初中物理：学习结果与条件浅析——基于加涅教学论的思考之一，本文主要内容关键词为：物理论文,初中论文,条件论文，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、思考缘起 美国著名哲学家、心理学家威廉·詹姆斯（William James，1842～1910）曾经说过：“心理学是科学，教学是艺术。”前者讲究确定性与可操作性，后者则常常有一种含糊不清、难以捉摸的感觉。我国知名教育心理学教授皮连生将教学论分为两种取向：哲学取向与科学取向。前者主要依据哲学思辨和经验总结，后者则是基于科学心理学，尤其是学习心理学和实证研究的。实际上，教学与心理学之间一方面关系密切，另一方面又存在着某种距离；教学离不开哲学与经验，也需要科学与实证作为支撑。笔者对此有这样的隐喻：科学是教学的发动机，哲学是教学的方向盘；教师要努力在方向正确、动力强劲的汽车上，欣赏教育之路上的美丽风景。但是，很多一线教师的教学往往处在以哲学取向（主要是经验取向）为指导，向往艺术境界，而忽略科学取向的状态。 科学取向的教学论一般是以学习理论为基础的，因为教学的目的主要在于促进有效学习。学习理论的主要研究任务是：阐明学习的过程，阐明学习的条件（影响学习的因素），阐明学习结果的性质特征和测评方法等。在意识到学习现象的复杂性后，相关学者认识到对学习，尤其是学习结果，进行分类研究的重要性。可以说，学习的过程是教学论体系的基础，学习的条件（影响学习的因素）是设计和实施教学的依据，学习结果的性质和分类则是确定教学目标和评价的依据。当然，由于条件和能力的限制，一线教师更多地需要利用科学取向的教学论的已有成果来指导实际教学（而非研究与提出科学取向的教学论）。 美国著名教育心理学家加涅（R.M.Gagne，1916～2002）是当代认知心理学及科学取向的教学论的集大成者，他以“掀起一场认知心理学革命”的信息加工理论为基础，融合多种学习理论，对学习结果进行了分类，并对不同类型的学习过程和条件作出了解释，然后以此为基础提出了其教学理论。因此，加涅教学论主要由学习结果分类、相应学习条件（学习理论）以及“教学事件”（教学理论）组成。 虽然很多一线教师很熟悉加涅，但是对他的教学论往往缺乏清晰、深入的理解以及有意识、系统化的运用。因此，有必要进一步梳理加涅教学论，以期使其在学科教学中“生根开花”。限于篇幅，本文拟重点梳理加涅教学论中的学习结果分类和相应学习条件，并结合初中物理教学进行解读，以期帮助一线教师更好地理解加涅的学习理论，真正让自己的教学从哲学（经验）走向科学。 二、初中物理教学中的学习结果分类和相应学习条件 以知识分类和信息加工理论为基础，加涅将学习的结果分成言语信息、智慧技能、认知策略、态度、动作技能五种（五个层次）——其中，前三种属于认知领域，第四种属于情感领域，第五种属于心因动作领域；并将学习的条件分成“内部事件”和“外部事件”两种——其中，前者主要是学习者先前编码过的信息，后者主要是促进编码的精加工方法。下面分别叙述之。 （一）言语信息及其学习条件 言语信息就是陈述性知识，即事实性知识，往往用于回答“是什么”。比如，国际单位制中长度的主单位是米，电流的符号是I，影响蒸发快慢的因素是温度、液体的表面积和液体表面空气流动的快慢等判断或陈述内容，这些就是言语信息。 言语信息的习得，关键在于内部和外部两种条件（对应上述“内部事件”和“外部事件”）。内部条件主要指学生头脑中的相关材料，亦为学生长时记忆中的相关内容。比如，学生要知道国际单位制中长度的主单位是米，常用单位有千米、分米、厘米、毫米、微米、纳米等，就必须调用自己头脑中已有的“长度”“单位”“米”等概念——这些概念学生在小学数学中都已学过，属于内部条件。外部条件主要指教师创设的有意义的情境，亦即促进学生编码的情境。