“教學共振”的探索_物理論文

1、“教學共振”的探索_物理論文    文章摘要：                         華東師范大學上海市松江縣 賀師禮 戴鑣 隆潘傳自1986年起，華東師大教科院成功實驗研究組和上海市松江縣教師進修學校物理組一起，會同松江縣10所中學物理教改實驗班教師，就成功教學系列研究之一“教學共振”問題，進行專題實驗研究

2、，并邊研究邊將成果推廣到全縣26所中學。經(jīng)四年探索，已取得明顯成效。松江縣全縣物理學科教學質(zhì)量，以初、高中畢業(yè)班學生參加同年全市統(tǒng)一命題的會考和平均成績比較統(tǒng)計，四年前均在全市十縣中的第六位以下。但1989、1990兩年的平均成績，均已達到十縣的第一位。初中及高中畢業(yè)班會考平均成績，1989及1990兩年分別達到第一和第二位及第二和第一位。經(jīng)改革后的物理學科，不占用規(guī)定外課時，不增加課外作業(yè)，但教學質(zhì)量卻在各門學科的前列。學生學習物理興趣濃、進步快、成績好。普遍反應：“不用加班，只需在課堂上邊學習、邊理解就記住了，而且不易忘記。理論研究和實驗探索表明：科學地揭示“教學共振”規(guī)律，正確地運用“教

3、學共振”的原理和方法，對于大幅度地提高教學效率，大面積地提高教學質(zhì)量。保證全體學生不斷地獲得學習和發(fā)展的成功，具有十分重要的意義?，F(xiàn)將我們對于“教學共振”規(guī)律的研究和實驗的初步成果介紹如下。共振現(xiàn)象是自然界中一種極為普遍的現(xiàn)象。在機械振動中，當策動力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致時，受迫振動的振幅達到極大值。這種現(xiàn)象稱之為共振。在電磁現(xiàn)象中，當接收回路的固有頻率，同振源發(fā)送的電磁波頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強。這就是電磁波的共振現(xiàn)象，稱為電諧振。在光學、聲學、原子及核物理等許多領域中，也普遍存在共振現(xiàn)象。在社會領域的許多方面也有共振現(xiàn)象存在。在領域中，教和學之間相互聯(lián)系，并相互影響。我

4、們借用共振概念，以“教學共振”來比喻在教學過程中，教和學雙方互相配合、協(xié)調(diào)一致、共同活動、同步前進，以達到最大教學效果的現(xiàn)象和過程。具體做法是：在教學過程中，教師依據(jù)教材內(nèi)容發(fā)出教學信息，通過課堂被學活動傳輸?shù)叫畔⒔邮荏w學生身上。學生則記過學習活動施加作用于教師和教學過程，以吸收這些教學信息。當教師發(fā)出教學信息的速度和進程，與學生接受這些信息的速度和進程接近或相同時，教學中傳輸?shù)男畔⒘窟_到最大值，產(chǎn)生的教學效率和教學效果最顯著。我們稱這種現(xiàn)象為教學共振。我們實驗研究的中心問題是：如何才能有效地產(chǎn)生教學共振，以使教學效率和效果達到最大值。實驗證明：教學共振的產(chǎn)生涉及以下備個方面的因素。只有這幾個

5、方面的因素和諧地、協(xié)同一致地發(fā)生作用時，教學才產(chǎn)生共振現(xiàn)象，使教學的效率和效果達到最大值。一、情感共振教學共振首先體現(xiàn)為教師和學生雙方的情感共振，也稱情感并鳴。情感共振是出發(fā)和引起整個教學過程中，教和學雙方一系列因果全面共振的前提和基礎。因為教學過程并非單純傳授知識過程，而同時又是一種情感過程和智能過程。教學共振是這三者三位一體的并振。而啟動這三位一體共振的基礎是情感共振。這是因為唯有在熱烈的情感、興奮地探求、強烈地求知的氣氛中，認知活動和思維發(fā)展才能達到最高水平。反之，缺少這種氣氛，認知活動和思維發(fā)展會不斷下降，甚至停止。情感并振首先表現(xiàn)為教師對自己學生和自己所授學科的熱愛，由此而引起學生對

