物理学习困难的认知因素分析，本文主要内容关键词为：认知论文,困难论文,物理论文,因素论文，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、物理学习困难的含义与类型
（一）物理学习困难的含义
“物理学习困难”的界定，不仅要体现“物理难学”的特殊性，还要体现“物理难学”的普遍性。我们认为，物理学习困难是指智力正常的学生物理学习成效低下，不能适应物理学习要求的状态。理解本文所指物理学习困难的含义，应把握以下五点。
1.物理学习困难不是智力落后、感官障碍、缺乏学习机会等因素造成的。物理学习困难的学生智力正常，虽然物理成绩落后或学习成效低下，但从其智力水准预测上分析，物理学力水准可以提高。
2.物理学习困难是指物理学习过程中某一阶段的状态，而不是依据最终结果作出的判断与评价。因此，物理学习困难是可逆的或基本可逆的，即通过教师的指导和学生的努力，物理学习困难的状态可以转化。
3.物理学习困难具有学科倾向性。也就是说，物理学习困难学生对数学、化学、语文、英语等其他学科的学习可能适应良好，学力水准优良。当然，有的学生可能在各科的学习中均表现出不适应，是学力低下的“全面学习困难”。这种“全面学习困难”往往与家庭、学校教育、社会因素密切相关，而与物理学科因素、物理思维特点以及物理教学的独特性无直接关联，故也不在本文的研究范围内。
4.不同学生的物理学习困难程度不等，成因不一。有特定章节、特定物理概念的学习困难，也有特定时期的学习困难，以及整个物理学科的学习困难。
5.有一些学生尽管处于物理学习困难状态，但自身并未意识到。因此，本文的“物理学习困难”并不限于学生自身已意识到者，而且包括教师所鉴定的“物理难学”者。
（二）物理学习困难的类型
根据“物理难学”的普遍性和特殊性，我们把物理学习困难分为群体性物理学习困难和个体性物理学习困难。
所谓群体性物理学习困难，是指在物理学习的特定阶段或特定章节，学生普遍感到物理难学，出现大面积的学习成绩下降或分化的现象。例如，初二学生物理学习的分化现象，高一物理学习的台阶现象，以及女生物理学习成绩明显低于男生的现象，都属于群体性物理学习困难的研究范畴。
所谓个体性物理学习困难是针对物理学习困难学生或物理学习中的后进生而言，即指智力发展正常，但没有充分发挥自己的智力因素而不能达到国家规定的最低的物理学习标准，物理学习效率低下，物理学习成绩长期落后等学生个体的物理学习状态。
二、物理学习困难的认知因素分析
物理学习困难的深入研究必然涉及物理学习困难学生的心理过程。当代认知心理学认为认知因素是决定学习结果和学习效率最直接因素。
（一）个体认知发展阶段
根据皮亚杰的认知发展阶段理论，中学生已处于“形式运算”为主的阶段（12～15岁）。然而，大量研究表明，初中阶段的学生，甚至有相当大一部分的高中生，在对待物理现象和物理概念或规律时，他们的思维尚处于由具体运算阶段向形式运算阶段的过渡时期，经验型思维仍起着很重要的作用。而经验型思维本质上就是只重视“我”的体验，只能从“我”的体验中去判断和感知思维。例如，初中生基本都知道，人站在椅子上，椅子对人有支持力的作用。而人站在地面上，他们却很难晓得地面对人有支持力的作用。（注：殷传宗等.物理教育学研究[M].成都：四川科学技术出版社.1996.369.）这反映了初中生思维具有较强的“我”的体验。这种带有浓厚的主观色彩的经验型思维，是造成中学生物理学习困难的主要原因之一。
值得注意的是，在处理抽象的、复杂的数学问题和语言逻辑问题上，多数中学生显示形式运算阶段的基本特征。然而，一旦涉及物理问题，他们却表现出具体运算阶段的许多特征。这是因为，大多数人只能在他们有经验和有兴趣的少数领域运用形式运算；而且，个人在某门经验较丰富的学科中能进行形式运算思维，并不意味着他在陌生的学科领域中也能以同样的方式思维。数学是学生最早系统学习的学科之一，中学阶段处理的数学问题是抽象的、形式的，中学生已经可以由大小前提通过逻辑推理得出结论，不管有无具体事物，都可了解形式中的相互关系与内涵的意义。而面对与生活经验密切相关的物理问题，他们不会仅仅满足于“理”上的推导论证，而要寻求“物”中的事实给予证明。多数情况下，他们需要凭借具体形象的支持进行逻辑推理。物理理论一般都是建立在理想化的模型基础上，而学生实际观察到的现象并非与之完全相同，这使得中学生不能找到完全符合“理”的“物”，出现在处理物理问题时，“形式——具体”左右不定的摆动现象。
