（课程与教学论专业论文）高中生物理学习认知因素分析.pdf

硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 中文摘要 目前，高中生物理学习困难是一种非常普遍的现象，国内外物理教育工作者对 高中学生物理学习成效的问题也给予了很大的关注。 影响高中生物理学习成效的因素是多方面的，其中认知因素起到最直接的作 用。然而现有绝大多数文章都是从非认知因素的角度来分析高中生物理学习困难的 原因。本文选择从认知角度来研究高中生物理学习的成效问题。 首先，本论文基于对高中生物理学习困难的普遍性，以及认知因素对学习效果 的直接影响的分析探讨，提出了本文所要研究的问题：高中生物理学习认知因素分 析。论文对于课题研究现状的分析，特别是对于现有脑认知科学在教育领域的渗透 的分析为本课题的研究指明了方向。 其次，本论文考察了人的认知加工特性、高中学生的认知特性及物理学科的特 点，并在此基础上分别采用问卷调查法与类比推理法对信息加工过程中感知、记忆、 自我概念三个方面对物理学习效果的影响进行了分析。结果表明：物理教师的感觉 偏好与学生的感觉偏好之间的差别和学生的物理学习成效具有显著相关性；高中学 生的物理学习效果会受到他们工作记忆广度的影响；高中学生的物理学习自我概念 与物理学习成绩相关联，成绩优良学生的物理学习自我概念水平显著高于成绩不良 学生的自我概念水平。 接着，论文根据研究所得结论，为高中物理教师的课堂教学提出了一些意见和 策略。 最后对本文观点进行了总结，并展望了未来的研究方向。 本文力图将对人的认知研究引入物理课堂研究和教学实践，用人的认知特性研 究结果来指导物理教学实践，使物理教学更具有效性。 关键词：物理学习；认知因素；物理学习困难；信息加工； 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s a b s t r a c t a tp r e s e n t ，h i g hs c h o o ls t u d e n t s p h y s i c sl e a r n i n gd i f f i c u l t yi sav e r yc o m m o n p h e n o m e n o n , a n dt h ee f f e c t i v e n e s so fp h y 7 s i c a ll e a r n i n gh a sb e c o m eo n eo ft h eh o t t e s t t o p i c st h a tt h ep h y s i c se d u c a t i o nr e s e a r c h e r sa r o u n dt h ew o r l ds h o w ss o l i c i t u d e t h ef a c t o r st h a ti n f l u e n c et h ee f f e c t i v e n e s so fs e n i o rs t u d e n t s p h y s i c ss t u d ya r e v a r i o u s , b u tt h ec o g n i t i o nf a c t o rp l a y st h em o s td i r e c tr o l e h o w e v e rm o s to fa r t i c l e s a n a l y s i st h ee f f e c t i v e n e s so fs e n i o rs t u d e n t s p h y s i c sl e a r n i n gf r o mt h en o n - c o g n i t i o n f a c t o r , n o tf r o mt h ec o g n i t i o na n g l e t h i st h e s i ss t u d i e st h ee f f e c t i v e n e s so fs e n i o r s t u d e n t s p h y s i c ss t u d yf r o mt h ec o g n i t i o na n g l e f i r s t l y , b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h eu n i v e r s a l i t yo fs e n i o rs t u d e n t s p h y s i c sl e a r n i n g d i f f i c u l t ya n dt h ed i r e c te f f e c to fc o g n i t i v ef a c t o r so nt