6、教師和對教師所授學科的熱愛。這種愛將成為學生學習這門學科的持久的動力。教師在授課中，會把自己對這門學科的熱愛之情溢于言表，并把自己從每一課課文中受到感染而燃起的情感之火，去點燃學生的熾烈的感情，從而使整個教學成為浸沉在美好任感激蕩中的教學。如有一位實驗班教師在講授能源開發(fā)問題時，講到太陽能是全人類共同擁有的財富，可人類至今極少使用它，與它的“無限貯量”不可比。而現(xiàn)在全世界卻在擔憂威脅人類生存的“能源危機”，這就需要我們青年一代學好科學知識，去探索和開發(fā)太陽能和其它能源，來為人類服務。這位敬師經(jīng)常在教學中向?qū)W生傳輸自已對科學和人類關系的這種認知和感情，學生們總是聚精會神、屏息區(qū)聽，并認真學好每一

7、堂課。久而久之，學生們逐漸建立起為探索自然出秘、攻克科學堡壘立志奮斗的崇高理想和獻身精神。該實驗班學生不僅物理學科成績占各門學科之首，而且問卷調(diào)查表明熱愛物理學科的學生數(shù)也占各學科的首位。情感共振還表現(xiàn)在教師的教學能夠喚起學生強烈的求知欲、探究欲、濃厚的興趣、熱烈的情緒。實驗擔教學重視仍感發(fā)生點的激發(fā)。如講“自由落體”一課時，提出：一頭重一頭輕的啞鈴狀物體，從高處水平釋放，它將如何運動？兩地落地先后的順序如何？學生頓時被吸引，進而產(chǎn)生懸念，議論紛紛?！白愿小闭n用新奇的實驗：氖管與線圈并聯(lián)在電路的兩端。電鍍閉合時燈管不亮，而電鍍斷開時燈管卻閃爍出美麗的粉紅色光芒。這種奇妙精彩的現(xiàn)象，使學生驚訝、

8、茫然、沉思而進行求索。又如用制作模擬教具和實驗，展現(xiàn)學生看不見的物理世界：分子力、分子運動的機率、電子槍、原子核的結(jié)合能、原子核的人工轉(zhuǎn)變等。這些模擬演示和實驗都使學生浸沉于對物理世界的求知的歡樂之中。二、認知共振認知過程是師生間的教學信息傳遞過程，是教師和學生共同活動將教材中的客體知識轉(zhuǎn)化為學生主體的認知結(jié)構(gòu)的過程。眾所周知，客體知識的形成是有一個過程的，人對客體知識的認知也是有其自然過程的。教學只有將這兩種過程結(jié)合在一起，形成一種合乎認知規(guī)律的、科學的認知程序，并使教和學雙方的教學活動，與這種科學程序處處吻合，達到進程一致，進度一致，那么，就會實現(xiàn)教學共振，教學效率和效果就會達到最大值。能

9、夠有效地實現(xiàn)認知共振的這種科學的認知程序有兩大類；一是常規(guī)性認知程序。它依據(jù)知識形成過程和認知發(fā)展規(guī)律，遵循從巳知到未知，從自知到新知，從感性到理性，從具體到抽象，再從抽象到具體，從理論到實踐，由先到后，由淺入深，由分到合，由低到高的原則，組成先后有序，前后連貫的認知程序和序列。按這種程序和序列認知，就能循序前進，清晰透剔，自然貫通。這樣，往往能有效地從掌握一個知識點開始，然后一步接一步地到達認知序列中的每一個環(huán)節(jié)，并從一個知識點到另一個知識點，直至認知相關知識點群所組成的整個體系。師生間在教學過程中能以相同速度和進程，循著這種程序和序列前進，將發(fā)生認知共振，取得最大的教學效果。如實驗班在上氣

