基于建构主义的物理课程网络教学.docx
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基于建构主义的物理课程网络教学
基于建构主义的物理课程网络教学
摘要：
由于网络通信技术的飞速发展，网络教学已经成为现代教育技术的一个重要组成部分。
本文从建构主义、物理学和网络教学三个方面出发，阐述了网络教学的理论基础、物理学的学科特点和网络教学的优势。
为达到培养学生的自主学习、独立解决实际问题的能力、培养学生的创新精神和创造能力、使学生全面发展的素质教育目标，就如何进行以建构主义学习理论为指导的物理课程网络教学进行探讨，从而使物理教学更具科学性，帮助教师更合理地掌握和利用合适的教学模式，提高物理课堂的教学效率。
关键词：
建构主义，物理学，物理课程，网络教学，教学模式
一、引言
当人类进入21世纪时，教育应如何迎接知识经济时代、信息时代的挑战呢？
随着多媒体技术和网络通信技术的飞速发展，网络教学已经成为现代教育技术的一个重要组成部分。
当前，以网络课程教育为代表的信息化教育正展现着诱人的前景。
网络教育技术已经成为当前教育界研究的重点课题，并已经在一些高校得到了实践和应用。
在当今教育信息化的浪潮中，网络教学为学生的学习创设了广阔的环境，中小学网络教育将会不断得到重视和发展。
建构主义的兴起，引起了当代教育的一场革命。
信息技术网络教学将网络技术与建构主义理论有机的结合了起来。
在建构主义理论的指导下，运用网络技术进行现代化的物理教学，改变了传统的物理教学模式、教学手段和教学方法，因此，它必会在教学领域中显示其独特的优势。
基础教育新课程理念强调有效开发信息化课程资源，充分利用网络探索新的教学方法，利用情境、协作、会话及网络信息等学习环境来充分发挥学生学习的主动性、积极性和创新精神。
从素质教育的立场看，建构主义下的物理网络教学能更好的培养学生的创新精神和实践能力，能为学生提供一条利用信息化手段提高物理学习质量和研究解决物理问题能力的崭新途径。
作为一名物理教育工作者，我们应该立足于培养体、智、德、美全面发展的、具有独立个性的、社会主义现代化的建设者的基础上，利用计算机和网络提供的便利，在建构主义的指导下积极探索新的物理教育模式，探索基于网络环境下学习者的认知规律，将网络技术与物理课程进行有机整合，从而更好的达到我国培养人才的教育目的。
因此,基于建构主义的物理课程网络教学是符合21世纪教学改革的发展方向的。
二、物理网络教学的理论和技术基础
2.1物理网络教学的理论基础——建构主义
1、建构主义的形成
自上世纪50年代起，学习理论历经行为主义、认知主义和建构主义等不同发展阶段。
60年代以行为主义学习理论为主流。
该理论认为学习被看作是明显的行为改变的结果，是能够由选择性强化形成的。
刺激和影响行为的强化是学习的两个重要因素，学习等同于行为的结果。
它主张人的知识是靠外部的刺激给予的，并强调学习需要控制刺激并给以适当强化，就能控制和预测行为。
但它完全忽视了学习者的内部心理过程。
80年代，认知主义学习理论成为主流。
认知主义学习理论主张人的知识不是由外界刺激直接给予的，而是内部的心理过程相互作用的结果，学习就是当面对当前的问题情境，在内心经过积极的组织，从而形成和发展认知结构的过程，它强调刺激反应之间的联系是以意识为中介的，并强调认知过程的重要性。
自90年代起，建构主义学习理论悄然兴起。
建构主义是以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。
它认为知识是学习者在一定的情景中，借助和他人（包括教师和学习伙伴）的协作、讨论、交流、互相帮助，并利用必要的信息资源，通过意义建构的方式而获得。
2、建构主义的学习理论及其特性
建构主义是当代教育心理学中的一场革命，是现代学习理论的发展与突破。
建构主义学习理论强调以学生为中心。
