物理学习错误的原因探析与教学对策，本文主要内容关键词为：探析论文,对策论文,物理论文,错误论文,原因论文，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。
学习是一种积极的心理活动，学生总是把新知识与原有认知结构相联系，进而将新知识合理地纳入认知结构。奥苏伯尔指出，影响有意义学习的三个认知结构变量是认知结构的可利用性、可辨别性和稳定性与清晰性。可利用性是指认知结构能否为新的学习提供最佳联系和固着点，是否有起固定作用的观念可以被利用；可辨别性是指新的学习内容与同化它的起固定作用的原有观念的分化程度；稳定性与清晰性是指学习者认知结构中起固定作用的观念是否巩固、清晰[1]。良好的认知结构具有可利用性强、可辨别性和稳定性高的特点，是学生后续学习的前提，有助于新知识的保持和正迁移的发生。而不良的认知结构，将导致机械学习和负迁移的发生，从而引发错误。下面结合物理学习，从认知结构变量的视角探讨学习错误产生的原因及相应的教学对策。 一、物理学习错误的原因探析 1.认知结构中没有起固定作用的观念 认知心理学理论认为，学生已有的认知结构是学习发生的必要条件。但现实中教师往往忽视这一客观规律，关注学生已有认知结构的意识、程度和方法均有所欠缺，教学犹如空中楼阁，学生只能机械学习。一旦物理情景发生变化，负迁移和错误将随之产生，并且新知识在很短时间内也会遗忘。 起固定作用的观念包括陈述性知识、程序性知识和策略性知识（调控自身学习与认知过程的一种特殊的程序性知识）。学生习惯掌握静态的陈述性知识，由于运用知识时不善归纳总结，学生难以构建动态的程序性知识和策略性知识，因而较易形成“陈述性知识占比较大，程序性知识和策略性知识占比较少”的比例失调的认知结构。 缺少陈述性知识导致的后果是学生思维可能在某处断路，影响学习过程的整体性，或得不出正确结果。比如，对压强计算起固定作用的一个知识点是面积的单位换算，有些学生不清楚
之间的换算关系，计算错误就是情理之中的事了。缺少程序性知识的表现是，学生没有掌握“关于办事的操作步骤和过程”，面对物理问题或实验器材时不知道“怎么办”。 例如，在“观察水的沸腾”实验中，学生要得到准确的数据，得出正确的沸腾规律，需要有以下程序性知识作为支撑和固着点：①酒精灯的使用方法。正确操作酒精灯是本实验的基础，又是实验安全进行的保障。②温度计的使用方法与读数。本实验的重点是正确记录水在不同时刻的温度，以发现水的温度变化规律。如果学生不具备其中任何一项智慧技能，必将导致操作错误，得出错误结论，甚至对身体造成伤害。因此，实验前一定要让学生掌握以上两点程序性知识。如果缺少策略性知识的贮备，学生遇到困难或学习情境发生改变时，就会不知所措，自我调控能力较差。 2.潜在的起固定作用的观念没有被激活 学生原有认知结构中虽然有起固定作用的观念，但经常会出现学生不能主动提取这种观念的现象[2]。只有起固定作用的观念被激活，新知识才能牢固地被纳入认知结构。 例如，对波的传播速度“v=λ/T”的教学，因本章中考占分少，有的教师并不讲公式的来龙去脉，而是直接给出公式，让学生机械记忆。由于物理量“λ”和“T”比较陌生，而且还有变形式“v=λf”的干扰，学生记忆难度加大，公式总是写错。究其原因是，认知结构中的速度公式“v=s/t”没有被学生主动激活，教师也没有提供任何联系线索，但该公式却是固定“v=λ/T”的知识：波在一个周期T内，传播的距离是λ，由公式v=s/t知，波速v=λ/T。 3.起固定作用的观念与新知识无法辨别 当新知识与认知结构中原有知识相似但不相同时，在学习新知初期，由于认知活动的惯性，原有知识往往先入为主，新知识易被理解为原有知识，或被原有知识取代，产生知识的负迁移。 例如，学生学过的数学关系z=x/y，表示z与x成正比，与y成反比。学习密度计算公式ρ=m/V时，z=x/y的数学意义就迁移到对ρ物理意义的理解上，即ρ与m成正比，与V成反比。这属于不同学科的横向负迁移，还有一类常见于同学科知识之间。 再如，初二阶段测量物体长度时，多次测量的目的是取平均值，减少误差；到初三探究杠杆平衡条件时，也要测量多组数据，目的却是避免实验结论的偶然性，便于得出普遍规律。但一些学生没有理解实验的目的，两者经常相互干扰，无法辨别，从而导致错误。 4.起固定作用的观念缺乏稳定性和清晰性 当前的物理学习将来会成为学习某一新知识的基础，从这个意义上讲，现在学习的知识在将来一般会表现出固定作用，它们的稳定性和清晰性直接影响新知的获得与保持，其稳定性和清晰程度往往在知识运用阶段凸显出来。 例如，学完功的定义和公式后，让学生练习：水平桌面上重20N的物体，在10N水平拉力作用下，向前移动了1m，请计算拉力和重力做的功。重力做功的错误计算过程为W=Fs=20N×1m=20J。学生对“s”的含义理解模糊，只是知道表示“距离”，而不清楚其准确意义是“在力的方向上通过的距离。”这里指物体在重力方向上通过的距离，显然在竖直方向上没有通过距离，说明学生建立起来的认知结构不够清晰。在后来学习“斜面的机械效率”时，“s”的物理意义将在计算总功和有用功时起到固定作用，如图1，力F对应的“s”是AB段，重力G对应的“s”是AC段，而BC段为干扰信息。如果学生对“s”的含义理解不清晰，必将导致错误。