10、體的等溫變化，玻意耳一馬略特定律”的研究課時，首先利用舊知識牛頓第二定律Fma的學習中，關于探索三個參量相互關系的方法，將它遷移到氣體的三個狀態(tài)參量多p、v、t之間，讓學生認識到同樣可以采用這種方法（將舊知遷移到新知）。然后進入實驗、探索在t不變時，p和v之間變化關系。記錄實驗數(shù)據(jù)，進行分析，得出在誤差允許范圍內(nèi)，唯一恒量的結(jié)論（從實驗到理論）。然后應用此原理，求解一道典型的例題，從而加深了對結(jié)論的理解，并進行了檢驗（從理論到實踐）。由于這堂課按認知程序進行，符合學生認知規(guī)律，教學雙方活動的速度和進程也一致。因此，一學生邊學習邊得到理解，情感積極、思維活躍、認知清晰，實現(xiàn)了認知共振。當堂檢查達

11、標率達到95%。二是突破性認知程序。這不是一種由前到后的鏈式程序，而是由表及里，由現(xiàn)象到本質(zhì)，由形象到抽象，由問題到結(jié)論的直覺式程序，亦稱突破性程序。這種程序有利于探索和發(fā)現(xiàn)，有利于發(fā)展智力和創(chuàng)造性，也能激發(fā)興趣，是青少年認知客觀事物的重要方式。但由于這種認知方式對于尚不習慣的學生，尤其是認知水平較低的學生會產(chǎn)生一定困難，也較為費時，因此在現(xiàn)實的教學中還使用不多。但應該大力提倡，成為與常規(guī)程序互相配合、互相呼應的認知方式。那樣，認知共振將會取得更好的效果。如實驗班教“阿基米德定律”關于“浮力大小的定量關系”，不是現(xiàn)成地通過演示實驗得出結(jié)論交給學生，而是讓學生自己“猜想”，既然浮力跟排開液體的體

12、積有關，又跟液體的密度有關，那么浮力是否跟排開的液體重量有關呢？根據(jù)此“猜想”，由學生自行設計實驗。全班學生設計了多個實驗方案。其中有一個極簡便的方案是：將物體放入一只自制裝水量杯，記下物體放入前后水位差的方法，得出“浮力大小等于物體排開的水的重量”的結(jié)論（這種方法比阿基米德的方法和課本上的方法均要簡便）。這充分顯示了研究課對學生智力和創(chuàng)造性的開發(fā)，達到了認知共振的理想效果。三、思維共振教學共振還表現(xiàn)為思維共振。那就是師生雙方在教學過程中，在思維活動上處處呼應、時時合拍、步調(diào)一致、速度相同。思維活動是由思維矛盾引起的，所以，實現(xiàn)思維共振是學習新知識貫穿始終的驅(qū)動力。眾所周知，智能的核心是思維能

13、力，所以思維共振是開發(fā)智能的重要環(huán)節(jié)。思維矛盾的克服過程還會激發(fā)情感活動，并推動認知的深入，所以思維共振是情感共振和認知共振的樞紐和橋梁。思維共振包括三個步驟：思維引發(fā)。即揭示思維矛盾，將思維激活，使之激化，讓學生進入激烈的思維活動狀態(tài)。實驗班在教“帶電粒子在電場中的加速運動”一節(jié)時，首先讓學生回憶力學中一般物體運動過程的三種途徑及解題的一般步驟。然后引入“帶電粒子在電場中運動”，讓學生認識它與力學的運動過程完全相同，只是增加了電場力而已，從而引發(fā)了解決新問題的思路和動力。思維展開是思維矛盾和沖突的展開和轉(zhuǎn)化，以尋求矛盾的解決和克服。實驗教師接著提出一個帶電粒子在電場中運動的典型例題，要求有上

14、述三種途徑去解。在學生人人自解的基礎上，教師讓幾種代表性解法板書在黑板上，引導全班討論。從而弄清：運用牛頓定律和運動學解的根據(jù)是勻強電場中電荷受的力是恒力。所以可用勻加速直線運動的公式求解。運用動量定理和動能定理解更為方便。這樣的電場能使帶電粒子加速，故稱加速電場，并讓學生敘述和弄清這種電場有什么特點。思維深化，當學生思維已經(jīng)展開，并已獲得思維發(fā)展的成果下，在學生力所能及和可能條件下，把思維引向深化，以擴大學生的思維成果。實驗教師在完成上述典型例題求解基礎上，將例題內(nèi)容適當轉(zhuǎn)換和改變，把思維引向深入，如：兩個極板中央各有一個小孔，求帶電粒子自電場外從A板小孔以一定初速穿進再從B板小孔穿出時的速

