利用認知心理學理論指導物理概念教學

1、.利用認知心理學理論指導物理概念教學前言概念是構成物理知識的根底，正確地理解、掌握物理概念是學好物理的根底，因此，在物理教學中，概念的教學占有極其重要的地位。目前，在概念的教學中存在的主要問題是：對概念教學應到達的目的不明確；無視概念建立的條件和背景，斷頭去尾，取其表而略其質(zhì)；無視概念間的互相聯(lián)絡，把概念孤立起來。這種教法的結(jié)果，使學生對概念只會死記硬背，不能正確理解和靈敏運用。假如我們的教學中能根據(jù)物理概念的特點，以及學生的認知才能，運用認知心理學理論設計概念教學過程，必將有利于學生對概念的習得。根據(jù)現(xiàn)代認知理論，知識的習得可分為三個階段：知識的領會、知識的穩(wěn)固、知識的應用。結(jié)合物理概念的特

2、點，其教學的過程也可分為三個階段：概念的領會、概念的理解和概念的應用。第一階段：概念的領會在這一階段的教學中，老師主要通過選取適當?shù)姆椒ǎせ顚W生頭腦中的原有知識，同化新概念并選擇信息的呈現(xiàn)方式，促進學生選擇性知覺，使抽象的概念詳細化，復雜的概念簡單化，親密新概念與原有知識的聯(lián)絡，降低學生在對概念的知覺與認同上的難度。在物理教學中較為常用的方法有：1、實驗方法描繪概念的特征，刺激學生的知覺選擇。心理學的研究說明：語言、文字、圖像及不同的呈現(xiàn)信號，對學生的選擇性知覺大腦中存儲的時間的長短及提取的速度都不同。一個新穎的、明顯的信號比常規(guī)的信號將更宜于記憶和提取。如簡諧運動的圖象是余弦或正弦曲線，得

3、出這一概念的特征，可通過理論推導得出振動方程或，這一推導過程，對高中學生來說要求太高，不易理解，要使得學生通過理解這一過程進而理解這一概念，顯然不能實現(xiàn)，學生最終還是通過簡單的記憶習得，從學習效果上看，這一教法與直接告訴學生簡諧運動的圖線是余弦或正弦曲線并無多大差異。假如用一個簡單的實驗，直觀地描繪出一振動物體的振動隨時間的變化在空間展開的軌跡，展現(xiàn)給學生的不僅是一條直觀的曲線，而且能讓學生感知“簡諧運動的過程，實驗將圖線與概念有機地聯(lián)絡起來，圖線突出了新概念的關鍵特征，與文字的呈現(xiàn)相比較，更能引起學生的選擇性知覺，并能使概念在運用中更易被激活。2、利用生活中的親身體驗，尋找概念理解的捷徑。每

4、個人在日常生活中，常通過人體的觸覺所得到一些體驗，在大腦中留下深化的記憶。在學習時一旦被激活，會對新概念的理解和新知識的學習帶來正效應。如物體的慣性，通過人乘車時，車于突然啟動和緊急剎車時的感受，來說明“物體保持原來運動狀態(tài)的含義，使學生對慣性的理解更為確切。還有一類體驗，能使抽象的、理論的描繪，轉(zhuǎn)化為詳細的、實際的情景與直接的感知。如摩擦力的概念，學生對摩擦力的方向“與相對運動的方向相對運動趨勢相反的認識最為困難，假設讓學生用手在桌面上滑動，并根據(jù)手用力的程度和方向的不同，感受滑動摩擦力的大小和方向的相關因素。同樣假設讓手在桌面上有滑動的趨勢，可感知靜摩擦力的方向。通過觸覺的親身感受，不僅使

5、學生對概念有了詳細的認識，而且從中體會到將概念詳細化的一種方法，使之在今后的學習中能適時適當?shù)貞蒙钪械捏w驗。3、設計先行組織者，促進新知識的同化。根據(jù)奧蘇貝爾的同化理論，認為任何一個新知識均可以通過上位概念、下位概念和先行組織者，尋找它與舊知識的聯(lián)絡作為新概念的增長點，促進新知識的學習。因此學生頭腦中原有知識的本質(zhì)內(nèi)容及其組織形式，是影響新知識學習的重要因素。在教學過程中，在分析學生已有知識的根底上，尋找新概念的懸掛點，使新概念在新知識與舊知識的比較和聯(lián)絡中逐步習得。例如在電場概念的教學中，為了說明電場強度與放入其中的檢驗電荷無關，可設計一個理想電流表在電路中的作用作為先行組織者。一個由用

