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1、第三章第三章物理学习过程物理学习过程及学习能力培养及学习能力培养 学习是指学生在教师指导下有目的、有计划、有系统地掌握知识技能和行为规范的活动。 所谓物理学习是学生与物理环境相互作用的结果，而产生的某些有关的行为或行为潜力的比较持久的变化。第一节第一节 学习理论简述学习理论简述 学学习习理理论论是是在在阐阐明明行行为为变变化化的的原原因因、揭揭示示学学习习依依据据的的机机制制时时所所形形成成的的理理论论。有关学习理论非常多，常见的有以下主要学习理论：有关学习理论非常多，常见的有以下主要学习理论：埃斯特斯的统计学习学说埃斯特斯的统计学习学说(Estess statistical theory o
2、f learning)(Estess statistical theory of learning)；弗洛伊德的精神分析学说弗洛伊德的精神分析学说 (Freuds psychoanalytical theory)(Freuds psychoanalytical theory)；古思里的接近学说古思里的接近学说 (Guthries contiguity theory)(Guthries contiguity theory)；桑代克的联结主义学说桑代克的联结主义学说(Thorndikes theory of connectionism)(Thorndikes theory of connectio
3、nism)；赫尔的系统行为学说赫尔的系统行为学说 (Hulls systematic behavior theory)(Hulls systematic behavior theory)；斯斯金金纳纳的的操操作作性性条条件件反反射射学学说说(Skinners (Skinners operant operant colitioningcolitioning theory)theory)；托尔曼的符号学说托尔曼的符号学说 ( (TolmansTolmans sign theory) sign theory)；班班杜杜拉拉的的示示范范和和社社会会学学习习学学说说 ( (BandurasBandura
4、s theory theory of of modellingmodelling and and socilsocil learning) learning)； 韦特海默的格式塔学说韦特海默的格式塔学说 ( (WertheimersWertheimers gestalt theory) gestalt theory)；勒温的拓扑学说勒温的拓扑学说 ( (LewinsLewins topological theory) topological theory)；皮亚杰的认知发展学说皮亚杰的认知发展学说(Piagets theory of cognitive development)(Piagets
5、 theory of cognitive development)；布鲁纳的认知发展学说布鲁纳的认知发展学说(Bruners theory of cognitive development)(Bruners theory of cognitive development)；加涅的教学类型学说加涅的教学类型学说(Gagnes theory of types of teaching)(Gagnes theory of types of teaching)；巴甫洛夫的经典条件反射学说；巴甫洛夫的经典条件反射学说； 凯洛夫的特殊认识过程学说；凯洛夫的特殊认识过程学说；列昂节夫的社会活动学说等等。列昂节
