内容摘要:文章在阐述物理认知结构的基础上分析了良好物理认知结构的特征,提出了塑造良好物理认知结构的看法和作法。

关键词:物理认知结构 物理知识结构 物理知识教学结构

物理学是一门逻辑结构严密的自然科学,引导学生建立一个良好的物理认知结构,对于学生系统地掌握物理基础知识,提高运用所学知识解决问题的能力,都有十分重要的意义。

一、物理认知结构

物理认知结构是一种狭义的认知结构,它是物理知识通过内化在学习者头脑中形成的观念和组织,即学生头脑中的物理知褒结构。

1.物理知识结构、物理知识教学结构与物理认知结构

这是三个既相互区别而又存在密切关系的结构。

物理知识结构是随着人类对物理现象和现律的认识的逐步深入而发展形成的,它以一系列的物理概念和规律为基本要素,以这些基本要素之间的内在联系为线索,构成物理知识逻辑结构体系。

物理知识教学结构则是依据教育科学的理论和实践,通过物理教育专家、学者对物理知识结构进行重新搭配和排列,形成适合于教学需要的多层次、多序列、多方位的物理知识教学体系。其中,教材是它的最有代表性的素材。好的物理教材,为塑造良好的物理认知结构提供了理想化蓝图。

物理知识结构、物理知识教学结构和物理认知结构三者构成依次递推的序列:物理知识结构是外在的认识客体;物理知识教学结构(以教材为代表)是按照教学的需要,而对物理知识结构进行加工变换的产物;物理认知结构是由物理知识教学结构(或教材)转化而来的,学生物理认知结构的构建过程,就是使之逐步逼近物理知识教学结构的过程。

2.物理认知结构的结构浅析

物理认知结构包括学习者头脑中观念的两个方面:内容和组织。“内容”是指物理知识结构中最基本的内容在学习者头脑中的反映,即物理学科的最基本的概念、规律和原理在学习者头脑中的反映。“组织”则包含两个含义:①是指把内容组合成物理知识系统的逻辑联系;②是学习者头脑中的物理方法、解题技巧及策略等,这些都带有主观能动性的色彩,因而其中潜藏着解决物理问题的能力。

物理认知结构可用图解表示如下:

二、良好的物理认知结构的基本特征

用系统理论的方法,把物理认知结构作为一具有特定功能的系统,对其进行全方位、多层次、多角度的综合考察、全面分析,才能科学地阐明物理认知结构各方面的质量属性。如果把学生在中学阶段所形成的认知结构看成一个大系统,那么各学科的认知结构就是组成这个大系统的子系统,而物理认知结是其中不可缺少的一个子系统。由此可以说,良好的物理认知结构应当作为一个有机整体在促进学生的认知结构沿着预定的教学目标轨迹演化的过程中,能够发挥出最佳功效。这就是衡量物理认知结构质量水平的总的标准。具体说来,一个良好的物理认知结构需要具备信息贮存量大、有序化程度高和开放性好三个特征。

1.信息贮存量大。内容丰富、知识(信息)容量大,这是良好物理认知结构的第一个重要的基本特征。不言而喻,只有具备一定的物理知识,才能为合理地构造物理认知结构打下必要的物质基础。

按照系统理论的观点,任何系统存在和发展的外部原因,是由于“负熵”的流入,即从外界获得信息。因此,只有不断扩大学生的知识容量,才更有可能为新知识的同化提供可利用的适当观念,促进知识的有意义内化,同时通过新知识(外界信息)被纳入原来的认知结构,使认知结构得到扩充和发展。

2.有序化程度高。系统理论有序性原理指出:一个系统内各基本要素间的协同作用是导致系统内部宏观有序的内部原因。要充分发挥系统的功能,就要使系统内部各要素排列、组合和层次有个合理、恰当的安排。单纯的物理知识在头脑中的堆积,不等于物理认知结构的形成,只有使各个孤立,零散的知识系统化,条理化,才能形成完整的物理认知结构。在学生的知识结构中,知识在内容组织上的有序化程度,总衡量认知结构质量好坏的一个重要标志。一个良好的物理认知结构,应当是依据物理知识间的有机联系和逻辑顺序而形成的层次分明、脉络清晰、整体性强的知识网络。

良好的物理认知结构一般呈塔状结构,那些概括化程度高,包摄性大的最基本的物理概念、规律和原理处于塔状结构的顶点,在其下逐级分化为较为具体的概念、规律和物理现象的描述。

