Redish教学法则及其启示.pdf
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1、物理与工程 V o l.3 3 N o.3 2 0 2 3R e d i s h教学法则及其启示邓婉林 黄致新(华中师范大学物理科学与技术学院,湖北 武汉 4 3 0 0 7 9)摘 要 作为美国物理教育研究领域的代表人物,马里兰大学帕克分校的物理学教授E d w a r d F.R e d i s h在2 0 0 3年出版了T e a c h i n g P h y s i c s w i t h t h e P h y s i c s S u i t e 一书,推动了美国的物理教育研究改革运动。在该书中,R e d i s h提出了九条教学法则,我们认为这些对我国的大学物理教学具有一定的启
2、示,因此本文对其进行了梳理和总结。R e d i s h认为,在教学目标上,教师应当强调教学本质,帮助学生构建有效且科学的心智模型,发展复杂的学习思维模式;在教学评价上,教师需要采用多元的考试题型,激活学生不同的知识与技能;在教学过程上,教师应当注重师生关系,尊重、关心、倾听学生。关键词 R e d i s h;大学物理;教学法则;教学启示R E D I S H S T E A C H I N G C OMMA N DME N T S A N D I T S I N S P I R A T I O ND E N G W a n l i n H U A N G Z h i x i n(C o l
3、 l e g e o f P h y s i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,C e n t r a l C h i n a N o r m a l U n i v e r s i t y,W u h a n,H u b e i 4 3 0 0 7 9)A b s t r a c t A s o n e o f t h e r e p r e s e n t a t i v e s o f p h y s i c s e d u c a t i o n r e s e a r c h e r i n Am e r i c a,p r
4、o f e s s o r E d w a r d R e d i s h,w h o i s a l s o a UMD d i s t i n g u i s h e d S c h o l a r-T e a c h e r,p u b l i s h e d t h e b o o k T e a c h i n g P h y s i c s w i t h t h e P h y s i c s S u i t e i n 2 0 0 3,t h u s f u e l i n g t h e P h y s i c s E d u c a t i o n R e-s e a r
5、c h(P E R)m o v e m e n t.R e d i s h p r e s e n t s h i s b o o k w i t h n i n e t e a c h i n g c o mm a n d m e n t s t h a t a r e h e l p f u l f o r i m p r o v i n g b o t h t e a c h i n g a n d l e a r n i n g o f c o l l e g e p h y s i c s,w h i c h a r e c o m b e d a n d s u mm a r i
6、z e d i n t h i s p a p e r.T o a c h i e v e t e a c h i n g g o a l s,h e e m p h a s i z e s t h e i m p o r t a n c e o f t e a c h-i n g n a t u r e,b u i l d i n g f u n c t i o n a l s c i e n t i f i c m e n t a l m o d e l s a n d d e v e l o p i n g s o p h i s t i c a t e d l e a r n i n
7、g s c h e m a s f o r s t u d e n t s.T o a s s e s s i n d i v i d u a l s t u d e n t s l e a r n i n g,h e i n t r o d u c e s e i g h t t y p e s o f e x-a m a n d h o m e w o r k q u e s t i o n s t h a t a c t i v a t e d i f f e r e n t k i n d s o f a s s o c i a t i o n s a n d r e s o u r
8、c e s.T o d e-l i v e r e f f e c t i v e l e c t u r e s,h e i s c o n c e r n e d w i t h t e a c h e r s r e s p e c t i n g s t u d e n t s,c a r i n g a b o u t s t u d e n t s l e a r n i n g a n d l i s t e n i n g t o t h e m.K e y w o r d s R e d i s h;c o l l e g e p h y s i c s;t e a c h
