的多元分析以及多維度的情景鏈接，便于學(xué)生形成概念、原理、規(guī)律、案例相互交織、條分縷析的物理知識(shí)體系，掌握知識(shí)的來(lái)龍去脈。2多元表征網(wǎng)絡(luò)課程為學(xué)生提供了個(gè)性化學(xué)習(xí)的環(huán)境，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，做好提優(yōu)補(bǔ)差工作。學(xué)生進(jìn)入高三，學(xué)習(xí)水平參差不齊，且由于各種原因，個(gè)體之間的差距會(huì)越來(lái)越大。網(wǎng)絡(luò)課程克服了傳統(tǒng)教學(xué)一刀切的弊端，使因材施教真正成為了可能。學(xué)生可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)使用電腦學(xué)習(xí)自己想學(xué)的內(nèi)容。在網(wǎng)絡(luò)課程中，學(xué)生重復(fù)