h ep h y 7 s i c sl e a r n i n g ，t h i st h e s i sp u t s f o r w a r dt h er e s e a r c hp r o b l e ma b o u tc o g n i t i v ef a c t o ro ns e n i o rs t u d e n t s p h y s i c sl e a r n i n g a n dt h ea p p l i c a t i o no ft h eb r a i nc o g n i t i v es c i e n c ei ne d u c a t i o n a lf i e l d sm a k e si tp o s s i b l e t oc o m p l e t et h i st h e s i s s e c o n d l y , b yu s i n gt h eq u e s t i o n n a i r es u r v e yp r o c e d u r ea n dl o g i ct h i n k i n g ，t h i sp a p e r u n i f i e s p e r s o n sc o g n i t i o np r o c e s s i n gc h a r a c t e r i s t i c ，s e n i o r s t u d e n t s c o g n i t i o n c h a r a c t e r i s t i ca n dt h ep h y 7 s i c a l s u b j e c t sc h a r a c t e r i s t i c ，t os e p a r a t e l ya n a l y s i s t h e s e n s a t i o n ，t h em e m o r y , a n dt h es e l f - c o n c e p t si n f l u e n c eo nt h ee f f c c t i v e n e s so fs e n i o r s t u d e n t s p h y s i c ss t u d y t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a tt h ed i f f e r e n c eo fl e a r n i n gs t y l ei n s e n s a t i o nb e t w e e nt h ep h y s i c a lt e a c h e ra n dt h es t u d e n t sh a st h er e m a r k a b l er e l e v a n c e w i t he f f e c to fs t u d e n t sp h y s i c a ls t u d y w o r k i n gm e m o r yw o u l da f f e c ts e n i o rs t u d e n t s p h y s i c ss t u d y s e n i o rs t u d e n t s t h es e l f - c o n c e p ti sc o n n e c t e d 、i mp h y s i c sa c a d e m i c r e c o r d t h es e l f - c o n c e p tl e v e lo fs t u d e n t 、航t l lo u t s t a n d i n gr e s u l ti so b v i o u s l yh i g h e r t h a nt h eo n eo fs t u d e n t s p h ) r s i t sl e a r n i n gd i f f i c u l t y 删y ，a c c o r d i n gt ot h ec o n c l u s i o n , t h i st h e s i sg i v e ss o m es u g g e s t i o na n dt h e s t r a t e g yf o rt h ep h y s i c a lt e a c h e r sc l a s s r o o mi n s t r u c t i o n f i n a l l y , t h i st h e s i ss u m m a r i z e st h ei m p o r t a n tc o n c l u s i o n sa n ds t a n d p o i n t sa n dg i v e s a no u t l o o ka b o