9、i n g c o mm a n d m e n t s;t e a c h i n g i n s p i r a t i o n收稿日期:2 0 2 3-0 1-0 6作者简介:黄致新,男,教授,主要从事物理教育研究,h u a n g z x m a i l.c c n u.e d u.c n。引文格式:邓婉林,黄致新.R e d i s h教学法则及其启示J.物理与工程,2 0 2 3,3 3(3):3-9.C i t e t h i s a r t i c l e:D E N G W L,HUAN G Z X.R e d i s h s t e a c h i n g c o mm
10、a n d m e n t s a n d i t s i n s p i r a t i o nJ.P h y s i c s a n d E n g i n e e r i n g,2 0 2 3,3 3(3):3-9.(i n C h i n e s e)E d w a r d F.R e d i s h是马里兰大学帕克分校的物理学教授,美国物理学会、美国科学促进会、美国物理教师协会和华盛顿科学院的成员,曾获得过美国国家科学基金会颁发的杰出教学学者奖、3物理与工程 V o l.3 3 N o.3 2 0 2 3国际物理教育委员会奖章、奥斯特奖章、美国物理学会颁发的卓越物理教育奖等荣誉。2
11、 0 0 3年,作为物理教育研究改革运动(P h y s i c s E d u c a t i o n R e-s e a r c h m o v e m e n t)的代表人物之一,R e d i s h基于自己几十年的教学工作经历和物理教育领域的研究文 献,撰 写 并 出 版 了 T e a c h i n g P h y s i c s w i t h t h e P h y s i c s S u i t e1一书,用于改进物理教学,帮助大学物理教师改善教学效果。在书中,R e d i s h提出 了 一 些 教 学 心 得,以R e d i s h的 教 学 法 则(R e d i
12、 s h s t e a c h i n g c o mm a n d m e n t s)的形式呈现,共有九条。我们认为这些对我国的大学物理教学具有一定的启发作用,以下对这些教学法则的内容进行梳理、总结和探讨。1 教学目标:认知与超越1.1 心智模型R e d i s h认为,大学物理教学不仅仅是完成教学大纲中的知识点,更重要的是将学生引导到一个充满可能性的未知的世界2。教师需要从心智模型的角度出发,了解学生的思维是如何运作的。为此他提出了第一条教学法则:“大多数学生都不能自主构建有效且科学的心智模型,他们必须参与重复和多样的活动。”心智模型(m e n t a l m o d e l s)
13、指的是长期记忆中的要素与外在情境或刺激物相互作用所产生的内在表征,是对情境的结构化类比,是个体根据特定目的所形成的动态的认知结构3,4。R e d i s h所提到的心智模型主要是指学生在面对物理情境时的认知模式,他希望物理教育可以帮助学生在心智模型上达到三个目标:概念,学生需要理解物理概念是牢固植根于现实世界中的;连贯性,学生能够将学过的物理知识建构成连贯的体系;功能性,学生应该学会在何时、如何运用所学的物理知识。1.2 元认知R e d i s h 的第二条教学法则为:“为了让大多数学生学会如何学习物理,教师必须向他们提供明确的指导,使他们能够发展更复杂的学习思维模式。”学习思维模式(s
14、c h e m a s f o r l e a r n i n g)是R e-d i s h对元认知(m e t a c o g n i t i o n)含义的描述,其认知水平是心智模型的超越,是控制思维过程的思维模式。国内学者一般认为元认知的实质是个体对当前认知活动的认知调节5,是学生对自己学习过程的反思和改进6。教师应当从元认知的角度出发,帮助学生理解学习科学的意义以及他们应该如何学习科学。只有在更复杂的学习思维模式的基础上,学生才能真正构建出在第一条教学法则中提到的心智模型。1.3 针对教学本质的的教学方法R e d i s h从心智模型和元认知的角度对大学物理的教学目标进行了分析,他认
15、为教学的本质是培养出能够独立推理和思考的学习者,教师应当帮助学生构建有效且科学的心智模型,发展复杂的学习思维模式。针对学生的心智模型,目前有效的教学方法共有 四 种:认 知 冲 突(c o g n i t i v e c o n f l i c t)、桥 接(b r i d g i n g)、限制(r e s t r i c t i n g t h e f r a m e)和多种表征(m u l t i p l e r e p r e s e n t a t i o n s)。前两种方法主要利用了学生的先验知识,认知冲突将错误的直觉与物理知识相连接,又称反直觉教学,典型物理情境如图1所示7;桥
16、接使用正确的直觉进行教学,有助于学生接受、理解未曾接触过的知识,引导他们树立自信心理,重视基础、实践和形象知识的积累,两种教学方法都能够使学生更好 地掌握知识8,9。限制和物理模型思想类似,指的是把实际问题理想化,忽略次要因素,突出主要因素,得到简洁的物理规律。多种表征则要求教师在教学过程中同时使用文本、方程、表、图等形式。教师应当基于以上教学方法开展活动,帮助学生对知识进行重复学习、反思和整合,构建出有效且科学的心智模型。图1 认知冲突教学的典型物理情境针对元认知,学生学习物理时元认知上的困难主要体现在:(1)不能自觉地使用有效的学习策略;(2)缺乏对物理学习的有效监控。加州大学伯克利分校的
17、教授A l a n S c h o e n f e l d开发了一种教学方法,教师可从中学会如何提供明确的指导帮助学生锻炼元认知能力。S c h o e n f e l d在教室的墙4物理与工程 V o l.3 3 N o.3 2 0 2 3上书写了三个元认知问题:(1)你在做什么?你能具体描述一下吗?(2)你为什么要做?它和解决方案的关系是什么?(3)它有什么用?当你得到结果时,你会如何处理?学生在学习时需要不断地回答这三个问题,思考自己的思考过程。实践证明,这种方法加强了学生的判断力和对思维过程的控制力1 0。2 教学评价:反馈与创新2.1 给出学生学习反馈R e d i s h认为,学生