它要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者。
学习是学习者通过已有的经验、知识结构对新知识进行主动建构。
学习的主要目的是为了满足自身求知的需要。
学习者用发现法、探索法等进行学习。
在学习过程中学习者主动搜集并分析有关的信息和资料，形成对知识的多角度理解，把知识学习与具体性情境联成背景性经验，从而掌握知识的复杂性及相关性，在情境中形成知识建构。
同时在学习过程中从事自我监控、自我测试、自我检查等活动，判断或检测其学习行为是否有效或是否达到预期的效果。
学习者通过自主学习，进行知识意义的主动建构，在整个学习过程中扮演重要的角色，处于主导地位。
当然，学习者与周围环境的相互作用对知识意义的建构起着关键的作用。
每个人都以自己的经验基础、自己的学习方式学习到所学内容的一些方面，很难做到了解全方面得知识。
这时学习者就可与其他学习者讨论解决问题，也可通过请教教师的方法解决。
在整个学习过程中学习者就都处于与他人的密切联系中。
建构主义学习理论还要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者、课堂教学的组织者、指导者。
教师在整个学习活动中处于从属地位，起辅导、引导、支撑、激励的作用。
教材不仅是教师的教学工具更是学生学习的认知工具。
下图即为基于建构主义学习理论的教学模式和传统教学模式的比较：
基于建构主义学习理论的教学模式
传统教学模式
教师
学生主动建构意义的帮助者、促进者、课堂教学的组织者、指导者
知识的垄断者、传授者、灌输者
学生
学习过程的探究者、信息加工的主体、知识意义的主动建构者
知识的被动接受者和知识的灌输对象
教材
学生的认知工具
不定性的学习内容
教师的教学工具
定性的学习内容
教学方法
以学生为主体，学生的“学”为中心，启发学生探究为主
讨论式、探索式、协作式、个别辅导式
以教师为中心，强调知识的传授
教师讲授为主、讨论式、个别辅导式
教学目标
培养学生的综合素质，挖掘学生的隐性能力
培养学生对知识点的掌握
由图可知，在建构主义学习环境下，教师和学生的地位、作用等和传统教学相比已经发生了很大的变化。
这就意味着教师应当在教学过程中摒弃以教师为中心、单纯强调知识传授、把学生当作知识灌输对象的传统教学模式，采用全新的教学模式、全新的教学方法和全新的教学设计思想。
2.2利用物理学科的特点可以更好的开展网络教学
物理学研究物质运动最一般的规律、物质的基本结构及其相互作用。
物理学的学科结构是人类对自然现象和自然规律的知识结构中一个重要的基础组成部分。
物理学是一门实验科学，它的根基在实验，一切理论都要以实验作为唯一的检验者，这是物理学的一大特点。
所以实验教学和演示实验是中学物理教学的重要环节。
丰富多彩、生动有趣是物理实验教学的特点。
实验课不仅可以让学生提高动手能力、了解实验步骤、记住相关结论，还可以使学生透彻理解并且完全掌握产生实验结论的过程，增强对物理知识的感性认识。
普通物理教学的实验中，由于受到常规实验仪器本身的限制，实验效果常不如人意。
多媒体网络技术与物理实验整合可以突破常规实验仪器的局限性，所以我们应当充分发挥信息技术的特长，运用多媒体网络技术模拟一些重要的、在现实实验环境下难以观察、难以完成的物理实验，这样不仅可以弥补常规实验仪器的不足，还可以使学生对实验现象有一个直观、明了的认识，提高物理实验的演示效果，使实验教学上升到一个新的层次。
因此，物理课程利用网络环境进行教学有自身独特的优势，尤其在实验教学方面优势更加明显。
我们从物理学这门学科的本身特点出发，有助于我们在建构主义理论的指导下更好的探索物理课程的网络教学模式。
2.3与建构主义相结合的网络教学
随着信息技术的飞速发展，人们认识到，互联网和教育已逐步成为推动社会经济文化发展的两个核心动力。
教育应着眼如何优化教学过程，提高教学效率。