比如，在上例中，可以跟学生讲解单位feet（英尺）及其由来的故事，让学生认识到制定统一的长度标准的必要性；可以给学生提供需要用到不同长度单位的问题，让学生认识到常用长度单位存在的必要性——这些情境通常是由教师创设的，属于外部条件。值得强调的是，这里创设的情境不仅有利于学生学好言语信息，还可以让学生认识到不同言语信息有着各自可以应用的情境——这实际上也为将新学的言语信息纳入长时记忆提供了一个“锚桩”。 考虑到学习者短时（工作）记忆的容量（7±2）这一因素，言语信息学习的另一个重要条件是，相关言语信息之间联系的整合与组织。比如，上述常用长度单位中，千、分、厘、毫、微、纳等被称为“词冠”——可以通俗地解释为“戴在主单位头上的帽子”。将这些词冠形成一个“组块”，可以使学习者不用机械地记忆这六个常用长度单位，从而减小记忆的负担；弄清各个词冠之间的进率关系，还可以对后面许多物理量常用单位的学习起到同化作用，从而进一步减小认知的负荷。 （二）智慧技能及其学习条件 智慧技能相当于程序性知识，往往用于回答“怎么做”。加涅又将其分为五类（五种水平）：辨别、具体概念、定义性概念、规则、高级规则。现以压力、压强知识的教学为例进行说明： 首先，教师引导学生举出生活中有关压力的例子，比如，放在手上的粉笔盒对手有压力，坐在椅子上的人对椅子有压力，站在斜坡上的人对斜坡有压力，背在背上的麻袋对背有压力等。这些例子与日常生活关系密切，因此，学生即使没有实际体验，也能顺利地建立相应的表象——从而就可以进行辨别。值得一提的是，这四个例子囊括了“有生命”与“无生命”以及“水平面”与“斜面”的情形，具有概括性，可以提高学生的思维定势水平。 其次，教师引导学生在辨别的基础上分析、归纳，从而发现压力的共同点是“垂直作用在物体表面上”——这就在学生的思维中形成了具体概念。当然，建立概念需要较强的概括能力，需要“同中求异，异中求同”的思维；需要以学生的自主发现为主，需要通过适当的反例让学生认识到建立概念的对象与其他对象有着“区别性特征”。接着，教师引导学生用语言或文字将具体概念表示出来——从而得到定义性概念：垂直作用在物体表面上的力叫作压力。当然，加涅的定义性概念更多地是指无法“直接指出”而需要“通过定义来识别”的概念（如电流、电功的概念等）。 此后，教师引导学生在压力和受力面积概念的基础上，探究压力的作用效果与哪些因素有关，从而建立压强的概念。接着，教师引导学生利用压强知识去判断载重汽车为什么要装更多的轮子等问题——这就是规则的应用。 最后，教师引导学生运用压强知识解决实际问题，其中会涉及密度、质量、受力面积的估算，还可能要用到重力与质量的关系、面积单位的换算等，复杂程度相对提高——这就可以看作高级规则的应用（高级规则是规则的组合）。 需要注意的是，这五种水平在实际教学设计中不一定非得从“辨别”开始，也不一定非得是“线性”关系；完全可以从“具体概念”开始，经过“规则”，到达“高级规则”——总之，要“具体问题具体分析”。但是，了解这五种水平，可以在教学设计中让思路更清晰。这就是加涅所说的“学习层次为设计教学所提供的有利条件”：一是可以保证教学的完整性；二是可以造就合适的教学顺序；三是可以提供有效率的教学。 智慧技能的重要性不言而喻。用皮连生教授的话说，就是“在基础教育阶段，中小学生学习的结果主要是获得智慧技能”。 智慧技能的学习条件与言语信息的学习条件有很大程度上的相似之处，比如，“指引学习者的注意”，关注学生先前习得的智慧技能，关注呈现给学生的学习材料与步骤是否超过短时记忆的容量等——这里不再赘述。 倒是加涅及其合作者德里斯科尔的另一提醒需要注意：他们发现，“智慧技能最初习得时可能既容易又迅速，但明显的困难在于它们的保持及在新情境中的普遍应用”；他们认为，用多种多样的例证和问题来进行练习，是促进保持和迁移的一个必要条件。