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浅析认知理论在物理教学中的应用 摘要：在物理教学中培养学生的思维能力和创造能力。是物理教学的重要任务。如何完成这个任务，必须要运用辩证唯物主义的观点和方法，吸收现代心理学、信息科学等科学的研究成果。文章对学生在学校学习的本质进行了分析。阐述了认知理论在物理教学中的重要性，并提出了在物理教学中如何运用认知理论的方法。 下载 关键词：认知理论；物理教学；心理学 中图分类号：G633文献标识码：A 文章编号：1674-1145(2010)05-0199-02 在物理教学中培养学生的思维能力和创造能力，是物理教学的重要任务。如何完成这个任务，必须要运用辩证唯物主义的观点和方法，吸收现代心理学、信息科学等科学的研究成果。本文拟对认知理论在物理教学中的作用以及在物理教学中如何运用认知理论来培养学生的思维能力和创造能力谈点粗浅的看法。 一、认识学生在学校学习的本质 学生在学校中学习是在教师的指导下有目的、有计划、有组织、有系统地获得知识，形成技能，以及思想认识、道德品质和行为习惯的培养与提高。其特点主要是接受人类已有的知识经验，使之成为自己的精神财富，以掌握现成的以定论形式出现的知识经验为主。按现代认知理论的代表人物之一奥苏伯尔的看法，是属于有意义接受学习，这就是学生在学校学习的本质。 现代认知理论认为学生学习反应的过程包含着认知结构的形成与改造。所谓认知结构是认识的主体对客观知识结构反映的产物。著名认知理论学家皮亚杰认为，智力是具有一定认知结构的活动，没有一定的、适当的认知结构作为基础，就没有学习，而且智力在人的一生中，逐渐构成复杂的体系并不断发展着。皮亚杰经过大量实验总结出认知结构的发展是一种形如“平衡一不平衡平衡”的动态过程，是本来处于平衡状态的人的认知结构，由于人与新事物的相互作用而破坏了平衡状态，出现非平衡化，经过同化(量变)和顺应(质变)，不断加强和丰富认知结构或改变、充实原有认知结构，创立新的认知结构，以适应外部环境的过程。皮亚杰强调要打破平衡，强调如果只有同化而没有顺应，就没有发展。 由此可见，教学的中心课题是制定影响认知结构的条件，这就需要我们认识认知结构的有关特性或变量，认知结构的变量对有意义学习具有决定性影响。认知结构主要的变量有三个： 1.在原认知结构中是否具有适当的、可供利用的与新知识发生联系的起固定作用的知识。 2.新知识与同化它的原有知识之间的可辨性。 3.认知结构中起固定作用的知识的稳定性和清晰度。我们在教学中如能采取一定手段和措施有意识地控制学生的认知结构，提高认知结构的可利用性、稳定性与清晰性，以l及可辨别程度等，对于有意义学习和解决问题是有帮助的。 二、认识物理认知结构的基本元素 物理学是研究物质存在和运动的基本规律的科学，要想学好它，必须掌握它的知识结构和功能。在课堂教学中，对学生而言，物理知识的内容应包括：(1)物理理论，即物理概念、物理规律、物理方法及其应用等；(2)物理理论的逻辑结构；(3)物理活动，即围绕物理理论而进行的一切活动，包括学生观察课堂演示实验和资料(视听的材料等)，学生本人进行的验证性和测量性的物理实验、练习、作业、讨论、回答、提问等。学生在掌握上述物理知识的过程中，将产生三个结果：(1)物理理论和物理理论的逻辑结构的同化和顺应；(2)物理技能的形成；0)物理活动经验的逐步积累。 我们可以认为，同化和顺应了的物理理论和物理理论的逻辑结构、物理技能和物理活动经验，构成了物理认知结构的基本元素。