二、教学策略研究 认知结构的可利用性、辨别性、稳定性和清晰性直接影响有意义学习的质量和迁移的性质。因此，采取一定的措施有效地调节认知结构的各个变量，优化学生的认知结构，才能实现知识的正迁移，促进物理知识的有意义学习，减少学习错误的发生。 1.完善知识体系，丰富表征方式，增强认知结构的可利用性，减少因知识贮备不足或未被激活而出现错误 奥苏伯尔有句名言：“如果我不得不将所有教育心理学原理还原为一句话的话，我将会说，影响学习的最重要因素是学生已经知道了什么，根据学生的原有知识状况进行教学”。了解学生现有认知结构是优化认知结构的前提，但认知结构具有内隐性特点，教师需掌握一些外显方法。 例如，师生对话是了解学生认知过程和认知结构的常用方法；另外，通过学情检测分析学生错误，有助于了解学生认知结构的缺陷。以上两种方法为完善学生认知结构提供重要依据。陈述性知识的补充往往并不困难，程序性知识和策略性知识的显化处理和体悟才是更应被关注的，比如物理习题解题步骤和方法的提炼归纳、辅助记忆的方法总结等。如果认知结构得到较好的完善和优化，学生错误的概率就会大幅降低。 应试教育备受诟病的原因就是过分强调知识讲授和习题训练，忽视概念的形成过程和感性体验，这种教学以符号表征为主，其他表征方式匮乏，这无疑为激活认知结构制造了障碍。丰富物理概念的表征方式，就是为概念的提取利用创造了多种途径和通道，有助于概念的激活。因此，物理教学中应重视物理情景的亲身体验和感悟，多创造动手实践的机会，提高演示实验的效果，加强物理与生活的联系等，这样学生对物理概念将会获得直观、多维的感知，概念在认知结构中既有符号表征又有动作表征和肖像表征。概念的各个表征成分之间既相互独立也相互联系。只要其中一个表征被问题激活，其他表征也被激活，认知结构的可利用性自然变得更强。 然而，学生有了起固定作用的知识并不意味着可以主动地与新知识产生联系，这需要教师搭起认知桥梁，即采取先行组织者策略，发挥原有知识的可利用性。 例如，讲解v=λ/T公式时，可先引导学生回忆速度的计算公式，然后启发学生怎样推导波的传播速度公式。 2.注重新旧知识比较，增强认知结构的可辨别性，减少因知识混淆而出错 学生出错的一个重要原因是认知结构中的原有知识与学习的新知识之间不易分辨，或者说新旧知识分离性不强。通过比较，引导学生找出知识点之间的异同，可以增强认知结构的辨别度，进而获得准确、清晰、分离性强的知识，避免出现张冠李戴的错误。新授课、单元小结、实验教学、习题教学中均可采用比较法。 例如，电流表和电压表的使用有相似点也有不同之处，学习初期学生会将两者混淆，故在学习电压表时，为有效提高辨识度，可安排学生将两者进行比较可见。 相同点：①使用前检查指针是否指在零刻度线，若不在零刻度线，要用螺丝刀校零。②都有两个量程、三个接线柱。③电流都要从电表的“+”接线柱流进“-”接线柱流出。④事先无法估计被测电流或电压时，可采用试触法，由指针偏转程度来选择合适的量程。 不同点：①电流表测电流，电压表测电压；②电流表要串联在被测电路中，电压表则要并联在被测电路两端；③电流表绝对不允许直接接到电源的两极上，电压表则可以，用来测电源电压；④理想情况下电流表相当于导线，电压表相当于断路。 为加强比较效果，还可配合表格或双气泡图等方式来呈现，为比较增添趣味性。 3.强化知识应用和学习反馈，适时采用发现学习，增强认知结构的稳定性和清晰性，减少因认知模糊而出现错误 对已经学过的旧知识，教师要多创造巩固、应用的机会，不断加深学生的理解，加强其在认知结构中的稳定性和清晰度。同时，要注意及时反馈，第一时间内纠正学生的错误。通过不断反馈、纠错，学生的错误认识得到了修正，认知结构也逐渐从混沌模糊走向清晰稳定。对于一些新知识的学习，比如物理规律，可以适度采用发现学习的方式。发现学习提倡学生自己独立阅读思考，发现教材内容的结构、规律和结论，这种学习方法要求学生像科学家一样去思考、探索，从而达到对知识的理解和掌握，这样纳入的新知稳定性更高更清晰，为进一步的学习夯实了基础。
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