图式理论对物理教学的启示，本文主要内容关键词为：图式论文,启示论文,物理教学论文,理论论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、图式理论概述 1.图式的内涵 图式理论是一种关于人的知识怎样表征，以及知识的表征如何以特有的方式促进知识应用的理论。图式的概念最早出现于人工智能和计算机科学领域，在心理学领域最早提出图式概念的是巴特利特，他认为图式是“过去反应或过去经验的一种积极组织，这种组织必然对具有良好适应性的集体的反应产生影响”。格式塔理论和皮亚杰理论都高度重视图式，格式塔理论强调的模型就是指人心理的整体组织结构，而这样的组织结构其实就是图式；皮亚杰理论中，两个关于图式的重要概念就是同化和顺应，同化指的是把外部环境中的有关信息纳入到已有图式中去，而顺应指的是原有图式不能同化新的信息，重组和改造原有图式的过程。 现代认知心理学认为，图式是指围绕某一主题组织起来的知识表征和储存方式，表现为一些观念和关系的集合，形成一种有组织的知识结构，它影响着人对客观事物或各种刺激情境的理解和反应[1]。例如，如果提到牛顿第一运动定律，学生就会想到惯性、力是改变物体运动状态的原因、伽利略斜面实验等，这说明牛顿第一定律、惯性、力是改变物体运动状态的原因、伽利略斜面实验等知识是联系在一起存储在学生头脑中的，所以图式不是定义，而是表征知识的认知模式。 2.图式的特征 埃伦·加涅曾概括出了图式的三个特征：①图式含有变异；②图式可按照层级组织起来，也可嵌入另一图式中；③图式促进推论。 图式含有变异指的是图式在某一范畴内典型的特征是具有不变性的，但是图式的很多属性值是允许改变的。例如，“抛体运动”这一图式中，初速度的方向未必是一成不变的，虽然大部分情境中抛体运动的初速度是水平方向的，但是初速度方向也可以是斜向上的；图式之间可以镶嵌指的是一个图式可以嵌入到另一个图式之中，如，“抛体运动”这一图式本身就包含了“平抛运动、斜抛运动”等附属部分的图式，而“抛体运动”图式本身也是可以嵌入到更为一般的“曲线运动”图式中；图式的第三个特征是图式可以促进推论，也就是说当我们已经获得了“抛体运动”的上位观念“曲线运动”这一图式时，就可以推论出抛体运动的初速度方向和加速度方向是不一致的，尽管在“抛体运动”这一图式中并没有明确的信息将这一属性表征出来，但我们可以从“曲线运动”中推论出来。 二、支持图式形成的教学措施 图式作为陈述性知识比较高级的单位，它是人对自己熟悉的范畴、事件、文本或者其他各种实体中的命题、次序及知觉信息所做的综合。图式含有这些实体中关键的或典型的特征信息，值得注意的是实体的另一些特征是可以变化的，基于图式的这一特征，人们可以利用图式来推论遇到的某个新实例可能属于哪种图式，因此，在教学中如果能够帮助学生形成不同陈述性知识的图式，在解决问题的过程中学生就可以轻松地找到与之对应的解决方法。那么，教师在教学中应采取怎样的教学措施，有效地促进学生形成正确的图式呢？ 研究发现，这一工作可以从以下三个方面入手：①给人的工作记忆提供支持，或者设法减轻图式形成过程中工作记忆的负担；②选择范畴的适当样例；③鼓励学生在形成这一范畴的图式时给自己找到或者提出该范畴的正确样例[2]。结合目前中学物理教学的实际情况，笔者将支持图式形成的教学措施概括为多个实例同时呈现法、匹配的正反例对比法和举例说明法。 1.多个实例同时呈现法 图式是在图式实例的基础上形成的，在图式的形成过程中，人脑要经过一系列产生图式的过程，有意寻找不同图式实例之间的相似之处，再对这些相似点进行编码表征，从而形成图式。认知心理学家认为，这样的图式实例至少要有两个，同时在教学中呈现样例的方式最好是同时呈现或者相继呈现，这样可以减轻形成图式过程中人脑的工作记忆负担。 在物理教学中，为了帮助学生形成图式，教师可以引导学生将多个图式样例进行对比，找出它们之间的本质相同点。例如，人教版高中《物理1》中“质点”这一图式，对学生而言是比较抽象的，但由于学生对生活中的实例比较熟悉，教师就可通过呈现多个“质点”的实例，引导学生对实例加以分析，总结归纳得出“质点”是一个只有质量但没有形状和大小的点，是一种理想化的模型。 如图1中这些实例的选择，都突出了图式的本质特征，在图式关键特征保持不变的基础上，将无关特征变量进行变化。然而，即使有了呈现实例的基础，学生有时候还是不会进行比较，教师要适当引导学生找出这些实例中的相似之处，为学生图式的形成进行有效铺垫。 2.匹配的正反例对比法 人脑中的图式形成后，也不是一成不变的，形成的最初图式往往是不精确的。学生在利用已有图式解释一些情境时，会逐步对图式进行修正和扩展，进一步突出图式中的变量和默认值，从而巩固图式。为了帮助学生对图式精确分化，教师在教学中要选择和正例相匹配的反例，利用正反例的对比实现教学目标。和正例相匹配的反例指的是一种特殊的反例，它仅缺少图式本身所包含的一个关键特征，但在其他方面与同时呈现的正例相匹配，这种反例既具备图式的其他关键特征，也具备与配对呈现的正例相关的无关特征，如图2所示。