利用全新的教学模式——网络教学，可以培养和造就大量有能力的人才，这将极大地提高我们在新世纪的竞争力。
近年来，人们把在教育过程中比较全面地运用以计算机多媒体技术和网络通讯技术为基础与现代教育理论相结合的现代教育教学模式称为现代教育技术。
现代教育技术已过渡到网络教学（Web-BasedInstruction，即WBI）阶段。
网络教学代表了现代教育的一个发展方向。
网络教学是以计算机、多媒体、网络、超文本、超媒体技术为依托，以实验（上机操作）为主的一种教学方式，以学生的实际操作与实际应用为教学目的。
网络学习就是指利用网络技术和多媒体技术收集、选择、处理、共享和创造教学信息的学习活动。
教学网络系统通常由服务器、主机和终端连接而成。
教师是帮助学生主动学习的指导者，通过主机控制整个网络的每个终端，与学生相互会话。
学生在自己的计算机前接受教师的指导进行学习。
在教学活动中，学生利用计算机的交互功能和网络（如校园网、Internet互联网）获取、存储、管理、传递、更新信息，并与教师和其他学生进行交流，实现师生之间、生生之间的同步和异步交流（同步交流手段：
InternetPhone，chat，异步交流手段：
E-mail，Newsgroups），缩短了人与人之间的空间距离。
所以利用网络进行教学，教学模式可以是课堂的，也可以是个体式的或协作式的，学习模式可以是探索式的，也可以是渐进式的或跳跃式的。
网络教学与电教、CAI（计算机辅助教学）存在本质的区别，并且也突破了传统的教学形式，拓延了教学时空的维度。
为交友学习、探索学习、研究性学习提供了基础。
在网络教学中，学生可以自己选择学习方向，参与发现自己的学习资源，阐述自己的问题，决定自己的活动路径，自主承担所选课题。
基本实现了“以学生为中心”的教学模式和学生的自主学习、自我实现。
网络教学能有效地组织与管理教学信息资源，有利于信息交流与共享，减轻了教师简单的重复性劳动。
它突出了学生的主动性，从根本上改变了传统教学中教师的中心地位，还突出了学生学习的自主性，使学生从被动听讲的接受者转变为主动参与的学习主体，有利于调动学生获取信息，处理信息的积极性。
网络教学从原来作为教师的演示工具转变为学生的认知工具，提高学生的信息素养及创新能力，并且网络教学还真正落实了因材施教的教学原则，满足全社会终身化学习、全民化学习、个性化学习的需要。
三、用网络教学作传统物理教育的补充并与之整合
要培养具有创新精神和创造能力的人才，要达到我国培养人才的教育目的必须从教学模式的改革入手。
教学模式是为优化教学过程而设计的教学结构形式，它建立在一定的教学理论和教学实践基础之上。
长期以来，“以教师为中心”的教学模式一直占据着我们的课堂教学。
以建构主义理论为指导，将计算机网络技术有机地融入到我们的教学之中，形成富有创新精神的网络教学，对从小培养学生的能力具有重要的理论意义与应用价值。
网络教学是一种新的现代教学形式，其教学活动可以在课堂与网络的双重环境下进行。
由于多媒体计算机和基于Internet的网络通信技术所具有的多种特性特别适合于实现建构主义学习环境，因此，多媒体计算机和网络通信技术可以作为建构主义学习环境下的理想认知工具。
用建构主义指导多媒体网络教学，将克服传统教学中的种种弊端，充分体现素质教育的要求，提高学习者的认知能力、分析能力、培养学习者的探索精神、创新精神和协作精神，使素质教育和创新教育落到实处。
所以随着多媒体计算机和网络教育应用的飞速发展，建构主义学习理论正越来越显示出其强大的生命力，并在世界范围内日益扩大其影响。
我们把在网络环境下的物理教育称为“物理网络教育”。
物理网络教育首先极大地提高了知识更新速度，其次它能够突破教育环境的时空限制，有利于学生对所学知识进行意义建构，使学生在特定的接受现实的情境中，主动的获取知识。
物理网络教育的出现和发展，正在迅速地改变着我们传统的物理教学模式、教学内容、教学手段和教学方法。