15、度，若改為負電荷，結(jié)果將如何，如A板改為全周曲面板，以上解題過程及結(jié)論是否還成立。經(jīng)過深入研討得到結(jié)論后，學生思維的深度和靈活度大大增強。思維共振取得了良好效果。本研究課經(jīng)當堂測試反饋，達標率為94%。四、同步互動教學過程是教和學雙方交互共同活動的過程。內(nèi)隱情感的思維認知活動是通過外顯的教和學的活動來實現(xiàn)的。教學歸根到底必須通過學生主體對于客體知識進行變革和改造的活動、才能使客體知識轉(zhuǎn)化為學生自身的認知結(jié)構(gòu)。因此，學生主體活動對于認知新知識具有基礎的決定的作用。然而，學生的這種認知活動，又是由教師預先設計好的教學目標、內(nèi)容、方法和程序，經(jīng)過操作進行引導下實現(xiàn)的。因此教師的教學活動，對于學生學習

16、活動的成敗和效果的大小，有著重大的相對決定的意義。據(jù)此，我們認為，教學是一種師生雙方的互動過程。必須把傳統(tǒng)的單動式教學（即教師活動占90以上），改造為互動式教學（學生活動在課堂教學中時間占50以上，同時重視教師活動時間的比重）。實踐證明，教學互動，或互動式教學是實施教學共振的最好方式，教學互動是教學共振的一種具體體現(xiàn)。它能使教學效率和效果達到最佳狀態(tài)。實驗班在“熱傳遞”教學中，首先由教師設計并提出“什么叫熱現(xiàn)象。試舉例說明”。“以下現(xiàn)象是否同熱現(xiàn)象（共三個問題略）？”“上述三例中，它們的溫度發(fā)生了怎樣變化？”“三者有何共同特點？”然后引導學生討論，再由學生閱讀課本，由學生自己歸納出熱傳遞的定義

17、和規(guī)律。緊接著教師演示課本三個實驗：傳導、水的對流、輻射，引導學生仔細觀察。在觀察基礎上，教師再設下列問題讓學生討論：熱是怎樣傳遞的？傳遞的方式有什么特點？經(jīng)討論學生得出傳導、對流、輻射三個概念及它們的各自特點。當堂課中學生主動地討論、閱讀、觀察、歸納小結(jié)等活動，占70%以上；教師又始終進行強有力的引導、講解、演示等活動，實現(xiàn)了較佳的教和學雙方的互動共振。經(jīng)當堂反饋測試，達標率達到90%，而使用講授式單動教學的另一個班級，當堂達標率為70%（兩班其它條件均相同）。另一堂實驗課“杠桿的應用”，采用同樣的互動式教學，當堂達標率達到95%。實驗證明，教學互動是實現(xiàn)教學共振的一個重要方式。松江縣26所

18、學校中，實施互動式教學的學校已達16所，占62以上，這是全縣能較快地大幅度提高教學質(zhì)量的重要原因之一。1990年春，松江全縣青年教師舉行物理學科教學評比大賽，獲一、二、三等獎的十名教師，全都是采用這種互動式教學的。五、雙向反饋雙向反饋是教學共振的重要基礎。在教學過程中，教學雙方唯其具有不斷互相反饋的機制，才使教學共振獲得更加協(xié)調(diào)和諧的條件，使雙方互相間離目標、互相偏離同步軌道的行為及時地不斷地得到糾正，從而使雙方的目標和軌道達到接近和完全相同的地步，使有效的教學共振得以產(chǎn)生和正常地進行。雙向反饋是完整的教學過程不可缺少的組成部分。教和學雙方只有不斷得到評價，取得反饋信息的情況下，才能使自己不斷實現(xiàn)優(yōu)化。具有反饋系統(tǒng)的教學過程，才是一種構(gòu)成控制論的閉合回路的教學系統(tǒng)，才能大大提高教學效率，并使教學自身不斷優(yōu)化。雙向反饋也是實現(xiàn)優(yōu)良的教學效果和效率的必不可少的重要條件。實踐證明，人的認識不是一次完成的。學生在初次學習某一知識時，雖然有了初步認識，但還不可能是很完整的。這