物理一直被广大学生认为是高中学习中很难的一门学科, 而他繁多的基本概念以及其中的联系是构成这座难以跨越的高山的基石。物理概念的难主要体现在“多、杂、玄”三个方面。“多”是指物理概念的数量多, 涉及到的范围广, 从力学到热学到波动学再到原子物理等等, 学生不得不面对成百个新的概念, 一个概念的缺失很可能使人丧失解决一类问题的能力。说物理概念“杂”主要是因为物理学科跨度大, 各章节间联系不统一。有的关联很大, 如力和运动, 这就需要对相关的概念要联系起来理解。有的章节几乎没有关联, 比如力和光学, 没有了联系在记忆时也就没有了由此及彼的方法, 需要学生独立清晰的记忆要点而不要混淆。解决相关问题时如何把握能量观点和力学观点恐怕是令不少学生头痛的问题。“玄”则是说明物理概念的抽象, 很多时候理论得到的结果往往和日常生活的经验是不同的, 比如对惯性定律的理解, 没有力的时候物体除了静止还何以是匀速的, 这点是学生在初学此概念时理解上的难点。所以如何要促进学生更好更有效的理解这些物理概念, 是摆在我们一线物理教师面前的一个重要问题。
物理是一门探究性较强的学科, 但教育现状决定了没有足够的课时来支持学生对高中物理的学习以探究为主要方式来完成。往往教学任务重, 教学安排紧, 所以在教学实践中我们教师还是要多从学生内在特点出发, 将教学方案设计的更符合学生的认知心理特点, 促使他们更有效的接受物理概念, 建立物理知识体系。这方面笔者认为认知心理学家奥苏贝尔的理论值得我们一线教师学习和借鉴。
奥苏贝尔是美国当代著名的认知派教育心理学家, 他认为:“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话, 我会说:影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。弄清楚这一点后, 进行相应的教学。”在他看来, 学生的学习应有效, 有意义。为此他仔细区分了机械学习与意义学习之间的关系, 提出, “有意义学习过程的实质, 就是符号所代表的新知识与学习者认知结构中己有的适当观念建立非人为的和非实质的联系”。这一论断既给有意义学习下了明确的定义。可见要做到有意义的学习并不是简单的教师讲和学生背, 学生对物理知识和概念是否掌握要以他是否能和内心中原有内容建立合理的联系来判断。比如高中物理中的曲线运动概念的掌握。不是说背下其定义就是掌握了, 而是要和以学的内容建立有逻辑的联系。如果能做到对用已知速度概念, 加速度概念, 受力概念来建立和曲线运动的概念的逻辑联系, 能很好的运用其观点来解释曲线运动, 那样才是对这个概念的有效掌握。
奥苏贝尔还提出了为促进新旧知识的联系应遵循的两个原则, 一是逐渐分化的原则, 即让学生学习最一般、包摄性最广的概念, 然后再让学生学习较特殊、较具体的概念和细节, 以使学生能够下位观念类属于原有上位观念, 这样不但使新知识获得意义, 而且原有认知结构也得到改造。这种类属过程的多次出现, 将导致认知结构的不断分化。二是整体协调原则, 又称综合贯通原则。这一原则要求教材的安排和组织应注意包摄水平相同的观点、原理的异同, 要清楚地指出它们的联系与区别, 要求对己有的认知结构中现有要素的重新组合。这个原则是从横向的一面加强概念、原理、课题以至章节的联系。这两个原则可以在下面这个物理概念教学安排中得到体现。
物理教学中探究尝试:长期以来高中物理教材中都是将力学运动学 (从直线到曲线) 和机械能等作为独立的章节依次安排在高一教学中。由于高中物理概念较为初中的要深入不少, 所以老师和学生注意力往往被吸引到如何“攻克”单个的物理概念上了。这样做不仅使很多学生很晚才能初步建立起对物理事物和过程的一般分析观念 (受力结合运动或者是用能量观点) , 同时也使一些学生在意识到宏观联系前学习独立的力的概念、运动概念、能量概念效率不高。根据以上理论从学生认知特点出发我们可以进行一些教学安排上的尝试。
具体做法: (1) 在具体教学前以初中习得内容为基础, 强调对事物的分析的两个角度, 即动力学角度和能量的角度, 让学生学习最一般、包容性最广的概念, 帮助其建立高一物理学习的“上位观念”。
(2) 正常力学内容教学中通过对力的定义和三要素的复习引导出对力的分类和强调力的矢量性, 进而学习受力分析的概念。即利用整体协调的原则, 对己有的认知结构中现有要素的重新组合, 使己有初中受力概念得到修饰, 认知结构 (如受力分析) 被赋予了新的意义。接着以这个作为“固定点”发展受力分析结果的处理两套方法 (三角形法则和正交分解法则) 。完成力学的物理概念的教学任务。
(3) 运动学和机械能的教学也从“逐渐分化”和“整体协调”的两大原则出发, 不过在和以掌握的知识建立联系时要注意和力学章节的整和。
这些内容都是从一开始的帮助学生接纳宏观概念, 建立物体分析模式开始的。然后逐步的细化丰富和整和物理概念。如同从树的主干开始向细枝不断延伸。而要跨越教材的固定格式, 实施这些安排, 需要用到奥氏的“先行组织者”的教学策略。其主要是指在认知结构中已有的, 具有普遍意义的背景观念材料。以便给学习者在学习新知识时能将它与原有知识结构联系起来。
当然现在“先行组织者”的内涵也得到一定程度的扩大。比如在教学前进行新旧知识的对比也是其中一种。比如关于直线运动中S-t图象和V-t图象概念的学习, 提供一个比较性的“先行组织者”, 学生就能更好的理解V-t图象的含义, 同时也更容易把握他们间的区分。见表1ㄢ
学生在高中物理的学习多数是系统的学习, 知识之间容易混淆的情况很常见。因此, 作为教师对学生的认知心理的了解和在教学实践中应用相关的理论和策略是帮助学生有效学好物理的必要手段。
摘要：物理对很多学生来说是一门很难的基础学科, 在高中物理的教学中确实有着不少对学生的理解能力要求较高的知识。本文中作者根据奥苏贝尔的认知教学理论, 结合实际物理教学过程, 对一些物理教学设计作出尝试性调整, 探讨如何促进学生对物理概念进行“有效学习”。
关键词：物理教学,认知心理,奥苏贝尔
参考文献
[1] 李小文, 王莹.教学策略[M].北京高等教育出版社, 2006.
[2] 施良方.中学教育学[M].福建教育出版社, 2000.
[3] 奥苏贝尔, 等.教育心理学——认知观点[M].北京人民教育出版社, 1994.
[4] 王伟杰, 钱宝林.奥苏贝尔有意义言语学习理论在成人教学中的应用[M].人民教育出版社, 2000.
[5] 张民生.物理教育学[M].上海教育出版社, 2001.