当然，这并不否认传统的教学模式具有一定的优势和有利之处。
不是所有的物理课程都适合网络教学。
我们应在继承传统教学模式优点的基础上，更好地利用网络教学，使之与传统教学相互补充，用网络教学的优势更新传统教学的不足，让两者相辅相成，相得益彰。
3.1利用网络教学的优势更好地探索物理教学
建构主义学习理论认为学习不是一个被动的记录外界信息的过程，而是在外界环境的影响下，由认知主体积极主动的建构过程。
建构过程的实现需要一定环境的支持，要形成建构主义学习环境有四大要素：
即“情景”、“协作”、“会话”和“意义建构”。
而基于网络的教学能够从技术方面支持建构主义学习理论所需要的环境条件。
其主要表现了以下几点优越性:
1、网络能为学习者建构知识提供充分的信息和自由的环境，具有丰富的多媒体形式的学习资源。
网上资源具有共享性、无限性、适时性等特点，这为学习者主动建构知识提供了充分的信息源，利用网络资源学习者不受时空限制，可以根据自己的兴趣与需要，将信息进行筛选，然后与原有知识经验建立联系，将新信息进行加工、编码、存储、并对原有经验进行改组，进一步建构学习者新的认知结构与知识系统。
网上教学源补充了传统教学中信息仅来源于教师、教材的局限，为学习者建构知识提供了自由广阔的环境。
再加上目前多数网上资源是多媒体形式，可以提供大量从多角度与多视点观察和探究的情景，创建了适合建构知识的环境。
2、网络为合作学习创造了条件。
双向交互方式的建构，多种交流手段的应用，促进了师生间、学生间的问题解惑以及情感因素的形成。
建构主义在强调学习者主动建构内部心理表征过程的同时，还强调学习者的“协作”、“对话”，通过协作可以使学习者对问题的理解更深入，认识更全面。
WBI为合作式学习提供了条件。
“互动性”是WBI的重要特点，要求学习者利用网上的交互功能与多种交流手段，对某一问题各抒己见。
这种合作化的交流学习，使学习者集思广益，对问题的思考更深入、更全面，从多角度积极地学习探索。
这种协作学习的环境，有利于培养学生团队合作精神。
3、网络教学容易实现因材施教。
易于开展各种教学活动。
强调以学生为中心，教师为主导，提供多种信息呈现方式。
由于学习者在建构知识体系时其方式因人而异，利用网络教学使学习者获得更大的自主权，让学生在课堂教学活动中根据其认知特点，按照自己的方式学习探索，主动完成意义建构，充分发挥学生的主体性、能动性，满足学习者的个性化需求。
3.2设计与传统物理教育相辅相成的物理网络课程
网络课程的成败在很大程度上受到学习内容设计、学习情境设计、学习资源设计和课程评价体系设计的影响。
做好网络课程的设计工作、使网络课程的教学内容与课程内在逻辑体系和学生的认知规律相符合，设制科学有效的学习评价机制，对学生进程进行有效地控制，这对于整个网络课程的设计开发有着十分重要的意义。
1、基于建构主义学习理论的物理网络课程设计
（1）物理网络课程的学习内容的设计
学习内容是为了实现教学目标，以及能让学生系统的学习知识、技能和行为经验。
教学内容的设计首先要对学生进行分析，只有确定学生原有的学习水平和通过学习要达到的学习水平，才能更好的确定教学内容的广度和深度。
其次，在学习内容的组织上要有一定的系统性。
一门课程不是教学内容的简单堆砌，而是教学内容的有机组合。
再次，要注意学习内容的先进性。
用较新的教学版本，使学生掌握新知识、学习新方法。
（2）物理网络课程的学习情境的设计
学习情境是为学生提供一个完整真实的问题情境，使学生产生学习的需求，驱动学生进行自主学习，从而达到主动建构知识意义的目的。
建构主义强烈推荐学生要在真实的情境下进行学习，减少知识与解决问题之间的差距，还强调知识的迁移和能力的培养。
因此，基于建构主义教学设计需要将设计的问题具体化，还原知识的背景，恢复其原来的生动性、丰富性。
这就要求网络课程利用各种手段创设这种虚拟情境，帮助学生实现知识的意义建构。
（3）物理网络课程的学习资源的设计