6、電器、開關、電源和導線連接而成的簡單閉合電路中，接入一只電阻不計的電流表，那么根據(jù)電流表指針偏轉(zhuǎn)可知電路中電流的大小，但電路中電流的大小與電流表是否接入無關，電流表只作為一個檢測工具。對帶電體形成的電場中，檢驗電荷的特點及其作用，就可運用理想電流表的特點及其在電路中的作用進展同化。有利于理解檢驗電荷的概念及在電場中的作用。并能在學習小磁針在磁場中的作用、理解BFIl的含義時產(chǎn)生遷移。又如：在高一物理中學習勻變速直線運動的瞬時速度時，通過詳細問題的分析可知它是速度的下位概念，具有速度的一般特性，與其并列的概念勻速直線運動的速度和平均速度相比較，瞬時速度解決了如何描繪做變速運動的物體在某一時刻的運

7、動快慢和方向問題，使速度的內(nèi)涵進一步擴大。第二階段：概念的穩(wěn)固這一階段的主要任務是通過概念的組織和辯別，使概念的多維度屬性在概念內(nèi)和概念間建立多種聯(lián)絡，防止概念的混淆和遺忘。在實際的教學過程中，這一階段往往沒有被引起重視誤以為讓學生多背幾遍定義、多做一些練習就能到達目的。穩(wěn)固的過程不應通過機械的重復和強化訓練來實現(xiàn)，而是要通過概念的變式，重組學生認知構造，簡約和減輕記憶負擔的方法來實現(xiàn)。1、運用概念的變式，使新概念立體化。學生對概念的認識往往是機械的、孤立的記憶，不能全方位的理解一個概念，這就要求在教學過程中，通過概念的變式，對同一個概念從多角度進展分析，提醒不同的描繪方式間的內(nèi)在聯(lián)絡，使學生

8、從本質(zhì)上認識所學的概念。如在理想變壓器的教學中，一般都是根據(jù)電磁感應現(xiàn)象和理想變壓器的條件得出變壓器的作用以及變壓器原副線圈的匝數(shù)和電流、電壓的關系。概念的變式練習可從原副線圈的磁通量變化關系、能量關系以及描繪交流的周期、頻率關系來進一步認識理想變壓器。又如磁場方向的表述，可運用概念的變式加以認識，“磁感線的切線方向表示磁場的方向，與“磁場的方向是小磁針靜止時N極的指向的說法其本質(zhì)的一致性，它們都是根據(jù)磁場的根本特性得出。2、比較概念的異同，促進新舊概念互相作用。在物理學中假設干物理量的比值定義式。如：壓強pFS、加速度aFm、速度Vst、密度pmV、電阻RUI，假設干形式相似而反映不同關系的

9、表達式很容易使學消費生混淆，必須加以區(qū)分、分類。當我們要進展新概念的學習時，首先對所學的概念進展分類，看它歸屬于哪一類，如學習電場強度EFq時，對電場中的某一點：F與q的比值為恒量。F、q的變化并不改變E的值，E是由產(chǎn)生電場的電荷決定，因此電場強度EFq也是操作定義式，與密度、電阻歸屬于同一類。Fq比值確定某點場強的大小，但不能反映影響場強大小的因素。在復習階段一般可通過列表比較各相關概念的異同。如：力學中“平衡力與“作用力與反作用力、“萬有引力定律與“庫侖定律、“振動圖象與“波動圖象等的異同比較。通過兩個或幾個相似但相異的概念的比照區(qū)分，而到達確切區(qū)分其異同的目的。3、組建概念的網(wǎng)絡，促進新

10、舊概念的綜合貫穿。概念的網(wǎng)絡分布反映了學生對這一概念的認識深度與廣度，物理學中的概念均可根據(jù)自己的特征以及與其它概念之間的互相聯(lián)絡形成完好的知識構造。教學過程中老師在幫助學生構建概念網(wǎng)絡的同時，要努力尋找描繪與這一概念相關的知識點，使得學生的知識構造中的已有概念網(wǎng)絡得以延伸和擴展，形成較為完好的知識網(wǎng)絡，便于知識在運用時提取所需的信息。例如學習電勢能的概念時，首先要激活電荷、電勢、電勢差、電場線等概念，同時把重力做功與重力勢能的變化作為先行組織者，比較重力做功和電荷在電場中電場力做功的情況，得出電荷電勢能的變化關系，其各相關概念可形成如圖1所示的網(wǎng)絡。在知識網(wǎng)絡中激活任意一個網(wǎng)點，都將引出相關

