教研經緯
淺析表象在物理教學中的意義
摘要：大多數物理知識可借助于由實驗、觀察等直觀手段形成的表象來理解和應用。在直觀教學中使表象得以形成和鞏固的程度直接決定著教學效果。因此,在物理教學中,應制定表象形成的目標,明確表象形成及變化的要求。
關鍵詞：直觀教學表象 表象活動
按心理學定義:表象是人對不在眼前的物體或事件的心理表征。人們可以通過表象從記憶中恢復或從描述中重建那些并不出現在眼前的事物。表象是記憶、想象的基礎,是進行抽象思惟的依據。有了表象,人們就能再現過去認識的事物,拿過去的事物和當前的事物進行比較和聯系,進行思惟。學生解決問題的過程,實際是應用表象和自覺表象操作的過程,學生解決問題過程中的錯誤往往來自于學生頭腦中表象的缺陷。已有實驗表明,學生的自覺表象活動對學生物理成績有明顯的影響。因此,在物理教學中幫助學生形成表象和啟發(fā)學生的自覺表象操作必須引起教師注意。
一、直觀教學與表象的形成和鞏固
根據物理學科自身的特點,學生頭腦中有關物理現象的表象是影響物理學習遷移的重要因素。學生在接受物理教育之前,通過小學自然課的學習及周圍環(huán)境的剌激本能地形成了豐富的關于物理世界的直覺的內在表象。但由于感知不成熟的原因,其表象是知識前的霧中模糊景象,這些表象影響著學生對物理知識的理解。例如:關于浮力,學生原有的表象是“石頭在水中下降越來越慢”,由此導至“越深物體所受的浮力越大”的錯誤認識。
兒童頭腦中的表象和實踐有關，和教育有關，和兒童的態(tài)度、興趣、經驗有關。為了實現物理教學的要求，有計劃地培養(yǎng)和發(fā)展學生的表象是很重要的。教師要為發(fā)展各種表象提供豐富、準確的感性材料，組織多種實踐活動，使表象和感知、思惟處于有機的相互聯系之中。因此，課堂教學中，教師應重視直觀教學手段的應用。
直觀教學作為一條教學原則有廣泛的含義,教師不應把直觀教學僅看作是吸引學生注意力的手段。應充分認識到,采用直觀手段的目的在于使學生獲得或改善適合于物理學習的表象,從而在教學的某一階段上使學生擺脫具體形象,在思惟上過渡到概括性的真理或規(guī)律上去,利用具體形象向抽象過渡。因此,在采用直觀教具時,應當逐步地由實物的直觀手段向作圖的直觀手段過渡,然后再向提供事物和現象的符號描述的直觀手段過渡,以形成概括程度較高的表象。
大多數物理知識可借助于由實驗、觀察等直觀手段形成的表象來理解和應用。當然,也有些物理知識抽象程度較高,學生頭腦中沒有關于這類知識的表象,同時亦無實驗或觀察使學生建立有關知識表象,學生在理解這類知識時難度很大,有效的教學策略是通過語言直觀手段,激發(fā)學生頭腦中的類比表象。例如:電流、電壓、電阻等概念的學習,借助于學生頭腦中水流的表象建立電壓、電流、電阻的模擬表象來理解概念及其相互關系。
與具體知識相同,表象形成后亦需要鞏固,否則會遺忘,從而使表象回到原始水平,干擾學習,由于考試競爭,教師在復習時,往往只注意具體知識,而忽視表象的復習鞏固,從而導致學生機械學習。因此,教師應注意啟發(fā)學生的自覺表象活動,創(chuàng)設增強和鞏固表象的條件。
心理學實驗表明,表象不等于心理圖畫,其操作難度要大于圖片的操作難度。因此，應意識到：①在表象形成的初期,表象是動搖、模糊狀態(tài),這時要借助于圖形和語言甚至于重現做過的實驗,來鞏固已形成的表象,以提高表象的品質。②在表象初步穩(wěn)定的情況下,學生具有了一定的表象操作能力,這時可在教師語言直觀的啟發(fā)下,通過學生的自覺表象活動,進行解決問題的嘗試。
二、物理教學中表象活動的意義