6、夫的社会活动学说等等。一、行为主义理论 行为主义理论认为，学习就是刺激与反应之间的联合(简称联结学说)。常用S-R 加以表示。该派理论的代表人物主要有桑代克、斯金纳等。他们在研究方法上强调动物与人的行为类比的客观研究，着重于客观的观察和实验。 1、联结学习 桑代克是学习理论的奠基人之一，提出了学习的联结学说。他认为，学习是一种渐近的尝试与错误的过程。随着错误反应逐渐减少，正确反应逐渐增加，终于形成稳固的刺激-反应的联结，即S-R 之间的联结。 2、操作性条件反射学说 斯金纳认为，由于人的行动多半是各种各样的操作，因此操作行为更能代表实际生活中人的学习情境。他把重点放在结果控制下的操作学习上。斯
7、金纳十分重视强化的作用。他指出，行为之所以发生变化，是由于强化的作用。他认为，强化所增加的不是刺激-反应的联结，而是使反应发生的一般倾向性，即发生的概率。练习本身并不提高速率，它只是为进一步的强化提供机会。所以，强化是塑造行为和保持行为强度的关键。二、认知理论 认知理论强调有机体自身的能动作用，认为学习是认知结构的改变过程，因此心理学的任务主要不是去观察、改变或塑造人的外部行为，而是去分析人的认知程序结构及规律。该派理论的主要代表人物有托尔曼、皮亚杰、布鲁纳和奥苏伯尔等。1、托尔曼的认知-目的学说2、皮亚杰的认知-发展学说3、布鲁纳的认知-发现学说4、奥苏伯尔的认知-意义接受学说二、认知理论
8、认知理论强调有机体自身的能动作用，认为学习是认知结构的改变过程，因此心理学的任务主要不是去观察、改变或塑造人的外部行为，而是去分析人的认知程序结构及规律。该派理论的主要代表人物有托尔曼、皮亚杰、布鲁纳和奥苏伯尔等。1、托尔曼的认知-目的学说2、皮亚杰的认知-发展学说3、布鲁纳的认知-发现学说4、奥苏伯尔的认知-意义接受学说 托尔曼认为学习不是S 与R的直接联结，主张把S一R公式改为S-O-R公式。在S-O-R公式中，O代表有机体(Organism) 的内部变化。这样，刺激与反应之间就不存在直接的机械联系，而是存在着一个称为有机体的内部状态的中介环节。通过学习，有机体形成了一种有关环境的图画，这
9、张图画称为认知地图(即认知结构)。这样，学习的实质就是形成认知结构，而原有的认知结构是有机体内部状态中的最重要的因素。二、认知理论 认知理论强调有机体自身的能动作用，认为学习是认知结构的改变过程，因此心理学的任务主要不是去观察、改变或塑造人的外部行为，而是去分析人的认知程序结构及规律。该派理论的主要代表人物有托尔曼、皮亚杰、布鲁纳和奥苏伯尔等。1、托尔曼的认知-目的学说2、皮亚杰的认知-发展学说3、布鲁纳的认知-发现学说4、奥苏伯尔的认知-意义接受学说 皮亚杰把学习看成有机体对觉察到的环境的组织与适应。在他的认知-发展理论中有四个最重要的概念：图式、同化、顺应和平衡 。图式是认知结构，图式的变
10、化导致认知的形成和发展，图式变化的原因在于同化和顺应。同化与顺应之间的均衡是必要的，皮亚杰把这种均衡称为平衡。 把顺应过程看作是认知结构的质变，而同化仅仅是把刺激物增添到原有的结构中去，这是一种量的变化。这种质量互变，即同化与顺应的协调与整合是认知结构的生长与发展的原因。 皮亚杰认为遗传对认知发展影响最大。他通过大量的研究发现，儿童心理发展的各年龄阶段都有其独特的认知特点。他把儿童认知发展大体上分成四个阶段：即感觉运动智力阶段（0-2 岁)；前运算思维阶段（2-7 岁）；具体运算阶段(7-ll岁)；形式运算阶段(11-15 岁)。二、认知理论 认知理论强调有机体自身的能动作用，认为学习是认知结