（二）认知风格
认知风格又称认知方式，是人们对信息和知识经验进行组织加工时所表现出来的一种认识倾向。（注：皮连生.学与教的心理学[M].上海：华东师范大学出版社，1997.46.）学生认知风格的差异决定了物理学习成效的巨大差异。
根据个体在认知加工中客观环境提供线索的依赖程度看，认知风格可以区分为场独立型和场依存型两种。场独立型者倾向于以内部参照知觉事物，对事物独立做出判断，不易受外界因素影响和干扰；场依存型者倾向于以外部参照知觉事物，或是难以摆脱外界因素的干扰。研究表明：学生在力学应用题解答中，场独立型学生占优势，优势水平随题的难度增加和场独立性的增加而提高；在解基本力学题时，场独立型学生和场依存型学生的差异不显著；在解难度较大的创新型力学题时，场独立型学生有着极明显优势；场独立型学生和场依存型学生在力学应用题解答过程中的差异，主要表现在场独立型学生较容易形成正确的物理情景，而场依存型学生较难形成正确的物理情景；场独立型学生解题过程物理意义明确，解答过程简洁，而场依存型学生解题过程比较含糊、不确定。（注：王立君.王欣.学生FDI认知方式与力学应用题解答关系的实验研究[J].心理科学，2001.（3）.）大量研究均表明，在科学问题上，场独立型学生明显好于场依存型学生。
根据个体在进行信息加工所采用概念水平的高低，还可以把认知风格区分为具体型和抽象型。抽象型的学生，能够看到某个问题的众多方面，可以避免刻板印象，能够容忍情境的模糊度进行抽象程度较高的思考。物理学具有精神性和模糊性辩证统一的特点，解决物理问题时，必须“容忍情境的模糊度并进行抽象程度较高的思考”。从这一点上说，抽象型的学生适合学习物理。而具体型的学生则能比较深入地分析某个观点或情境，但要向他们提供尽可能多的有关信息，否则很容易造成偏见。也就是说，具体型的学生的思维特点是“精确、严密的”逻辑推理。绝对“精确”地思考物理问题，相当于无法忽视“次要矛盾”，突出主要矛盾地处理物理问题，这是学习物理的大忌。我们认为具体型的学生可以学好抽象化程度很高的数学。因为这些问题都是形式化的，也需要“相当精确性”的思维，只要逻辑推理正确就可以正确解决数学问题。但具体型的学生是无法“容忍”物理的“模糊性”的，从而造成物理学习的困难。他们对物理现象、物理过程及研究对象不擅于抓主要矛盾，去此存彼，构造简洁鲜明的物理图景。他们眼里只有“真实”而不习惯“理想”。他们不理解“轻绳”“轻滑轮”的处理；对“子弹射入沙箱”的过程一片茫然；对竖直打击问题，什么时候考虑重力，什么时候不考虑？有些问题明明有“阻力”不考虑，结论还精确吗……所以我们认为，具体型的学生相对于抽象型的学生而言，在物理学习过程中更可能遇到困难。
（三）物理认知结构
物理认知结构是学生头脑中拥有的物理知识结构，是学生对物理世界的观念的内容和组织。（注：梁树森.物理学习论[M]南宁：广西教育出版社，1996.160.）物理学习困难学生头脑中认知结构的缺陷是导致物理学习困难的主要原因。物理认知结构涉及三方面内容：物理知识储备量、物理知识的组织程度和物理知识在头脑中的表征方式。物理学习困难学生的认知结构的缺陷主要表现为以下三方面。
1.物理知识储备量严重不足
认知加工水平与相关的知识储备量有着密切的关系。物理学习困难学生，往往伴随着物理知识储备量的不足，即物理知识基础薄弱。从物理学习的角度讲，物理认知结构中缺少与新知识相关的旧知识，将影响其后有关知识学习上的记忆能力、理解能力和思维能力，导致机械学习；从物理教学角度讲，后继教育在认知结构缺乏相应的知识储备的影响下，丧失了应有的成效。例如，没有掌握受力分析，是不可能有效解决牛顿第二定律、动量定理等问题的。值得说明的是，知识是能力的基础，物理知识贫乏，则理解困难，思维不灵活，这看似是学生智能有问题，实际部分要归因于物理知识基础薄弱。
