教研經(jīng)緯
淺析表象在物理教學(xué)中的意義
摘要：大多數(shù)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(yīng)用。在直觀教學(xué)中使表象得以形成和鞏固的程度直接決定著教學(xué)效果。因此,在物理教學(xué)中,應(yīng)制定表象形成的目標(biāo),明確表象形成及變化的要求。
關(guān)鍵詞：直觀教學(xué)表象 表象活動
按心理學(xué)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(fù)或從描述中重建那些并不出現(xiàn)在眼前的事物。表象是記憶、想象的基礎(chǔ),是進行抽象思惟的依據(jù)。有了表象,人們就能再現(xiàn)過去認識的事物,拿過去的事物和當(dāng)前的事物進行比較和聯(lián)系,進行思惟。學(xué)生解決問題的過程,實際是應(yīng)用表象和自覺表象操作的過程,學(xué)生解決問題過程中的錯誤往往來自于學(xué)生頭腦中表象的缺陷。已有實驗表明,學(xué)生的自覺表象活動對學(xué)生物理成績有明顯的影響。因此,在物理教學(xué)中幫助學(xué)生形成表象和啟發(fā)學(xué)生的自覺表象操作必須引起教師注意。
一、直觀教學(xué)與表象的形成和鞏固
根據(jù)物理學(xué)科自身的特點,學(xué)生頭腦中有關(guān)物理現(xiàn)象的表象是影響物理學(xué)習(xí)遷移的重要因素。學(xué)生在接受物理教育之前,通過小學(xué)自然課的學(xué)習(xí)及周圍環(huán)境的剌激本能地形成了豐富的關(guān)于物理世界的直覺的內(nèi)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(xué)生對物理知識的理解。例如:關(guān)于浮力,學(xué)生原有的表象是“石頭在水中下降越來越慢”,由此導(dǎo)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(guān)，和教育有關(guān)，和兒童的態(tài)度、興趣、經(jīng)驗有關(guān)。為了實現(xiàn)物理教學(xué)的要求，有計劃地培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)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(zhǔn)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(lián)系之中。因此，課堂教學(xué)中，教師應(yīng)重視直觀教學(xué)手段的應(yīng)用。
直觀教學(xué)作為一條教學(xué)原則有廣泛的含義,教師不應(yīng)把直觀教學(xué)僅看作是吸引學(xué)生注意力的手段。應(yīng)充分認識到,采用直觀手段的目的在于使學(xué)生獲得或改善適合于物理學(xué)習(xí)的表象,從而在教學(xué)的某一階段上使學(xué)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(yīng)當(dāng)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(xiàn)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(shù)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(yīng)用。當(dāng)然,也有些物理知識抽象程度較高,學(xué)生頭腦中沒有關(guān)于這類知識的表象,同時亦無實驗或觀察使學(xué)生建立有關(guān)知識表象,學(xué)生在理解這類知識時難度很大,有效的教學(xué)策略是通過語言直觀手段,激發(fā)學(xué)生頭腦中的類比表象。例如:電流、電壓、電阻等概念的學(xué)習(xí),借助于學(xué)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(guān)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(xué)習(xí),由于考試競爭,教師在復(fù)習(xí)時,往往只注意具體知識,而忽視表象的復(fù)習(xí)鞏固,從而導(dǎo)致學(xué)生機械學(xué)習(xí)。因此,教師應(yīng)注意啟發(fā)學(xué)生的自覺表象活動,創(chuàng)設(shè)增強和鞏固表象的條件。
心理學(xué)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(yīng)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(xiàn)做過的實驗,來鞏固已形成的表象,以提高表象的品質(zhì)。②在表象初步穩(wěn)定的情況下,學(xué)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(xué)生的自覺表象活動,進行解決問題的嘗試。
二、物理教學(xué)中表象活動的意義
