物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)的完善與有效學(xué)習(xí)

廖小兵

(廣州市第三中學(xué) 廣東 廣州 510120)

有效學(xué)習(xí)就是善于優(yōu)化學(xué)習(xí)環(huán)境以達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)活動[1]．也有人將有效學(xué)習(xí)表述為在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中能夠積極有效地運(yùn)用各種學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)策略主動地學(xué)習(xí)，以最少的時(shí)間投入取得最佳的學(xué)習(xí)效果.它包括學(xué)習(xí)過程的有效性和學(xué)習(xí)結(jié)果的有效性；一方面體現(xiàn)于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的“會學(xué)”，另一方面又表現(xiàn)在學(xué)習(xí)結(jié)果具有較高的達(dá)成度，即“學(xué)會”[2]．

有效學(xué)習(xí)的上述表述中，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生學(xué)習(xí)準(zhǔn)備的主動意向，知識基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)過程的資源利用，方法選擇、學(xué)習(xí)效果的整體多維和全面發(fā)展．其實(shí)，當(dāng)學(xué)生動機(jī)、教師指導(dǎo)、學(xué)生參與、內(nèi)容編排、媒體使用等方面都適當(dāng)?shù)脑?，有效學(xué)習(xí)的核心還是在于學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的完善.只有借助認(rèn)知結(jié)構(gòu)才會有新知識的生長點(diǎn)，才會有對新知識的理解、內(nèi)化，而不斷發(fā)展、完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu)又會成為更新的知識之生長點(diǎn)，正是這種有效的循環(huán)，才是有效學(xué)習(xí)的本質(zhì)．

1 物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)在學(xué)習(xí)起始的促生作用

學(xué)生原認(rèn)知結(jié)構(gòu)是促使有效學(xué)習(xí)發(fā)生的動因；原認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的相關(guān)知識點(diǎn)是新知識的生長點(diǎn)．奧蘇伯爾認(rèn)為，認(rèn)知結(jié)構(gòu)中組織知識的方式包攝性最廣的概念在結(jié)構(gòu)中占據(jù)最高層次，以便為每一新學(xué)知識單元提供理想的固定點(diǎn)；學(xué)習(xí)要從一般到個(gè)別．而布魯納認(rèn)為學(xué)習(xí)應(yīng)從個(gè)別到一般，只有熟練掌握具體信息，才會掌握一般編碼系統(tǒng)[3]．兩者盡管有不同，但面對外界新的信息刺激，學(xué)生借助原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)中的知識點(diǎn)與新信息的內(nèi)容、類別進(jìn)行判別、比較，并發(fā)現(xiàn)差異，在這相互作用中發(fā)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的不和諧，從而促使同化、順應(yīng)的發(fā)生，才會有新知識學(xué)習(xí)的發(fā)生．

現(xiàn)實(shí)教學(xué)過程中，布魯納的論點(diǎn)更符合個(gè)體認(rèn)知發(fā)展的趨勢.學(xué)生的物理學(xué)習(xí)都是從具體的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象開始的．學(xué)生由具體的物理現(xiàn)象作為外部刺激信息，并以問題的形式反映出來，打破了原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的平衡．如初中物理的平衡狀態(tài)條件是二力平衡.到高一，面對物體受到三個(gè)以上力的情形時(shí)，就無法用二力平衡.學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中平衡狀態(tài)的二力平衡平衡條件概念內(nèi)容就不和諧；學(xué)生面對的問題是如何判斷受多個(gè)力物體的平衡？或受多個(gè)力物體的平衡條件是什么？在這種情況下，學(xué)生自然有探索新知的意向.這種不和諧、不平衡就成為學(xué)生有效學(xué)習(xí)的動機(jī)之一．當(dāng)學(xué)生由平衡二力的合力為零推至受多個(gè)力物體的平衡條件為合力為零時(shí)，學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的平衡條件知識已以探索結(jié)果順應(yīng)為合力為零的內(nèi)容，而原知識結(jié)構(gòu)中的二力平衡就是這合力為零新知識的生長點(diǎn)．

2 物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)在學(xué)習(xí)過程的吸納作用

當(dāng)原認(rèn)知結(jié)構(gòu)的平衡被打破，進(jìn)行有效學(xué)習(xí)，學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中被激活的相關(guān)知識會像一條條伸出的吸盤，通過理解和編碼將新知識吸納進(jìn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)中．

2.1 理解吸收

物理知識的有效學(xué)習(xí)過程是已有知識能夠理解新學(xué)知識的過程，也是認(rèn)知結(jié)構(gòu)拓展和延伸的自我構(gòu)建過程．學(xué)生原認(rèn)知結(jié)構(gòu)的不和諧，會激活學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的相關(guān)知識，促使新舊知識發(fā)生聯(lián)系，促成同化、順應(yīng)的發(fā)生.學(xué)生的有效學(xué)習(xí)就使新知識被原認(rèn)知結(jié)構(gòu)所吸納，新舊知識一起整合成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)．