11、构的改变过程，因此心理学的任务主要不是去观察、改变或塑造人的外部行为，而是去分析人的认知程序结构及规律。该派理论的主要代表人物有托尔曼、皮亚杰、布鲁纳和奥苏伯尔等。1、托尔曼的认知-目的学说2、皮亚杰的认知-发展学说3、布鲁纳的认知-发现学说4、奥苏伯尔的认知-意义接受学说 布鲁纳认为，学习是通过主动发现而形成认知结构的过程。三个阶段组成的阶段性的质的变化过程。 这三个阶段是行为把握、图像把握和符号把握。 布鲁纳非常强调内部动机是促进学习的真正动力。 布鲁纳非常重视发现学习过程中的直觉思维。二、认知理论 认知理论强调有机体自身的能动作用，认为学习是认知结构的改变过程，因此心理学的任务主要不是去
12、观察、改变或塑造人的外部行为，而是去分析人的认知程序结构及规律。该派理论的主要代表人物有托尔曼、皮亚杰、布鲁纳和奥苏伯尔等。1、托尔曼的认知-目的学说2、皮亚杰的认知-发展学说3、布鲁纳的认知-发现学说4、奥苏伯尔的认知-意义接受学说 奥苏伯尔根据学习进行的方式，把学生的学习分为接受学习与发现学习。 更有意义的是，根据对学习内容是否理解，把学生的学习又分为机械学习与意义学习。 奥苏伯尔强调，接受-发现、机械-意义，是划分学习的两个维度，两个维度之间是互不依赖、彼此独立的(如图5-1所示)。 奥苏伯尔认为，学校主要应采用意义接受学习。影响意义接受学习的最重要因素是学生的认知结构。所谓认知结构，就
13、是指学生现有知识的数量、清晰度和组织程度，它是由学生眼下能回想出的事实、概念、命题、理论等构成的。学习则是认知结构的组织与重新组织。学生能否习得新信息，主要取决于他们认知结构中已有的有关观念，意义学习是通过新信息与学生认知结构中已有的有关观念的相互作用才得以发生。机械的接受学习机械的发现学习意义的接受学习意义的发现学习机械意义的范围接受-发现的范围图5-1 奥苏伯尔学习分类的两个维度 奥苏伯尔进一步将其按由低到高的层次分为三种类型： （1）表征学习。 表征学习的主要内容是学习词汇，即明确所学的词汇代表什么。这种学习的心理机制是符号和它们所代表的事物或观念在学习者认知结构中建立了相应的等值关系。
14、 （2）概念学习。 概念指掌握由符号所代表的同类事物的共同的关键特征。如果某类事物的这种特征在学习者认知结构中有了一般意义，那么他就掌握了这个概念。获得概念有两种基本形式，概念形成与概念同化。 （3）命题学习。 是指学习由几个概念联合所构成的由符号代表的复合意义。命题是以句子的形式来表述的。命题学习是新命题的内容同认知结构中原有的有关观念以特定方式相结合并产生相互作用的结果。这种结合可以是下位关系（又称类属关系)、上位关系(又称总括关系)或并列关系。第二节第二节 物理学习过程物理学习过程 物理学习的过程，从根本上讲是一种认识过程，是学生个体与物理环境相互作用中认识物理世界的过程，亦即学生的物理
15、认知结构发生变化的过程。 认知是与知识学习密切相关的宏观心理过程，它包括学习前原有知识经验的准备，对知识的内容的感知、理解和应用，知识在头脑中的组织，以及感知、理解和应用知识的习惯方式的形成。 一、物理认知结构一、物理认知结构 物理认知结构是学生头脑中拥有的物理知识结构，是学生对物理世界观念的内容和组织。 特点：主观性 认知结构是知识结构在学生头脑中的反映和重新组合，是一种心理组织结构，因此认知结构具有鲜明的主观性。认知结构对知识结构的反映可能是深入的也可能是肤浅的，可能是正确的也可能是错误的。知识结构是客观的，但每个学生的认知结构却肯定是不同的，每个学生都有自己独具特色的认知结构。变易性学生