u tt h ef u t u r er e s e a r c h t k st h e s i st r i e st oi n t r o d u c eh u m a nf a c t o r si n t op h y s i c sr e s e a r c ha n dp r a c t i c a l t e a c h i n g h u m a nc o g n i t i v ec h a r a c t e r i s t i c sr e s e a r c hw i l lm a k ep h y s i c st e a c h i n gm o r e e f f e c t i v e l y k e yw o r d s ：p h y s i c sl e a r n i n g ；c o g n i t i o nf a c t o r ；p h y s i c sl e a r n i n gd i f f i c u l t y ； i n f o r m a t i o np r o c e s s i n g l l 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 作者签名： 釉蝤 日期：2 卅年5 月妙日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阕。本人授权华中师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权 中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到 o 5 ) 效度是量表实际能测出其所要测量的特征的程度。本研究中的感觉偏好问卷是 以k o l b 的学习风格问卷和用于测量感觉通道的学习风格调查表为基础，将 必要的题目进行改动以适应我国中学生的具体情况，所以问卷应具有较好的效度。 3 1 4 调查问卷结果分析 ( 1 ) 有效同卷的选取 在问卷设计过程，考虑到实际调查过程中有些学生难免会因为各种各样的原 因上交无效问卷，如因个人原因没有好好作答等，本人特意在问卷中设置了两道选 择题，意思刚好相反。即，问卷第8 、1 7 题： “8 听口头说明比看书面说明容易”，“1 7 看书面的说明比听口头说明容 易 。这是两条相反意义的描述，要求学生分别选择出最符合自己实际情况的选 项，即在完全符合、有点符合和完全不符合这三种情况中选择。所以，本人在问卷 分析时，除了空白卷出现以外，以下的情况亦视为无效问卷： 1 问卷2 4 个选择题全部选择同一个答案或者基本全部选择同一个答案； 2 问卷的第8 、1 7 两题都选择第一种情况“完全符合”或者第三种情况“完全 不符合 。 3 没有署名。这是由问卷最后分析需要所决定的。 根据以上分析，问卷回收最后的结果大致是：问卷发放1 0 0 份，回收有效问卷 9 3 份，有效率达9 3 ，绝大多数学生能认真作答。 ( 2 ) 班级总体情况统计结果 由于本文将利用到一次物理测试的结果( 学期期末测试) 作为评判学生物理 1 5 学习效果的依据，笔者认为有必要在此分析一下在该次考试中，学生的大致情况。 以华师一附中高一国际部l l 班2 0 0 8 年下半年期末考试为例，学生物理成绩班 级总体情况利用s p s s l 0 0 软件进行分析，结果如下图3 一卜l ： 分数 n s t a t i s t i c s v a l i d m i s s i n g m e a n m e d i a n s t d d e v i a t i o n p 瓶e n t l i e s2 5 9 7 5 6 2 1 7 7 1 0 3 7 1 5 0 2 3 7 3 2 4 3 0 1 1 2 1 2 图3 - 1 1 成绩统计情况 图中依次显示：有效数据6 2 个；缺失1 7 个；平均数7 1 0 3 ；中数7 1 5 0 ；标 准差2 3 7 3 ；p z 5 = 2 4 3 0 ；5 _ 1 1 2 1 2 。 所得频次分布表为下图3 - i - 2 ，带有正态曲线的直方图见3 一卜3 1 6 c u m d a t i v e f r e a u e n c yp e r c e n tv a l i dp e r c e n tp e r c e h i ： v a l i d2 2li 31 61 6 2 6l1 31 63 2 2 711 31 - 6i 8 2 8 11 3l - 6 6 5 3 4 ll - 31 68 1 4 022 53 21 1 3 4 2 33 岛 4 81 6 1 4 422 53 21 9 4 4 8l1 31 62 1 o s 2l1 31 62 2 6 5 3 li 31 6 2 鲁2 5 6l1 3l | 6 2 5 8 5 7l1 31 62 7 4 弱l1 3i 62 9 0 印33 8噜83 3 9 6 433 84 83 8 7 6 5 l1 31 64 0 3 6 7 1i 31 6 鲁1 9 6 8l1 31 6辱3 5 6 9l1 31 64 5 2 7 0 33 矗噜- 85 0 0 7 333 84 85 4 8 7 5l1 31 65 6 5 7 6l 1 3 1 65 8 1 7 7 l1 31 65 9 7 7 822 53 26 2 9 7 9l1 31 66 4 5 l1 31 66 6 。