初中物理通過觀察海波熔解實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)熔點(diǎn)知識的過程中，當(dāng)學(xué)生觀察到固液共存的狀態(tài)下，溫度不變的現(xiàn)象時(shí)，就會用有關(guān)溫度計(jì)、溫度、固液物態(tài)等知識去分析、理解這個(gè)現(xiàn)象．這種理解導(dǎo)致的“聯(lián)系”，使得原有的溫度、固液物態(tài)等知識將支撐著“熔點(diǎn)”這個(gè)新知識，它們也成為熔點(diǎn)知識在舊知識網(wǎng)絡(luò)的固定點(diǎn)，并將熔點(diǎn)知識吸收進(jìn)原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，而熔點(diǎn)知識就是原認(rèn)知結(jié)構(gòu)的拓展和延伸．

2.2 編碼納入

布魯納認(rèn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是從掌握具體知識到形成一般編碼系統(tǒng)的過程．編碼就是將新信息加以分組、組合、編排,并不斷地調(diào)整和重組的過程．學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，在理解的基礎(chǔ)上，能夠?qū)⒅R信息予以編碼貯存，即恰當(dāng)?shù)胤纸M、組合和編排，將知識進(jìn)一步內(nèi)化．如共點(diǎn)力平衡條件是合力為零的知識，由力、力的圖示、合力、力的合成、平衡態(tài)等知識支撐.但在納入學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程歸類、分組、編排工作中，不同的學(xué)生可能有不同的結(jié)果.有的學(xué)生會將合力為零的平衡條件歸入“力”的知識系列之下，有的學(xué)生就會歸到“運(yùn)動狀態(tài)”的知識系列之下，也有可能會歸為兩個(gè)知識系列之間的鏈接中．在分類過程中，學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)會將相關(guān)聯(lián)的知識與其比較、將相近的知識與其區(qū)分，在比較、區(qū)分中使新知識清晰，也使它更深地納入學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，達(dá)到內(nèi)化的目的．

3 物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)在學(xué)習(xí)宗旨的指向作用

有效學(xué)習(xí)的宗旨是使學(xué)生形成一個(gè)完善的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)；該宗旨引領(lǐng)著有效學(xué)習(xí)的方向和具體操作內(nèi)容．

物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)是物理知識通過內(nèi)化在學(xué)生頭腦中形成的內(nèi)容和組織[4]．內(nèi)容是指物理知識，即物理學(xué)科的基本概念、規(guī)律和原理在學(xué)生頭腦中的映射．組織則包含兩個(gè)方面，一是指物理知識系統(tǒng)的邏輯聯(lián)系，二是學(xué)生頭腦中的物理技能、方法、策略等．學(xué)生頭腦中形成的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)就是把知識、方法和策略融成一個(gè)完整的、有機(jī)的整體，做到對概念、規(guī)律的理解融會貫通、駕輕就熟，對分析、思考、解決問題的方法、途徑、技巧能靈活運(yùn)用、得心應(yīng)手．學(xué)生的學(xué)習(xí)在于物理“內(nèi)容”的厚實(shí)、準(zhǔn)確，“組織”中的邏輯聯(lián)系的清晰，方法策略的豐富．

在實(shí)際教學(xué)中，“內(nèi)容”的工作遠(yuǎn)強(qiáng)于“組織”的工作，“組織”工作中技能習(xí)得工作又遠(yuǎn)強(qiáng)于邏輯體系形成，以及方法、策略積累的工作．學(xué)生的有效學(xué)習(xí)只有在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中“組織”部分完善的基礎(chǔ)上，才會起到學(xué)習(xí)的發(fā)動作用，才會成為新知識的生長點(diǎn).其組織良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)才會有新知識眾多的固定點(diǎn)，才會從每個(gè)固定點(diǎn)都能伸出有強(qiáng)大吸力的吸盤將新知識吸納入認(rèn)知結(jié)構(gòu)，發(fā)生有效的重組和整合．可見，促成有效學(xué)習(xí)的關(guān)鍵的具體操作有如下幾個(gè)方面.

3.1 形成物理知識邏輯體系

物理知識結(jié)構(gòu)在很大程度上真實(shí)地反映了客觀事物的自在結(jié)構(gòu)，有其自身的邏輯體系；課本物理內(nèi)容的呈現(xiàn)都體現(xiàn)了這種邏輯關(guān)系.一般來說，物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)與物理自身的知識結(jié)構(gòu)的吻合度越高，其合理性就越大．學(xué)生能將所學(xué)的知識按照物理知識結(jié)構(gòu)的形式建構(gòu)認(rèn)知結(jié)構(gòu)，理清物理知識的邏輯關(guān)系，就能很好地起到完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)的作用．