16、的认知结构不是固定不变的，而是不断扩展、更新和重建的。在接受新知识时，人脑经过对新知识的加工、组织、简化记忆、有意义遗忘、系统化重建及应用等过程，原有的认知结构会演变为更加清晰牢固的新的认知结构。自我组织性 为适合新的学习任务，特别是为了解决问题，人脑会根据任务或问题要求，调用认知结构中不同部分的若干适合的知识经验，进行加工并重新加以组织，使之有机地结合为一体。二、学习过程二、学习过程 学习过程是学生经验的积累过程，它包括经验的获得、保持及其改变等方面。它的重要特点之一在于学生有一个内在因素激发过程，从而使学生在原有认知结构上接受新经验，丰富原有的认知结构，产生新的知识结构。 学习过程具有系统
17、的结构，它包括明确目标、激发动机、感知材料、理解知识、记忆保持、迁移运用、获得经验、评估反馈等环节。学生准备学习时，常怀有一种期待的心理，期待着实现愿望。在学习动机的推动下，经过感知、理解、巩固和应用，使学生掌握知识、获得经验。学生又通过评估得到反馈，重新投入到新的学习活动中去。图5-2简单展示了学习过程进展情况。学习过程进展图 三、物理认知学习的模式三、物理认知学习的模式 物理学习中的思维加工过程是一个十分复杂的过程，这种加工过程可以分为感知物理现象、形成概念和掌握规律、解决物理问题三个阶段。 物理环境感受器感知物理现象物理认知结构形成概念掌握规律效应器潜在的反应能力(刺激)观察、听讲、阅读
18、原有表象物理事实原有知识经验引起认知结构重新组合( 认识的第一次飞跃)巩固深化活化典型物理情境基本知识或知识组块形成知识组块实验策略解题策略解决物理问题(认识的第二次飞跃)问题具体情境实验具体情境解题操作、实验操作(反应)反馈、评价 1、物理学习始于物理环境对学生的刺激。物理环境主要包括要观察的自然现象、由实验显示的物理现象、以文字或语言表述的物理现象和过程、具体的实验任务、具体要解决的问题，还包括物理教师、物理教材和参考书、实验仪器设备、同班的同学等等。 2、学生以观察、听讲、阅读等形式接受物理环境的刺激，通过眼、耳、鼻、舌、身等感受器官把环境刺激转变为神经信息。就物理学习的主线而言，是把与
19、典型物理情境有关的信息传入大脑，为思维加工提供素材。 3、思维加工的过程可以分为感知物理现象、建立物理表象、形成概念掌握规律、解决物理问题四个主要的阶段。第一阶段：感知物理现象 学习是从感知开始的。感知，是感觉和知觉的总和。 感觉是人脑对直接作用于感觉器官的当时客观事物的个别属性的反映。 知觉是人脑对直接作用于感官的当时客观事物的整体的反映。 物理学习有两种感知形式。一种是以观察、实验为形式的对正在发生的物理现象的感知，另一种是以听讲、阅读为形式的对教材中材料的感知。 心理学的研究表明，人的感官对知识信息的吸收比率是大不相同的 感觉器官视觉听觉嗅觉味觉触觉对知识信息的吸收比率83%11%3.5
20、%1%1.5%第二阶段：建立物理表象 表象，是人们过去已经感知过，但在现时并不直接感知的那些事物的感性映象。它是人们过去对事物的反映在头脑中所留下的痕迹，当这些痕迹在人的活动中恢复或再现的时候，就成为表象。 建立物理表象的过程首先是个别表象，然后再形成概括表象。 个别表象只能反映个别物理现象的特征，表象阶段更重要的是在个别表象的基础上建立反映一类事物共有特征的概括表象。 概括表象是由个别表象概括而成的，它所反映的个别表象的特征，不是原封不动、呆板的反映，而是有所改变、有所取舍的反映。概括表象所反映的，常常是各个个别表象中那些相似的（或共同的）和比较固定的特征。 表象既是对事物的直观和形象的认识