2.物理知识的组织程度低
学生对某一概念（以“电势”为例）的理解、掌握程度，不仅决定于学生对这个物理概念（电势）所具有特征的了解程度，而且还决定于学生对其他概念（包括电势差、电势能、电场强度、零势面等有关概念）的理解和掌握程度。头脑中存在知识并不代表它能得到有效的应用，物理学习困难学生有时能记住或回忆起动量守恒定律的表达式和适用条件，却不能正确地应用于有关题目之中，这说明他们的物理知识是零散的，物理知识之间没有建立起本质的联系或是某种联系建立得不够完善。这种认知结构可视为低组织程度的结构，它限制了学生提取或检索与问题相关的知识，导致不能激活有关的物理知识或不能有效使用已激活的物理知识。实际上，知识的可用性能够通过知识的恰当组织而得以加强，而“孤立”的物理知识，本质上属于没有理解的物理知识，它只能在与当初学习这个知识的条件相似的背景中才能提取出来。因此，物理学习困难学生的迁移能力差。
3.物理知识表征不完善
表征是认知心理学的概念，它是指知识或信息以什么样的形式储存于大脑之中。常见的表征形式有概念、命题、图式以及表象。其中图式往往组合了概念、命题和表象，一般认为，图式是指围绕某个主题组织起来的知识结构。物理学习困难学生头脑中的物理知识多是罗列式的、堆积的，显然缺乏组织程度高的图式。而在物理认知结构中是否有足够多、足够清晰的物理图景的表象，是反映一个人物理能力高低的重要标志。调查表明：在进行物理表象活动的自觉性上，高分组学生要比低分组的学生强得多。高分组学生能比较自觉地有目的地从教师的讲解和教材中勾画出物理世界的物理图景，物理现象在他们头脑中常能以图解的形式出现，因而能较好地掌握概念和规律。而低分组学生，主要把注意力放在物理公式的推导运算上，只是偶尔才在头脑中勾画出有关物理问题的图景。正是由于缺少表象形式的物理知识表征，学生在物理学习过程中不能形成正确的物理图景，从而严重影响物理学习的效果。（注：乔际平.物理学习心理学[M].北京：高等教育出版社，1991.56.）
（四）元认知
元认知，其实质是认识主体对认知活动的自我意识、自我监控和自我调节。在物理学习过程中，元认知知识具体表现为对个体学习能力、物理学习特点、物理学习策略的认识。元认知体验具体本表现为：对完成物理学习任务的把握程度的体验；遇到学习障碍时的体验，物理学习效率的体验等。元认知监控表现为：个体能不断评价物理学习过程，获得物理学习质量的信息，找出认知偏差，并能适时地调整计划，选用恰当的策略，以保证有效完成任务。如一个学生解答力学题的过程中出现了“卡壳”，他就会考虑下一步该怎么走，要不要换一条思路。有关方面的研究证实，物理学习困难学生在元认知整体水平上均低于一般优秀生。具体体现在以下两个方面。
第一，物理学习困难学生不能自觉地使用有效的学习策略。首先，他们的物理认知结构中往往是陈述性知识所占比例最大，程序性知识次之，策略性知识最少。由于缺乏必要的策略性知识，陈述性知识和程序性知识不能有效地被感知、理解、记忆并用来解答问题。其次，物理学习困难学生头脑中的物理知识多是处于表浅的加工状态，直接制约了他们对学习策略的使用。有研究者对高一学生进行了解决物理学问题的元认知训练，发现物理学习困难学生由于学习基础太差，策略训练也难以起到作用。（注：胡志海.元认知在学习策略训练中的作用述评[J].渝州大学学报（社科版），2002.（2）.）
第二，物理学习困难学生缺乏对物理学习的有效监控。从控制论的观点看，元认知监控是一个必不可少的反馈和控制环节。但物理学习困难学生不能分析或获取反馈信息，及时对物理学习过程中存在的问题做出相应的调节，使得物理学习过程的盲目性、冲动性较大，从而降低了物理学习的效率与成功的可能性。在对比优生和物理学习困难学生解决物理问题过程的研究中，人们发现元认知监控能力的高低在一定程度上决定了物理成绩的高低。