18、在学习物理时遇到的主要困难可能隐藏在他们对作业题目的“错误”答案中,教师需要认真批改学生的平时作业,给出真实、详细的反馈,帮助他们理解概念、获得技能。国内中南大学的 大学物理 教学团队发现,加强对学生平时作业的反馈有助于提升学生学习兴趣,培 养 学 生 自 主 学 习 乃 至 研 究 式 学 习 的 能力1 1。随着高等教育的急剧扩张,高校教师人数捉襟见肘,每人负责的班级规模变大,教师难以全身心地投入到分析学生作业的工作中,这就要求课程助教具有丰富的经验和学识,协助教师针对学生的思考给出反馈。为了保证反馈的有效性,教师首先要做到的是及时批改并返还作业,以免学生忘记自己的思考过程。如R e d
19、i s h的第三条教学法则:“教师能给学生的最有用的帮助之一就是针对他们的思考给出详细的反馈 在一个学生会注意到并利用反馈的环境中。”在布置作业时,教师应选择能够真正锻炼学生解决问题能力的题目,问题情境应该和现实世界相似,不规定变量名称,不忽略无关信息,也不明确规定解题步骤。另外,给核心题目标记上“期末考试原题”能够更有效地帮助学生理解学习重点与难点。近几年,随着移动设备的普及和智能化程度的提高,基于自备设备(如智能手机,平板电脑)的课堂反馈系统(s t u d e n t r e s p o n s e s y s t e m)在一定程度上加强了教师对学生的反馈效率1 2,当教师在课堂中提问
20、时,学生可直接通过课堂反馈系统提交答案得到系统的反馈,同时教师也可根据系统的分析主动调整教学过程。2.2 得到教师教学反馈R e d i s h指出,学生分析物理的方式可能与教师所期望的完全不同1 3。教师需要通过了解学生真实的想法来检查学生对所学知识的掌握程度和运用能力,发现教学中的问题和薄弱环节,改进教学工作1 4。R e d i s h的第四、五、六条教学法则都与之相关,如第四条法则强调:“教师应尽可能多地了解学生的想法”;第五条法则为“当学生向教师提问或寻求帮助时,不要马上回答。教师应先问他们问题,看看自己对他们疑问的假设是否正确”;第六条法则强调:“想让学生学到什么,就要考他们什么”
21、。一般获得学生反馈的方法有以下几种:(1)观察学生在与教师交流时的表现;(2)通过调查或问卷衡量学生的满意度;(3)布置具有干扰项的客观题或论述式的主观题评价学生的学习情况。第一种观察方法是教师了解教学效果的重要途径,但在和学生交流时,教师必须要注意不能“一厢情愿”,特别是在答疑时,不能直截了当、单刀直入地回答学生的问题。一些恰到好处的反问,例如“你能解释一下你的困惑吗”或者“你为什么这样认为”通常会产生大量信息,帮助教师理解学生真正的疑问。第二种调查满意度的方法是最简单、常用的方法,但满意度无法直接反应学生的学习情况。第三种布置客观题的方法容易实施,但需要教师付出大量努力才能保证客观题的有效
22、性。而布置主观题的方法可以较完整地呈现学生的思维,但 要 求 教 师 付 出 大 量 时 间 和 精 力 批 改答案。2.3 多元题型为了实现教师和学生之间的双向反馈,同时真正帮助学生构建出有效且科学的心智模型、发展更复杂的学习思维模式,R e d i s h介绍了八种考试题型,通过激活学生不同的知识与技能,引导他们更深入地思考物理学。(1)选 择 题 和 简 答 题(M u l t i p l e-c h o i c e a n d s h o r t-a n s w e r q u e s t i o n s)。评分简单,适应面广,但学生的得分情况往往会优于实际学习情况,要求教师精心构造选
23、项。如选择题可以是图2类型;也可以是填空题,如:一大块铁在桌子上静止。把它移到桌子上的一桶水里后,铁沉在了桶的底5物理与工程 V o l.3 3 N o.3 2 0 2 3部。当铁在桶底时,它受到的合力它在桌子上受到的合力(填“大于”“小于”或“等于”)。图2 选择题的典型例题(2)多 选 多 答 题(M u l t i p l e-c h o i c e m u l t i p l e-r e s p o n s e q u e s t i o n s)。在相同的物理情境下,考验学生进行大量思考和推理的能力。要解决图3所示的典型例题,学生必须很好地掌握位移和速度的概念,并能够清楚地区分速度和
24、速率。图3 多选多答题的典型例题(3)多种表征对应题(R e p r e s e n t a t i o n-t r a n s-l a t i o n q u e s t i o n s)。理解并处理物理学中使用的多种表征对于学生来说是一个相当大的挑战,但这也是他们从物理学习过程中获得的最有价值的通用技能之一。图4所示的题目要求学生将描述物理情境的文字表述与纵坐标未知的图表相匹配,引导学生深入思考物理变量的含义。图4 多种表征对应题的典型例题(4)排序题(R a n k i n g t a s k s)。易于评分且结果有效,容易引导学生调动推理能力。在霍夫斯拉特大学的教授D a v i d
25、C a s s i d y编纂的大学物理教材U n d e r s t a n d i n g P h y s i c s 中,许多练习题都是排序题1 5,如图5所示。图5 排序题的典型例题(5)基于文本的推理题(C o n t e x t-b a s e d r e a-s o n i n g p r o b l e m s)。使用文本描述一个合理且有趣的现实情境,要求学生必须使用物理原理进行分析,可利用广告、电视剧和电影中存在物理学错误的日常例子,如图6所示。图6 基于文本的推理题的典型例题(6)估计题(E s t i m a t i o n p r o b l e m s)。经典问题是由
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