学习资源是指与问题解决有关的各种信息资源。
为了更好的理解问题和建构自己的智力模式，学生需要知道有关问题的详细信息。
学生只有在占有大量信息的基础上，才能更好地自主学习，形成意义建构。
丰富的学习资源是建构主义学习的一个必不可少的条件。
网络课程对学习资源进行设计时，必须详细考虑学生要解决这个问题需要查阅哪些信息，需要了解哪方面知识。
（4）物理网络课程的评价体系设计
评价是根据某些标准对一个人或他的业绩所进行的一种鉴定或价值判断。
源于建构观的评价，应该较少使用强化和行为控制工具，而较多使用自我分析和元认知工具。
在网络课程评价体系的设计中，应多采用形成性评价，加强学生的学习效果。
形成性评价是在教学活动过程中，为了能更好地达到教学目标的要求，取得更佳的效果而不断进行的评价。
它能及时了解阶段教学的结果和学生学习的进展情况、存在问题。
因而可及时地对学生所存在的问题进行纠正。
所以网络课程应安排一系列的问题对学生的不同阶段检测或考核，使学生更好的解决学习中遇到的问题。
同时还应该适当增加提示信息，培养学生自我建构能力。
在网络课程评价体系的设计中，学生做出错误选择时，系统要适当的给出提示内容而不是纯粹的答案，以引导学生对问题的理解和认识，形成一种自我建构能力。
2、与传统教学相互补充相互整合用以提高物理学科的教学效率
在我们传统的教学过程中，最经典的教学模式是以教师为主，教师讲、学生听，这是一种单向沟通的教学模式。
教学设计主要是围绕着教学目的和任务，教学过程和原则，教学方法和手段。
这些能保证基本的教学任务的完成，但没有从学生的角度出发，没能激发学生“学”的主动性。
运用Internet进行网络教学可以在传统教育基本教学完成的基础上，构建物理学科教育的新的教学模式，实现两者的完美整合。
纯粹利用Internet教学缺乏了在课堂上面对教师的教学气氛。
我们可以运用“网络化课堂教学”来避免这个不足。
“网络化课堂教学”是信息技术与传统课堂教学相结合的新的现代课堂教学模式。
也是在以学生为主体，教师为主导的理论下进行的。
主要运用多媒体教室、网络化的语音实验室、电子阅览室、机房等进行教学。
借助于这些硬件环境允许学生对其中的对象进行一定的操作，能自动地对学习者的动作做出判断，并根据学习者的指令对整个环境做出相应的调整，这一特征可以使学生积极参与学习过程，使网络课程在满足建构主义学习的物理特性上提供了积极性的要求。
在网络教学中教师可有两种讲授形式：
同步式讲授和异步式讲授两种。
学生可通过Internet在线交谈（IRC）在同一时间聆听教师的教学还可通过论坛实现师生间的交互活动，这与传统教学模式是一样的。
由于多媒体教室可以配备联网的多媒体计算机、投影设备、音响设备，所以在教学过程中，可以用多媒体信息方式呈现教学内容，比如文本、图片、声音，DVD视频等。
结合网络、多媒体及现代虚拟技术就可达到双方或多方实时交互。
多媒体的、网络化的语音实验室，也可以形成教师与学生、学生与学生之间可交互的多媒体教学环境，并可开展集中讲授、分组讨论、个别辅导等多种交互方式的教学活动。
要实现异步讲授，只要利用Internet的WWW服务及电子邮件服务就可以满足基本要求。
教师将教学要求、教学内容、以及教学评测等教学材料，编制成HTML文件，存放在Web服务器上，学生通过浏览这些页面来达到学习的目的。
当学生遇到疑难问题时，便以BBS或电子邮件的方式询问教师，教师再通过这些方式对学生的疑难问题给予解答。
教师还可以在BBS论坛上完成多媒体作业的发布、完成、提交和批改；也可以在BBS论坛上就教学中的重难点问题，开辟一个专门的讨论主题，加深学生对知识的理解。
在此过程中，学生还可利用电子阅览室阅读一些教师提供的参考资料，就像我们在学校图书馆中查找资料一样。
当然，学生不仅可以通过BBS或电子邮件向教师请教，也可以通过BBS或电子邮件与其他学习者讨论交流。