21、，又是对事物的初步概括和抽象的认识，它已初步表现出人的认识从部分到整体，从直接到间接的特点。所以，表象是从感知过渡到思维的中介环节。在物理学习中，自觉地进行表象活动，利用表象使物理概念形象化，可以促成从形象思维到抽象思维的转化，从而顺利地掌握概念。第三阶段：形成物理概念和掌握物理规律（1）形成物理概念 形成物理概念，是物理学习将感性认识上升为理性认识的核心阶段。在这一阶段，经过感知而获得的物理表象在认知结构中原有知识经验的支持下，转化为头脑中的抽象的规定。它是通过分类、概括、抽象等思维加工活动完成的。学生形成物理概念，一般要经历认知定向、找出共同特征、抓住本质属性、进行抽象规定和深入理解概念这
22、样一个大致的过程。 找出共同特征，有两种不同的方式：一是靠归类；二是靠概括。 抓住本质属性是在找出共同特征的基础上进行的，其主要思维形式是抽象。 在抓住物理现象和过程的共同特征和本质属性之后，就要用简洁的文字语言对该特征或属性进行表达，即给出概念的定义。 明确了物理概念的定义不等于正确理解了物理概念。（2）掌握物理规律 掌握物理规律，是在形成物理概念的基础上进行的，它也是物理学习将感性认识上升为理性认识的核心阶段。 这一阶段主要的思维活动是抽象、判断和推理。与形成概念类似，学生掌握物理规律，一般要经历认知定向、找出内在联系，加以规范表述和深入理解规律这样一个大致的过程。 认知定向就是要让学生明
23、确建立某一物理规律的目的与具体方法。明确目的将使学生的思维加工活动指向确定的方向。 找出内在联系是掌握物理规律的关键。 加以规范表述是指把已经找到的物理概念间的必然联系用规范的物理语言尽可能简洁地进行表述，即给出规律的内容。 深入理解规律是指在得出规律的内容之后，再回过头来全面地、深入地对规律进行理解。像深入理解物理概念一样，物理规律的理解也不仅限于能够领会表达规律内容的每一个词语，更重要的要对规律所反映的内在联系和必然趋势从本质上加以全面、深入地理解。第四阶段：解决物理问题 从感性认识上升为理性认识的第一次飞跃，使学生形成了物理概念、掌握了物理规律，并实现了物理认知结构的重新组合。但是，物理
24、学习的思维加工活动并不就此结束，接着将进入运用知识解决物理问题的阶段。 （1）解决物理问题的认知特点 在解决物理问题的过程中，学生主要是对物理知识进行运用。运用要以理解为基础，但又是比理解更为复杂、更为高级的认识活动。解决问题需要从认知结构中提取有关的知识和方法，反过来，解决问题将巩固、深化、活化认知结构中的已有知识，并有可能进一步丰富认知结构的内容。解决物理问题，有以下三个主要的认知特点： 在新情境中推广、应用物理知识 需要自己构想认知策略 需要较为复杂的逻辑判断和推理（2）、解决物理问题的认知过程 解决物理问题的过程是具体问题情境与原有物理认知结构相互作用的过程。当学生感知面临的问题后，就
25、要努力寻找问题的条件与想达到的目标同自己现有认知结构之间的实质性联系。问题与认知结构建立联系，有如下两种不同的方式： 第一种联系方式。把问题改组成为适合原有知识组块的形式。 第二种联系方式。把问题同某些概念、原理、方法、事实材料、语言或数学逻辑联系，把这些知识经验重新加工、改组，整理成适合问题的形式。 解决熟悉类型的问题时，学生可以只动员其物理认知结构的外围，即回忆有关的知识组块即可。而在解决生疏类型的问题时，学生的原有知识只不过是解决问题中思维的素材，学生将根据问题的条件和目标，对知识重新组合，形成新的模式，并有可能成为知识组块而贮存在头脑中。（3）、解决物理问题中的心理因素X 能力：记忆能
26、力、观察和实验能力、阅读理解和文字表达能力、综合分析的能力、想象和抽象能力、判断和推理能力、运用数学解决物理问题的能力、发散思维能力Y 认知：前概念和经验、概念内涵和规律内容、概念规律的外延、物理现象和实验过程、数学知识、其他学科知识、物理知识间的联系、解决问题的方法Z 障碍：先入为主、信心不足、粗心大意、不注意隐蔽因素、不善于排除多余干扰、用数学方法代替物理概念、思维方法的片面性、不善于改变思考问题的方式 研究得到，中学生解决物理问题中的认知和心理因素存在着以下三个方面的薄弱环节。 第一，运用数学解决物理问题的能力差。中学生阅读理解和文字表达能力即运用文字语言的能力基本上能够满足物理学习的需