3.开放性好,开放性指学生所具备的物理知识与其他学科知识间的相互联系,良好的物理认知结构与其它各学科之间能相互渗透、衔接合理,能在更广泛的知识领域内促进知识的横向迁移。

根据系统理论观点,一个系统的开放性越大,与外界的联系越多,其适用性就越强,越有利于目标的实现。良好的物理认知结构必须具有开放性好的属性,能充分发挥各学科间的协同作用,提高学生综合应用各种知识分析解决问题的能力,促进各学科认知结构同步、协调地向前发展。

总之,一个良好的物理认知结构应当是一个内容丰富,组织合理的开放型的动态知识结构系统。

三、良好的物理认知结构的塑造

在学生形成物理认知结构的过程中,教师起着重要的主导作用。

教师的教学活动,按顺序大致可分四个主要的教学环节:即备课、授课、检查和辅导、指导复习。下面按这四个教学环节,对物理教师如何引导学生塑造一个良好的物理认知结构,提出初步的教学建议。

1.备课环节

物理认知结构是在学生掌握知识的过程中不断发展起来的,而知识的掌握,需要学生原有的认知结构提供适当的观点。所以,教师在备课过程中,首要的任务就是备学生,即通过各种途径(作业、考核、辅导等),了解分析学生认知结构的原有水平和状况,以便针对存在的缺陷采取有效的矫正和补救措施,为新知识的学习打下良好的塑础。其次,因为物理教材的逻辑结构在物理认知结构中起着重要的作用,所以,教师在备教材时,必须熟悉教材的逻辑结构。不仅熟悉所教年级的教材内容之间的逻辑联系,而且要熟悉整个中学阶段物理教材体系的整体结构,从微观和宏观上把握物理教材的知识结构。

2授课环节

课堂教学是扩大学生认知结构的主要形式,教师在授课中宜采用由易到难,由浅入深,由抽象到具体,由一般到个别的教学序列,在此基础上选择教学方法的最佳组合,以确保教师所传授的教学知识能够顺利地为学生所接受并将新知识耦合到学生的认知结构之中,从而使传授知识,培养能力与物理认知结构的发展相互促进,形成良性循环。

值得指出的是,教学过程受到学生认识能力的制约,因而教学具有阶段性。在扩大学生知识结构的过程中,必须考虑到教学的阶段性,贯彻量力性原则,有计划、有选择、有步骤地逐步扩大学生的知识容量。

物理教学中,学生思维缰化是一种常见病,这种能力缺陷主要表现在,不能灵活运用知识去处理变化了的问题,而且习惯于乱套公式或模仿性求解。究其原因,还是由于没有达到知识的优化组合,在物理认知结构中,没有建立必要的知识问的逻辑联系。为了有效地克服这种思维能力缺陷,教师要引导学生着力掌握物理知识间的相互关联,相互制约的关系,沟通物理知识间的内在联系,将各个孤立的物理知识融合起来,形成物理知识的有机结构。教学实践经验证明,教师经常设置问题情景,启发学上积极思维,并在引导学生解决问题的过程中充分展示教师自身的认知结构,为学生思维指引方向,点拨方法,能够促使学生在潜移默化之中学会构建知识结构的正确的思维方法。

3.检查和辅导环节

控制反馈原理指出,通过信息反馈进行有目的的导向,是使系统正常运行的保证。因此,检查和辅导是教学过程中不可缺少的环节之一。检查和输导的目 的是为了及时了解学生的学习情况,为改进教学提供依据。对刚学过的知识如能及时检查和辅导,“趁热打铁”,可收到良好的教学效果,否则,就可能事倍功半,甚至于全功尽弃。

在检查和辅导中,教师要重视学生对知识的了解和灵活应用,注重疏通各部分知识间的逻辑联系,而不能拘泥于对概念、规律的逐字逐句的复述,以免使学生形成机械学习的倾向。

4.指导复习环节

在完成一个相对独立的物理教学内容后,教师应及时组织系统地复习,使学生掌握该部分内容的知识结构以及在物理知识结构体系中的地位与作用,提高物理认知结构的有序化程度。在学完中学物理全部内容后,教师应作全面的总结性复习,积极引导学生概括出中学物理的全貌,使学生对物理学基础有一个完整深入的认识,建构起最高层次的物理认知结构。