根據(jù)認知發(fā)展理論,中學(xué)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(xué)生頭腦中清晰的、穩(wěn)定的、概括性的相關(guān)知識的表象是“抽象”的前提和必要條件。因此,在學(xué)生進行物理學(xué)習(xí)的過程中,利用具體的實際經(jīng)驗(實物、實驗等)或發(fā)現(xiàn)的經(jīng)驗,豐富和改善學(xué)生頭腦中的物理現(xiàn)象的表象,對學(xué)生加速具體到抽象的過渡,以及對后繼的物理學(xué)習(xí)有著明顯的現(xiàn)實意義。
表象是抽象思惟的基礎(chǔ)。在物理初始學(xué)習(xí)階段,它是學(xué)生理解并掌握物理知識的支柱,學(xué)生具備清晰、穩(wěn)定的有關(guān)物理現(xiàn)象的表象,物理知識中抽象的概念和命題在學(xué)生認知結(jié)構(gòu)中才能有牢靠的立足點?？梢哉f,離開了表象,學(xué)生的物理學(xué)習(xí)是不可能進行的。例如：在阿基米德定律的教學(xué)中，如果不通過實驗或在實驗中學(xué)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(xué)生就不能真正理解阿基米德定律。
學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中,能否自覺地操作表象活動,影響到學(xué)生的思惟品質(zhì),在解決物理問題的情境中,教師要有意識地激發(fā)學(xué)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(xué)中強調(diào)問題的定性分析及借助于作圖輔助解題,其根據(jù)就基于此。事實上有些問題,可直接經(jīng)表象運算得出答案。
例如：我們曾讓學(xué)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(zhì)量和兩球?qū)€的拉力。結(jié)果，有些同學(xué)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(jié)果。
自覺表象活動可增進學(xué)生思惟的創(chuàng)造性,表象活動比較活躍的學(xué)生,常常根據(jù)問題提供的描述,進行推理,建構(gòu)關(guān)于問題更一般的表象,使得問題簡化,物理學(xué)習(xí)中經(jīng)常出現(xiàn)一題多解和最佳解正是出自于學(xué)生頭腦中不同表象?，F(xiàn)以下面例題的分析說明表象對學(xué)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(jù)運動學(xué)公式列式求解，其過程比較復(fù)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(yīng)作為物理教學(xué)的目標(biāo)之一
表象是學(xué)生認知結(jié)構(gòu)的重要組成部分。表象的品質(zhì)如何直接影響到學(xué)生的認知能力,在動作技能學(xué)習(xí)中,內(nèi)化的表象是動作的指令信息,學(xué)生根據(jù)表象做出技能動作,在抽象知識學(xué)習(xí)中,學(xué)生以表象理解,掌握并應(yīng)用知識。因此,在物理教學(xué)中,應(yīng)制定表象形成的目標(biāo),明確表象形成及變化的要求。
學(xué)生頭腦中表象的結(jié)構(gòu)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(xué)生,在不同的學(xué)習(xí)階段,具有不同的表象層次,也就產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)水平。為了達到教學(xué)目的,必須根據(jù)教材和學(xué)生的特點,提出鮮明而明確的表象要求,(如:初中學(xué)生形成二維表象;高中學(xué)生要求3維甚至4維的表象)以使成為設(shè)計方案、挑選材料、提供體驗和作業(yè)的依據(jù),并以此幫助學(xué)生形成適合于物理學(xué)習(xí)的高品質(zhì)表象目標(biāo)的出發(fā)點。
表象本身的機制及結(jié)構(gòu)是不可觀察的,但認知心理學(xué)對三維物體的心理旋轉(zhuǎn)實驗及地圖表象掃描實驗研究表明,表象的功能和效應(yīng)是可觀察的。這給表象作為目標(biāo)評價提供了依據(jù)。關(guān)于表象品質(zhì)的評價,在物理教學(xué)過程,有意無意地在進行著:課堂上,學(xué)生對實驗的復(fù)述;學(xué)生找有關(guān)知識的例證;電路部分實物圖與電路圖的轉(zhuǎn)換;理解題中學(xué)生的語言描述等。這些實際上都可視為學(xué)生頭腦中表象的復(fù)制。
制定系統(tǒng)的配合物理教學(xué)要求的表象目標(biāo)及評價系統(tǒng),包括操作方法本身是一項復(fù)雜的工作,有待物理教育工作者在教學(xué)過程中,總結(jié)經(jīng)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(xué)》教育科學(xué)出版社1990年版。
(2)姚文忠主編《物理教學(xué)及其心理學(xué)研究》杭州大學(xué)出版社1991年版
(3)邵瑞珍等編著《教育心理學(xué)》上海教育出版社1983年版
(4)林仲賢等主編《實驗心理學(xué)》科學(xué)出版社1988年版