11、的聯(lián)想，隨著知識的積累，網(wǎng)絡的編織將更加完好、擴大，更有利于知識的穩(wěn)固。第三階段：概念的應用概念的應用是概念學習的高級階段，一般可分為兩個層次，一是指學習者在掌握領會教材內(nèi)容的根底上，將習得的概念知識用于解決同類問題。二是學習者對所學概念的融匯貫穿，運用所學的概念解決情景新穎的實際問題。老師可結(jié)合物理概念在生活、消費及科學技術中的應用編制針對性的問題，檢查學生對概念應用的靈敏程度，看其能否純熟地將實際問題概化為物理模型，并運用已學的物理知識解決問題。通過概念的應用，使學生對概念的理解到達一定的深度和廣度，同時發(fā)現(xiàn)學生對概念理解的局限性，以及知識網(wǎng)絡中的缺陷，及時調(diào)整教學過程。概念教學課例位移的

12、教學學習目的：根據(jù)認知心理學理論制定的目的，對學生學習可以到達的程度可進展相應的測驗，老師根據(jù)目的選擇教學策略、設計教學過程，使教學過程與學生的認知程度相適應。使“教什么？怎么教？教得怎么樣？變得更具操作性。1陳述位移的定義。2在給定的情景中能根據(jù)物體位置的變化畫出位移矢量。3在給定的情景中，能分別表示出路程。間隔 和位移，并作出比較。4根據(jù)給出的問題，進展計算位移的大小、標出位移的方向。概念的引入：設計情景引入概念利用媒體、掛圖、實例等刺激學生的知覺選擇。通過情景的設計，讓學生從詳細的問題的比較中得出位移的概念。同時也使學生明確為什么要引入位移，同時能區(qū)別位移和路程。情景1播放幾個學生上學的

13、情景錄像課件，比較：他們的起點和終點，行走的途徑，位置的變化。情景2在掛圖上畫出杭州到達北京的鐵道路和航線，比較其異同。情景3請教室中最后一排的左邊M學生的位置從A移到第一排的右邊的位置A如圖2a所示，讓學生考慮M同學可通過哪些途徑來實現(xiàn)位置的變化。學生討論請學生在黑板上的示意圖中1畫出M學生走過的一些可能途徑如圖2b所示。2看圖，想一想途徑，在反映不同過程的同時，是否也存在某些共同的特性？讓學生提出可能的特性，歸納得出與本課題相關的結(jié)論結(jié)論1：沿不同道路，M同學走過的路程不同。結(jié)論2：無論沿哪條途徑，兩位置間的間隔 一樣。通過詳細問題的分析推斷，在給位移下定義的同時，使學生對位移的空間因示在

14、頭腦中形成表象。激活路程、間隔 、矢量等原有概念，使其與新的概念之間形成新的知識網(wǎng)絡。由情景1、2、3的分析比較得出只有將間隔 和方向連結(jié)在一起才能準確地描繪物體位置的變化，從而引出位移的概念。概念的表述：略。概念的穩(wěn)固：1利用通過位移、路程、間隔 的比較，分析三者的異同，建立新的網(wǎng)點，并使新舊知識形成網(wǎng)絡比較相似概念的異同，使得新概念的含義更加明晰，也是教學常用的方法。2概念的變式：位移的辨識例1在一個標準的運動場上正在進展200m比賽，這里的200m指的是位移還是路程？例2對“某人走了1km的路，甲認為這1km指的是位移，乙那么認為這1km指的是路程，請你對甲、乙的說法作一評述。只有在特定

15、的情景中才能確定位移還是路程。位移的圖示和表述例3一質(zhì)點靜止在xoy的程度坐標平面上的2，10位置上，在某一時刻開場以V4ms的速度向y的正方向運動2s后，又以同樣大小的速度朝x負方向運動2S，求質(zhì)點在4s內(nèi)的位移。在求得位移大小的同時，并正確的表述位移的方向。矢量方向確實切表述用建立合理的參照系。概念的應用：概念的應用的本質(zhì)是通過給定的實際問題強化學生對位移概念的理解，并檢測學生對位移這一概念的掌握程度和廣度，一般可根據(jù)目的設計問題。可作為學生的課外作業(yè)。你從早上起床到晚上睡覺，在一天的活動中經(jīng)歷的位移和路程情況如何？考慮早晚在同一地，早晚在異地以及線路情況一艘輪船向東行駛300m后又改變航向向北駛400m后到達目的地，求輪船的位移和行駛的路程并畫出示意圖。請兩位學生在黑板上解答后，由學生討論確定正確答案一跳水運發(fā)動從離水面10m的平臺上向上躍起，舉雙臂直體分開臺面。此時重心位于從手到腳全長的中心，躍起后重心能升高045m到達最高點。落水時身體豎直，手先入水。求運發(fā)動從分