结合这一提醒来理解初中物理中智慧技能的学习条件，笔者认为，应该遵循“问题解决”的思路，通过建立基本模型、分析物理过程、应用数学方法等策略，帮助学生提高问题表征的水平，以最终提高运用高级规则解决复杂问题的能力——当然，变式是必须的，提高学生思维的定势水平亦是必要的。 （三）认知策略及其学习条件 认知策略相当于“元认知”知识，可以让学习者决定在什么情况下、以怎样的方式运用言语信息与智慧技能；可以让学习者知道如何监控自己的注意，如何实施自己的编码，并从中发现问题。借用“鱼”与“渔”的隐喻，言语信息与智慧技能相当于“鱼”，而认知策略则是“渔”。比如，在压强知识的教学中，让学生用自己的话说出对压强概念及其作用的理解时，“用自己的话说出”其实就是一种认知策略。又如，在电流问题的教学中，让学生将电流类比成水流，通过“走一走”判断电路连接关系时，“进行类比”就是一种认知策略。 需要注意的是，认知策略的习得不是一朝一夕之功，需要不断累积；而且，认知策略的教学并不容易评价，在当前的评价体系中也不容易得到体现——不教、不学认知策略，学生也能考得很好。因而，在初中物理教学中，虽然认知策略的重要性是不言而喻的，但是，与言语信息、智慧技能相比，其所受到的重视程度并不令人乐观——这也导致教师在教学中十分苦恼的“讲过了还不会”的现象时常发生。 加涅教学论认为，认知策略的形成可以有两条途径：一是学生不断试错，指向学生的发现；二是教师直接教学，指向教师的讲授。认知策略的学习条件与认知策略形成的两条途径存在着对应关系：学生在试错时会用到自身的原有知识（包括概念与规则），这是内部条件；教师的直接教学包括动作演示与言语指导，这是外部条件——这些条件比较明显、笼统，不再赘述。 加涅教学论比较强调的一点是：无论认知策略是教会的还是发现的，学习者都必须有大量的练习认知策略的机会——特别是在新颖的情境中。而范德比尔特则强调“在复杂问题中进行更情境化的练习”，德里和墨菲则建议“不同学科的教师要协调其努力，以便发展可以跨学科使用的认知策略”。笔者对此的理解是：衡量学生的认知策略有没有真正形成，看的是学生在陌生（新颖）情境中解决问题的能力。这里，可以举出科学探究的例子：《义务教育物理课程标准（2011年版）》明确指出，“科学探究既是学习目标，又是重要的教学方式”。因此，教师需要指导学生在科学探究的过程中学会科学探究，使得科学探究成为学生面对新情境时的一种认知策略——即学生遇到新情境时，会自觉地提出问题、猜想假设、设计实验、实施实验、分析数据等，以得出结论、发现知识、解决问题。然而，在新课程改革之初，在包括中考在内的重要评价中，不乏探究物质密度、电阻大小等与哪些因素有关这样的试题。这些试题对于学生而言，绝大多数并非“陌生（新颖）情境”，因而，事实上并不能考查学生的探究能力，是一种“伪探究”。 此外，加涅和德里斯科尔还有一个重要的提醒是：学习者必须对自己的认知策略的使用是否有效有某些认识。因此，认知策略的形成，关键恐怕还在于学生自身——人们常说“会学的学生学方法，不会学的学生学知识”，其实指的也是认知策略的学习。笔者理解这是对自身认知策略的反思与监控。这里，可以举出一个“欧姆定律”探究教学的例子：起初，笔者总是纠结于怎样让学生自主思考出滑动变阻器在实验中的作用（即在实验中必须运用滑动变阻器），而未得有效策略，结果常常是自己讲出来，使得学生感觉到有些突兀。后来，笔者在电路形成之前，先引导学生回顾“调光灯”的知识（引入电阻概念时所用的素材），让学生认识到滑动变阻器在其中不仅有改变电流的作用，还有“分压”的作用，由此让学生在探究得出欧姆定律的实验中，根据控制电阻两端电压的要求，自主想到滑动变阻器。反思这一过程，笔者发现，有没有利用学习理论指导教学设计，有没有分析学生已经或可能具有哪些认知基础（言语信息和智慧技能的准备），是前后教学效果差异产生的主要原因。因此，在这个例子中，运用学习理论分析学生学习的过程和条件，就是笔者自身进行教学设计的认知策略；而有效改进教学设计的过程，就是笔者反思与监控自身认知策略的过程。 （四）态度及其学习条件 在加涅教学论中，态度就是指价值观，或者说对事、对物、对人、对己的反应倾向。一线教师对“态度”并不陌生，因为课程标准提倡的第三维教学目标中即有“态度”（另两者为“情感”和“价值观”）。态度与动机既类似又不同，相比较而言，动机是一种较为短暂的状态，而态度则能影响学习者很长时间。在初中物理教学的视角下谈态度，应当分两种情况：一是对“物理学习”的态度，二是对“物理学科”的态度。 加涅教学论认为，态度建立的内部条件是“学习者必须具有多种（与对某事物的态度相关的）概念和信息”。这句话可以理解为“学习者必须具有原有态度”。比如，在学习物理之前，学生可能知道物理有趣，这就是学生获得的对物理学习的“信息”；学生还可能知道初二时就会学习物理，因而对物理学习产生一些情境方面的期待和行为，这就是学生获得的对物理学习的“概念”。加涅教学论对态度建立的外部条件的描述侧重于“榜样”。这对初中物理教学的启发是，要通过多种方式给学生树立喜欢物理学习的榜样（如优秀的同学等）和亲近物理学科的榜样（如物理学家等），这可以让学生建立更好的对物理学习和物理学科的态度。 加涅特别指出：“重复失败的经验倾向于引发‘不喜欢’的态度。”这对初中物理教学是一个提醒：很多学生进入初二不久后，就开始厌恶物理学习，一个重要原因就是，他们发现物理学习并不像原来期待的那样有趣，而是也有做不完的作业，也会因为考试不理想而被批评……在这些情境中，学生感受到的都是失败的经验且不断重复，并且毕业多年后还会记得“当年最怕、最讨厌的就是物理”。应当说，这对物理教学而言是一种失败，因为学生在物理学习之前形成的积极态度，却在重复失败中被不断消弥。因此，从物理教学的角度讲，教师要通过教学技艺的引领和人格魅力的感染，让学生获得学习的成功和积极的评价（反馈），从而喜欢物理学习；更要借助于物理探究的乐趣与物理学史的魅力，使学生投入到能够产生积极态度的学习活动中，从而喜欢物理学科。 （五）动作技能及其学习条件 动作技能是指通过练习获得的、按一定规则协调自身肌肉运动的能力。它主要包括两个成分：一是描述如何进行动作的规则；二是因练习与反馈而逐渐变得精确和连贯的实际肌肉运动。不同于智慧技能是概念规则支配下的对外办事的能力，动作技能是规则支配下的肌肉运动。在初中物理学习中，动作技能主要是指实验操作技能。 动作技能是由离散的子技能或连续的局部技能构成的，这些被称为成分技能，是动作技能形成的内部条件。而动作技能学习的外部条件则是用“三阶段”理论来描述的：早期认知阶段，学生尽力理解子程序；中间联系形成阶段，学生交替进行子技能与整体技能的练习；自动化阶段，动作技能的自动化。比如，对托盘天平使用的学习，学生在早期认知阶段需要认识天平的结构，知道什么是水平工作台面，知道平衡螺母在哪里，知道平衡螺母的调节要遵循“左偏右调”的原则，知道砝码的放置顺序，知道如何读数等等；在中间联系形成阶段，学生需要专门训练水平调节与横梁平衡调节，利用不同质量的物体专门训练砝码的增减技巧，专门训练天平的读数等等；在自动化阶段，学生需要训练测量物体的质量，并争取做到一气呵成、一次性正确。达到这一水平后，在测定物质的密度等实验中，便不需要再对托盘天平的使用进行专门的复习了。 需要指出的是，初中物理实验中学生需要掌握的操作技能，实际上并不特别难学，在自然的活动和一般的教学中即可形成，因此，不必给予过多的关注。 综上可知，加涅教学论中学习结果的分类，基本上涵盖了初中物理教学的所有方面，与新课程倡导的三维教学目标也比较吻合，因此，可以作为教学目标和内容确定的指导思想；而加涅教学论中学习的条件，更是可以作为教学设计的指导原则。标签：认知策略论文; 初中物理论文; 教学技能论文; 中学物理论文; 加涅论文; 教师技能论文; 创设教学情境论文; 物理论文; 科学论文;