(1)知識的層級關(guān)系

物理概念可以借助概念圖的制作理清層級關(guān)系．首先確定主概念.將主概念所涉及的分支物理概念通過歸類形成各個(gè)分支，通過排序分成不同的層級．排序中把概括性最廣、最一般的概念放在頂層，依次向下.概括性較低，比較具體的位于較低層次.最具體的概念位于最底層．例如功和能的知識，涉及功和機(jī)械能兩個(gè)概念，為兩大主概念的概念整合．功概念涉及力和位移．機(jī)械能概念涉及動能和勢能.而動能概念涉及質(zhì)量和速度，勢能概念則涉及質(zhì)量、重力加速度和高度等．功和機(jī)械能是最頂層的.力和位移、動能和勢能是第二層的.質(zhì)量、速度、重力加速度和高度等是最底層的．知識的層級關(guān)系如表1.

表1 功和能知識的層面關(guān)系

(2)知識的鏈接核心

物理知識往往是從一個(gè)實(shí)驗(yàn)、一個(gè)點(diǎn)生長起來的體系；這個(gè)點(diǎn)是知識生長的基礎(chǔ)，起著知識鏈接的核心作用．力知識的核心是力的作用效果．呈現(xiàn)一個(gè)力需要力的圖示，力的圖示是展示力的三要素，而這三要素的確定就是因?yàn)槿我灰馗淖兌紩绊懥Φ淖饔眯Ч狭εc分力的聯(lián)系是效果相同.力的分解除平行四邊形定則還有就是按力的實(shí)際作用效果分解．力的知識由力的作用效果串在一起，又都是由它生長起來的．

再如功和能知識的核心是功是能量變化的量度.電場知識的核心就是電場的基本屬性(即其對電場中的電荷施以電場力的作用)．

(3)知識生長的軌跡

知識的延伸方式也能體現(xiàn)知識的邏輯關(guān)系．伽利略打破了力是維持運(yùn)動原因的觀點(diǎn)，那就要解決兩個(gè)問題：一是力不是維持運(yùn)動的原因，那是什么的原因(效果)？二是運(yùn)動不靠力維持，那靠什么維持？由伽利略理想實(shí)驗(yàn)這個(gè)生長點(diǎn)，延伸出力是改變狀態(tài)的原因和運(yùn)動靠慣性維持的牛頓定律知識體系．

3.2 物理策略性知識的積累

知識開始被加工(建構(gòu)與轉(zhuǎn)化)時(shí)，一方面，知識通過精加工等活動內(nèi)化于認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，此為陳述性的知識；另一方面，知識通過變式練習(xí)等應(yīng)用，將命題轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生式，并融入相應(yīng)系統(tǒng)，此為程序性知識．程序性知識就包含用于對外的智慧技能和用于對內(nèi)調(diào)控的認(rèn)知策略(或稱策略性知識)．知識的學(xué)習(xí)過程有了策略性知識的積累，才會使認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到改組或重構(gòu),進(jìn)而豐富、完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)．策略性知識的積累可以通過以下兩種方法.

(1)挖掘物理知識探索過程體現(xiàn)的方法

物理知識的探索過程中有很多本學(xué)科的物理方法，如α粒子散射實(shí)驗(yàn)通過散射物推出原子核結(jié)構(gòu)的方法，伽利略通過理想實(shí)驗(yàn)打破舊的觀點(diǎn)，推理形成新理論的方法，質(zhì)點(diǎn)和點(diǎn)電荷的理想模型方法，物理實(shí)驗(yàn)對現(xiàn)象歸納的方法等都對認(rèn)知結(jié)構(gòu)的完善起到促進(jìn)作用．

(2)在物理題解的回顧過程習(xí)得解題方法

物理解題的過程體現(xiàn)了思維過程和解題步驟.在理解解題過程的基礎(chǔ)上，將解題思路作為對象進(jìn)行分析、歸納，提煉出題目的條件和背景、解題步驟、解題的切入點(diǎn)、解題方向，以及解題每一步的原理或定律．在這種回顧中可以習(xí)得解題方法，積累解題策略，可以使求解新的題目時(shí)知識提取因有明確的策略幫助選擇而更加迅速、知識的運(yùn)用更加靈活．通過提高元認(rèn)知水平，使認(rèn)知結(jié)構(gòu)中策略性知識與物理陳述性知識融為整體．

參考文獻(xiàn)

1 孫萬福.釋義“ 有效學(xué)習(xí)”.中國遠(yuǎn)程教育，2004(20)

2 馬玲亞.略論有效學(xué)習(xí)的指導(dǎo)策略.教學(xué)與管理，2002(30)

3 李斐.現(xiàn)代認(rèn)知結(jié)構(gòu)論的學(xué)習(xí)觀——關(guān)于布魯納與奧蘇伯爾學(xué)習(xí)理論的比較.瓊州大學(xué)學(xué)報(bào)，2000(1)

4 周曉明,陳明光.淺析物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)的特征及其構(gòu)造.中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢，2001，21(1)