i 8 l l1 31 6 6 7 7 8 2l1 31 66 9 4 8 ：3l1 31 67 l d 8 7 l1 3i 67 2 6 9 0 22 53 27 5 8 9 ll1 3i 五7 7 。4 9 2 ll - 3 1 6 7 9 d 9 422 53 2 8 2 3 9 5i1 31 68 ：3 9 蛔11 3 1 68 s 5 9 9li 3l 五8 7 1 t o tl1 31 68 b 7 1 0 2l1 3l - 69 0 3 1 0 辱 i1 3l 五9 1 9 l l1 31 - 69 3 5 1 1 0 33 8啐- 89 8 | 鲁 1 1 5 l1 3 1 6 1 0 0 0 t o 圆 晓7 8 5l 0 m i s s i n g5 y s l e m 1 72 1 5 t o t a i7 9 l 0 图3 - 1 2 成绩频数分布表 图3 - 1 3 班级成埙直方图( 带正态分布曲线) 从上面得分析中，我们可以看出该班学生物理学习的成绩总体上满足正态分 布，这在增加了该次考试试卷区分度的可信性的同时，也为笔者在问卷发放过程采 用随机抽查的彤式发放在理论上提高了可行度。在该次测试中，学生们的总体成绩 信息也已经得到：学生的平均分为7 l0 3 分，标准差2 37 3 ，中位数7 1 5 0 最低分 2 2 分，最高分1 1 5 分，可见该班中学生物理学习效果的差别很大。 ( 3 ) 班级巾被藏涌学生蹲觉偏好的总体情况 为了对后续的研究分析有个总体的把握，笔者将问卷调查结果中的三个分数值 ( 在视觉、动觉和听觉偏好中的分数值) 分别看做三个维度，进行散点统计分析， 用s p s s i o 0 软件进行处理的结果如下图3 卜4 。 ” 8 b 4 0 占口芷 图孓1 4 感觉偏好分数值的散点分布 以上即为s p s s i o 。o 软件处理的结果。显示出来的结果基本没有什么可以一目了 然的规律。但是，似乎有更多的学生属于视觉型偏好学习者。为了进一步验证这个 粗略的判断，我们可以根据问卷的填写情况给出被试学生大概属于哪种感觉偏好， 即对哪种信息感知方式比较敏感。根据问卷的完成情况，我们可以将学生分为四种 感觉偏好类型，分别是听觉、动觉、视觉和综合型感觉偏好。但是，考虑到所谓综 合型即对两种或者两种以上的感知信息比较敏感，我们在统计中也分四种，分别为 听觉、动觉、视觉以及全部都不敏感，也就是说有部分被试可能不只一次被统计到， 同样也有部分被试因为对三种感知方式敏感度都很低，另外归于一类。为了使结果 看得更分明，使用e x c e l 软件进行统计如下图3 一卜5 ： 1 9 图3 - 1 5 礤觉偏好饼图分布 日听觉 动证 口祝啦 口全不被感 从上面的圆蚓中我们t t 以看出，被试中有5 7 的同学是对视觉信息比较敏感的， 对听觉、动觉信息比较敏感的学生依次占1 9 和1 3 ，也有1 1 的学生对于我们所关 注的三种感知方式的信息都表现的不够敏感。由此可知，在我们的班级学生中至 少一半以上的学生会对视觉信息更加敏感。 到目前为止，问卷的分析还没有涉及到物理成绩与感觉偏好之间的关联问题， 下面我们将作进步分析。 “) 盛篮偏好与高中物理学习成效 既然每个人的感觉偏好不同，即不同的人对不同方式传递的信息有着不同的敏 感度，那么无法避免地，总会存在教师与学生的感觉偏好存在差异的情况。笔者感 兴趣的是，我们的物理教师与学生在感觉偏好之问的差异性会不会影响到学生的在 物理科目上的学习效果。在这里，我们将分析物理教师的感觉偏好与学生的感觉偏 好之间的差别对学生物理学习成绩的影响。 具体分析过程中，以再班物理教师的感觉偏好作为表征学生感觉偏好的标准。 以华师一附中l l 班的分析情况为例，该班物理教师问卷调查分值分别为：2 2 、2 2 、 3 0 ，代表着该教师分别在听觉、动觉和视觉偏好上所得分数。每一项测试中原本最 低分和最高分分别为8 分和4 0 分。在这里文章依然采用绝对评价的方式，以2 8 分作 为评判被试是否在该方向敏感的标准。以此来看，该教师属于视觉偏好型，对于视 觉通道的感知信息会表现的更加敏感。对于该班学生，我们就只是关注该学生对视 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 觉通道是否敏感，是取“1 否取“o 以此类推，统计出所有被试学生。