BBS采用电子公告牌的形式，这种系统具有用户管理、讨论管理、文章讨论、实时讨论、用户留言、电子信件等诸多功能，因而很容易实现讨论学习模式。
异步教学模式的特点在于教学活动可以全天24小时进行，每个学生都可以根据自己的实际情况确定学习的时间、内容和进度，可随时在网上下载学习内容或向教师请教，其主要缺点是缺乏实时的交互性，对学生的学习自觉性和主动性要求较高。
这种教学模式要取得比较好的教学效果，必须要有一套能充分体现学习者特点，并能适合网上信息表达与传输的图、文、声并茂的优秀电子教材；要为学生提供与物理课程紧密配合的大量信息资料（最好能建立一个虚拟的图书馆）；此外还要建立一个专门负责解答学生疑难问题，并能对学生作形成性评价的应答与评测反馈系统。
借助于网络通信技术和网络工具构建的通信交流环境为网络课程的使用者提供了方便、快捷的通信交流方式，使学习者可以在相互交流的条件下进行协商学习，使信息技术网络教学具有社会性学习的特征；另一方面，这样的环境能帮助学生方便、快捷地提出、讨论、解决问题，能帮助学生进行自主的学习，使网络教学具有一定自主学习的要求。
四、总结
在物理教学过程中学生是学习的主体，必须发挥学生的主动性、积极性，才能获得有效的认知，网络教学的交互性所提供的多种主动参与活动就为学生的主动性、积极性的发挥创造了良好的条件，从而使学生能真正体现出学习的主体作用；网络教学提供的各种感官（听觉、视觉、触觉）的综合刺激，有利于学生对知识的获取和保持；现代多媒体系统的超文本链接实现了网络资源的共享及对教学信息最有效的组织与管理应用，将与学生基础知识水平相关的学科知识或预备知识及开阔学生视野所需的扩展知识组织在一起，学生可以根据自己所需及自己能力自行使用该资源，各取所需，各展所长，从而达到因材施教的目的；计算机网络不但为师生提供了丰富的共享资源，也为培养合作精神并促进高级认知能力发展的协作式学习创造了良好的条件。
以计算机为核心的信息技术与物理学科课程的整合，具有优化教育教学过程的优势。
能够充分发挥学生的主动性和创造性，也能够为学生创新能力和信息获取、分析、加工与运用能力的培养创造最理想的教学环境。
这正是创建新型教学模式所必备的。
网络的运用，优化了教师的“教”，教师不需绞尽脑汁去措词或寻找挂图或幻灯片等教学工具，只要引导学生通过网络进行相关资料的搜索即可切实有效的完成教学目标，取得事半功倍的效果。
当然，在构建新型教学模式时，教师的角色必须要由单纯的“教书匠”，转变为教学信息的收集者、处理者和信息的转化者。
教师必须要大量搜索和浏览与教学内容相关的网站和书籍，并将其制作成教学软件。
这对教师提出更高的要求。
教师必须不断地学习更新自己的知识结构，才能适应学生的求知和认知的需要。
它还优化了学生的“学”，课堂教学不再是枯燥无味的人灌或人机灌，而是可以自由且自主的寻找与课堂教学相关的资料。
网络上丰富的资源为学生提供了一个充分广阔和自由的空间，让学生尽情地发挥自己的才华；思维的扩展，培养了学生的发散性思维、直觉思维和形象思维。
在学生对世界深刻了解的同时也教会学生如何从不同的角度看一件事或一个人，换位思考，培养了学生的逻辑思维和辩证思维。
由于网络教学是近几年才逐渐被人们所认识、所接受，到目前为止，还没有形成一个完整的课程体系。
网络课程在充分体现自身所固有的优势的同时，我们还要看到它还存在一些有待解决的问题。
这就要求我们教育工作者在教学实践活动中不断地探索。
“网络环境下的物理教学”与现代教育所提出的“以培养学生创新精神和实践能力”是一致的，也是课堂传统教学的一种很好的补充与延伸。
将现代教育理论即建构主义学习理论与网络技术相融合，逐步完善网络课程体系。
我们应当看到未来Internet网络教育的发展方向，加大研究力度，使基于Internet的教育应用尽快迈上一个新的台阶。
参考文献
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