学生学习和掌握物理理论及其逻辑结构要经过两个阶段，首先是新理论要与学生原来的物理认知结构发生同化或顺应，在这个阶段开始是物理理论的内容被学生所了解，知道内容是什么，然后是了解它的逻辑依据，使新理论与原有的有关内容发生联系，然后要掌握得到这一理论的思维过程，使新理论成为物理认知结构的有机的一部分；其次是物理理论的应用过程，在这个阶段中，需能在不同的具体的物理情景中应用物理理论，为此必先确定研究对象，接着搞清物理环境，再根据具体条件确定应用哪一条理论以及使用的方法。在应用中获得反馈信息，加深对物理理论的理解，从而形成物理技能。至于物理活动经验的积累主要来源也有两条：一是接受外来的活动经验；二是在独立进行的物理活动中形成。显然，这就妄求学生的学习是个开放的系统，只有开放才能由较低级的结构向较高级的结构转化。 在课堂上学生对物理理论及逻辑结构的有意义接受学习，经历了下述过程：首先物理理论被转化为一定的物理活动而呈现出来。这些新的信息输入到学生原有的认知结构中去，破坏了原有的平衡，出现非平衡化。为此学生再进行反应以恢复平衡，从而形成新的认知结构(可以是量变了的，也可以是质变了的新结构)。接着，学生在应用物理理论去解决问题时，又获得了反馈信息，进行重新调整。 三、在物理教学中如何运用认知理论 在物理教学中如何运用认知理论，培养学生思维能力和创造能力应从以下几方面着手： 首先，教师要研究学生在学校、在课堂的心理反应过程，要重视研究学生的认知结构，研究如何控制学生的认知结构。从提高可利用性、稳定性、清晰性来看，对于物理的基本概念、基本原理、基本方法的教学，应从多方位、多层次、多阶段进行。例如在“力”的概念教学中，阶段性十分突出，开始只讲力是物体间的作用，然后又分为力学中的重力、弹力、摩擦力、万有引力，热学中的分子力，电磁学中的电场力、磁场力，核物理学中的核力，由此可见对力的认识和理解是逐步深化的。同样对物理概念和规律，特别要讲清在后面学习中的应用价值，例如，同样是“力”这个概念，在讲到作用方式和物质性时，要兼顾直接接触和非直接接触两种情况，这就为以后讲场力作了准备；在讲到力的效果时，除了讲瞬时效果，也要指出力的作用要通过时间和空间来实现，为以后讲累积效应打基础；在讲到力的累积效应时，应区分力的空间累积效应和时间累积效应。以及由此而产生的物体形态的变化量和物体运动状态变化量的区别。这都有一个如何形成和控制学生物理认知结构的问题。 其次，要重视对学生同化和顺应过程的研究。从有意义接受学习的形成来看。首先必须将新的材料纳入到认知结构之内，并将其归类在与之相关联的概念之中。为此，奥苏伯尔提出在引进新材料之前，先给一个恰当的“先行组织者”，以便引导新的学习材料顺利地融合到认知结构中。所谓先行组织者，就是将要学习的材料，归纳为具有抽象化的、一般化的、概括化的高度的材料。通过它的先导作用，把学习材料恰当地归入与已有的认知结构相关联的一定概念之内，这就能提高供学习和保持的线索。例如，从“平均速度”引入“即时速度”，要确定某一点的即时速度，可应用求平均速度的方法在该点附近取一小段位移求出平均速度，当位移足够小，或者说时间足够短(t0)所得平均速度就等于该点的即时速度。要着重于顺应的研究，即研究如何通过学生对物理知识和技能掌握的量变基础上，逐渐质变，变成他们自己认知结构内部的东西，获得比较明显、比较稳定的解决物理问题的能力。达到质的变化。 再次，在应用物理知识解决问题的过程中，应注意启发的作用，启发学生进行创造性思维，经常开展“一题多解”、“一题多变”的集体讨论。然而在许多时候遇到的是一些学生往往感到不知如何下手，观察他们解决问题的过程，一些人是套解过的类似的题的方法；另一些人是乱猜、乱套公式，不知道分析变量，找联系，判断遵从的物理规律，似乎是盲目的“试误法”，完全不是物理方法，而是一种随机的行为。事实上，在困难的问题面前，人们也往往通过尝试错误的行为，寻求解决问题，但这应当是建立在已有的认知结构的基础上，逐渐建立起体系，采取定策略的有组织的行为，并非完全是随机的行为。