27、要。 第二，学生不能把学过的知识有机地联系起来使用，头脑中未形成比较完整的认知结构。 第三，中学生解决物理问题中最常出现的心理障碍是不善于发现隐蔽因素。第三节第三节 物理学习中的迁移物理学习中的迁移 迁移 (transfer)是学习的一种普遍现象。学习迁移也称训练迁移，指一种学习对另一种学习的影响，或习得的经验对完成其他活动的影响。 迁移不仅发生于同一类型的学习或经验内部，而且也存在于不同类型的学习与经验之间。共同要素是产生迁移的必要前提，概括才是产生迁移的关键。 一、学习迁移的种类 1、正迁移、负迁移与零迁移 2、水平迁移与垂直迁移 3、顺向迁移与逆向迁移二、迁移在物理学习中的作用1、迁移是
28、学生学习物理知识的重要方法2、迁移是培养学生的创造性思维的重要途径3、迁移有助于学生物理认知结构的形成第四节第四节 物理学习能力的培养物理学习能力的培养学习能力是学习活动中的一种个性心理特征，是学生运用科学的学习策略去独立地获取信息、加工和利用信息，分析和解决问题的能力。物理学习能力，则是指学生在物理学习中领会物理知识、掌握科学方法、形成实验技能的心理特征。一、物理学习能力的基本要素学习能力主要有三个基本要素：知识、方法和实践。1、知识是能力的基础。2、方法是能力的核心。3、实践是能力的根本。二、以物理知识为载体培养物理教育中的学习能力 一般认为，通过物理知识的学习，学生的物理学习能力应达到下
29、述目标： 1、具有求索概念和规律的物理意义的习惯，善于通过分析物理概念、规律的内涵和外延，完成知识的学习。 2、养成质疑的习惯，并能较自觉地依据物理学的概念和规律，使用逻辑的方法释题，掌握物理因果思维程序。 3、能够根据不同的情况，选择并运用从具体中抽象，于普通中归纳，在比较中区分鉴别等思维方式，解决物理问题。 4、能够在必要时提出假说及具有处理假说的正确思路。 5、了解借助特定形象物理问题的必要性，了解直觉思维的重要性。 6、具有用物理模型处理实际问题，并依据实际问题，修正物理解答的明确意识，具有对较简单问题正确选择模型，作出必要近似，获取相应结果的本领。 7、在运用物理模型和相应的规律进行
30、分析、计算的基础上，能够区分答案的合理性和不合理性，具有用语言进行较准确描述的本领。 8、能够熟练运用某些常用的数学方法、技能、技巧来解决物理问题。三、掌握方法是培养学习能力的关键 学生的物理学习能力是不同的，存在着较大的差异。有些学生学习物理不仅接受快，而且掌握得深刻，有些学生则恰恰相反。导致这种现象的原因固然有多方面，但其中最根本的因素在于方法的认识和掌握上。 只有掌握了正确的学习方法，在物理学习中才能达到事半功倍的效果，才能形成良好的物理学习能力。物理学习能力不仅指在物理学习中掌握良好的物理学习方法，而且还包括在物理学习中掌握物理学的科学方法。通过对科学方法的不断了解、积累和熟练，就能使学生形成一种心理定势，使学生能够以最快的速度去获取知识，了解知识的内容，并通过一定的网络结构，深刻地领会和掌握知识，牢牢记住知识。所以，掌握科学方法，与学生的学习能力的发展直接有关。四、实践是形成学习能力的保证 学生在物理学习中领会了物理知识、掌握了科学方法，表明其已经具备了形成物理学习能力的充分条件。但要真正形成能力还必须使知识和方法跨越时间和空间，即经过实践的环节。因为能力是动态的，而不是静态的。能力只能在实践中形成，在实践中提高，在实践中发展。谢谢！