而学生 的学习效果就如前所述，我们以一次信效度比较可信的期末考试成绩作为简单的评 价标准，将学生分为优秀、中等和差三类，在此我们为了对比鲜明只考虑两类，优 秀和差两种情况，优秀学生学习效果评价给与“l ，学习效果比较差的则对应的给 与评价“0 。 将所有有效数据整理，利用s p s s l 0 0 软件进行皮尔逊相关分析，结果如下图 3 一】一6 c o r r e l a t i o n s 感觉偏好学习效果 ：感觉偏好p e a r s o nc o r r e l a t i o n1 0 0 03 0 0 水 s i g ( 2 一t a w e d ) 90 4 0 n4 74 7 学习效果p e a r s o nc o r r e l a t i o n 3 0 0 木1 0 0 0 s i g ( 2 一t a i l e d )。0 q 0 n 4 74 7 水c o r r e l a t i o ni ss i g n i f i c a n ta tt h e0 0 5l e v e l ( 2 - t a i l e d ) 图3 - 1 - 6 感偏差异与学习效果的相关分析 上表显示：p e a r s o n 相关系数r - - o 3 0 0 ，p = o 0 4 0 ，说明在0 0 5 显著水平上物理 教师的感觉偏好与学生的感觉偏好之间的差别和学生的物理学习成效具有显著正 相关性。 总结上述分析，有两个结论是我们教师特别应当注意的： ( 1 ) 班级学生中绝大多数学生会对视觉信息更加敏感； ( 2 ) 调查显示，在0 0 5 显著水平上物理教师的感觉偏好与学生的感觉偏好之间 的差别和学生的物理学习成效具有显著正相关性。 3 2 记忆与物理学习 记忆是一种复杂的过程，涉及编码加工、存储与提取的相互关系。一般认为什 么样的信息得到存储取决于所知觉到得的信息以及这些信息怎样被编码加工，而已 存储的信息又决定了什么样的提取线索是有效地，可以通过它来提取已存储的信息 3 6 j 。在信息加工模型中，记忆占据有非常重要的位置。感觉登记接受外界的信息， 短时记忆对其进行选择性编码并将它输入长时记忆，而长时记忆的信息也可以在我 们需要的时候被提取到短时记忆中。学习和记忆总是紧密的联系在一起，学习过程 需要记忆，否则就不能通过学习影响我们的行为。也许有人认为记忆与文科性科目 2 l 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 的关系紧密是正常的，但是说记忆与物理科目的学习之间有着紧密联系似乎无法理 解。事实是，记忆不仅仅是信息，它们代表了整个脑内的关联和类型1 3 刀。而且学习 者如何加工学校、教室呈现的信息对其学习质量有很大影响，也是确定学习内容是 否被保持和如何被保持的主要因素。由此看来，记忆，作为信息加工理论的核心之 一，对于学习物理基础课程的重要也并不难理解。 3 2 1 短时记忆与物理学习 信息加工模型中，记忆被分为短时记忆和长时记忆。其中短时记忆又包括瞬时 记忆和工作记忆j 。 瞬时记忆在意识或者潜意识中 加工，一般保持的时间是3 0 秒，其 重要性由个体经验来确定【3 9 】。也就是 说学习者在判断该信息不是很重要 时，信息也许很快就被过滤掉以至于 根本不会进入后续的加工过程。那么 什么样的信息对于个体来说是重要 的信息呢? 由于脑的主要任务是帮 助个体生存。因此威胁到生命的信息 图3 - 2 1 影响个体生存的信息优先加 如厨房烧焦的烟味等信息会被优先加工并被传入工作记忆，如上图3 2 一l ，此时注 意力将会由之前的信息集中到这个信息上来。研究发现，影响到人们生存或者情绪 的信息将比学习者新学习的信息更优先的加工。我们很容易理解的是，学生必须在 感到安全和情绪安定的情况下，才能将注意力集中在认知学习中。以我们的物理课 堂来说，学生们除了要免受暴力、武器和威胁等因素干扰外，我们的物理教师应尽 力避免情绪教学，要建立积极地教学氛围。 而工作记忆( w o r k i n gm e m o r y ) ，作为第二个信息贮存库，其中保留着的是个体 正在有意识地思考着、使用着或工作着的信息。不过可惜的是，工作记忆并不是无 限量的同时加工很多信息，它是有容量限制的，这种功能容量随年龄而变化，但对 于高中生来说，其容量大致为7 2 个单元。不但容量是有限的，工作记忆有其时 间限制。p e t e rr u s s e l l 发现青春期或成人在工作记忆时间上的跨度为1 0 - 2 0 分钟 嗍。正常年青人可以在工作记忆进行1 0 - 2 0 分钟的有意加工，之后就会疲劳或厌烦， 注意力也会下降。 有研究发现：学习困难学生的工作记忆能力都显著地低于正常学生的工作记忆 能力【4 1 1 。