根據認知發(fā)展理論,中學生認知功能漸漸由具體、直覺水平占優(yōu)勢過渡到抽象水平占優(yōu)勢,也就是具體形式運算階段。學生頭腦中清晰的、穩(wěn)定的、概括性的相關知識的表象是“抽象”的前提和必要條件。因此,在學生進行物理學習的過程中,利用具體的實際經驗(實物、實驗等)或發(fā)現的經驗,豐富和改善學生頭腦中的物理現象的表象,對學生加速具體到抽象的過渡,以及對后繼的物理學習有著明顯的現實意義。
表象是抽象思惟的基礎。在物理初始學習階段,它是學生理解并掌握物理知識的支柱,學生具備清晰、穩(wěn)定的有關物理現象的表象,物理知識中抽象的概念和命題在學生認知結構中才能有牢靠的立足點?？梢哉f,離開了表象,學生的物理學習是不可能進行的。例如：在阿基米德定律的教學中，如果不通過實驗或在實驗中學生只看到“熱潮”，而不能形成“排開液體的重”與“浮力”大小等值的表象，學生就不能真正理解阿基米德定律。
學生在物理學習過程中,能否自覺地操作表象活動,影響到學生的思惟品質,在解決物理問題的情境中,教師要有意識地激發(fā)學生的自覺表象活動,啟發(fā)表象參與思惟,通過表象運算解決問題。物理教學中強調問題的定性分析及借助于作圖輔助解題,其根據就基于此。事實上有些問題,可直接經表象運算得出答案。
例如：我們曾讓學生討論這樣一條題：兩個帶電小球A和B分別由等長的絕緣線懸掛，靜止時處于圖一所示狀態(tài)，且β＞α。試比較兩球的質量和兩球對線的拉力。結果，有些同學將此題與圖二的情境進行類比，通過表象活動，直接在頭腦中“感覺”出結果。
自覺表象活動可增進學生思惟的創(chuàng)造性,表象活動比較活躍的學生,常常根據問題提供的描述,進行推理,建構關于問題更一般的表象,使得問題簡化,物理學習中經常出現一題多解和最佳解正是出自于學生頭腦中不同表象。現以下面例題的分析說明表象對學生思惟過程的影響。
例題：如圖三所示，一長為
此題如按正常解法，要根據運動學公式列式求解，其過程比較復雜。但如意識到棒和球相對加速度為零，形成球相對于棒勻速直線運動的表象，求解就簡單多了，很容易得出
三、表象的形成應作為物理教學的目標之一
表象是學生認知結構的重要組成部分。表象的品質如何直接影響到學生的認知能力,在動作技能學習中,內化的表象是動作的指令信息,學生根據表象做出技能動作,在抽象知識學習中,學生以表象理解,掌握并應用知識。因此,在物理教學中,應制定表象形成的目標,明確表象形成及變化的要求。
學生頭腦中表象的結構具有一定的層次。按其直觀形象性,可分為單一表象和綜合表象、二維、三維和四維表象。按其概括程度,可分為個別表象和一般表象。不同學生,在不同的學習階段,具有不同的表象層次,也就產生不同的學習水平。為了達到教學目的,必須根據教材和學生的特點,提出鮮明而明確的表象要求,(如:初中學生形成二維表象;高中學生要求3維甚至4維的表象)以使成為設計方案、挑選材料、提供體驗和作業(yè)的依據,并以此幫助學生形成適合于物理學習的高品質表象目標的出發(fā)點。
表象本身的機制及結構是不可觀察的,但認知心理學對三維物體的心理旋轉實驗及地圖表象掃描實驗研究表明,表象的功能和效應是可觀察的。這給表象作為目標評價提供了依據。關于表象品質的評價,在物理教學過程,有意無意地在進行著:課堂上,學生對實驗的復述;學生找有關知識的例證;電路部分實物圖與電路圖的轉換;理解題中學生的語言描述等。這些實際上都可視為學生頭腦中表象的復制。
制定系統(tǒng)的配合物理教學要求的表象目標及評價系統(tǒng),包括操作方法本身是一項復雜的工作,有待物理教育工作者在教學過程中,總結經驗,做進一步的探討。
參考資料:
(1)羅伯特·L·索爾索著,黃希庭等譯《認知心理學》教育科學出版社1990年版。
(2)姚文忠主編《物理教學及其心理學研究》杭州大學出版社1991年版
(3)邵瑞珍等編著《教育心理學》上海教育出版社1983年版
(4)林仲賢等主編《實驗心理學》科學出版社1988年版