而且孙悦亮等人还具体研究到工作记忆广度与学生学习之间的关联 4 2 1 ，他 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 们通过智力检测等方式考查学困生与学优生分别接受工作记忆广度任务的能力，分 析学困生与学优生工作记忆广度是否存在差异，并检验学困生与学优生的工作记忆 广度与被试的学业成绩之间有无关联。研究结果如下： 表3 - 2 1 两类学生工作记忆广度的平均数和标准差( 个，单位) 表格中“删广度 即指工作记忆广度。对学优生和学困生两组样本结果的平均 数进行假设检验，由样本数选择t 检验方式，结果表明：两类学生在工作记忆广度 上存在明显差异。在进行工作记忆广度和学业成绩的相关性检验时也得到显著相关 的结论。早在这之前，国外也有相关研究人员做过类似研究，他们也得到儿童的工 作记忆能力与其学业成绩密切相关的结论1 4 3 j 。 尽管上述工作中，学生成绩是以语文、数学和英语的综合成绩来判断的，而不 是单独研究学生工作记忆与物理学习成绩之间的关联，但是我们还是可以据此推测 高中学生的物理学习效果也会受到他们工作记忆广度的影响。 3 2 2 长时记忆与物理学习 长时记忆是指存储时间在一分钟以上的记忆。长时记忆的信息在头脑中存储的 时间长，容量没有限制。同样需要注意的是，并不是所有经过工作记忆的信息都会 进入长时记忆并被保持。但对于我们的教学来说，教师总是希望自己传达的知识能 够进入学生的长时记忆系统。那么，什么样的信息更容易从工作记忆进入到长时记 忆系统昵? 从前面的内容里我们可以知道，威胁到生命的信息和情绪性的信息会被优先 加工，这个规律在这里依然成立。只是在课堂上，具有生存价值的信息和情绪性问 题非常有限，甚至没有。这时，至关重要的就是学习者过去的经验，有两个主要的 方面会影响信息是被保存还是被拒绝，即“理解”和“意义 。 理解是指学习者根据自己已有的经验是否能够理解学习上的内容。在一堂物 理新课上，有学生因为之前的知识没有正确掌握导致该课堂的新认知无法正常进行 的现象是很普遍的，例如受力分析这部分知识点掌握不牢会使得学生对于后面利用 力的正交分解解题存在障碍。 意义是学习者在判断学习内容与自己是否有关而产生的。当学习者意识到所 要学习的内容与自己有关联，即存在意义时，该内容被保存的几率将大大增加。比 如在学习原子核裂变反应时，无论学生是否理解该内容，当他被告知这部分的方程 式在下节课可能让他到黑板上默写时，它一下子就变得有意义了。因为他不想在同 学面前丢脸。 脑扫描的研究发现，当新学习知识确实可理解且与过去经验相联系( 有意义) 时，脑区就会有更多的激活，对学习材料的保持也显著提高m 】。在今天我们的物理 老师可能花了很多时间来设计课程，以便学生可以理解学习目标，事实是在课堂之 上，学生们确实都理解了，可是到了第二天他们又全部忘记了。现在我们知道了， 因为学生们没有在自己和所学的知识之间建立关联，也就是说没有建立学习的意 义，这就要求我们的老师在平时的教学中就应该留意帮助学生建立学习意义。 而且对斯宾塞遗忘曲线的研究，也让我们认识到对新学习内容要及时回忆，以 检验记忆是否准确牢固，并复习巩固，这样记忆保持的才会更长久m j 。 3 3 自我概念与物理学习 在信息加工系统中，认知信念系统描绘的是学习者看待周围世界的方式，而自 我概念隐藏在认知信念系统的深层涵义之中，它描述了学习者看待自己的方式。尽 管在信息加工模型中，认知信念系统和自我概念没有一个具体发生的阶段，但它却 基本调控着认知加工的整个过程。 大脑在信息加工过程中，会接受很多信息，但同时也拒绝或丢失很多信息。如 物理成好的学生在思考一道利用新学习的知识求解的物理题时，已有的知识和过去 做题的经验向感觉登记系统发出信号，如果这些信息都有助于他做出该题，那么这 些信息将顺利地进入工作记忆。当学生清醒地认识到他在物理求解中取得的成功， 将会进一步关注相关知识并进行深入加工。相反，物理学习困难的学生拥有物理考 试总是不及格、物理题老是不会做的经验，感觉登记就会阻止新信息的输入，即该 生的自我概念拒绝对新信息的接收。这也就是学生都会积极参与那些他们曾经取得 成功的活动，而回避有失败经历的活动的原因。很显然，良好的自我概念可以有效 地促进学习，而消极的自我概念则对学习将起到阻碍作用。 这里自我概念与自我效能感是不同的两个概念。但是参考1 9 9 6 年国立彰化师范 大学教育研究所主持的一次专题研究计划进度报告的结论m ，数学自我概念与数学 自我效能呈现正向关系，在这里，我们忽略自我效能感与自我概念的区别，主要看 重的是他们对物理学习的影响。 胡象岭等人撰写的高中学生物理学习自我效能感研究一7 l 一文中有如下结果： 硕士学位论文 m a $ t e r st h e s i $ 表3 孓1 高中物理学习自我效能感与物理成绩相关系数 相关系数 总体0 4 6 4 木木木 高一 0 4 8 4 木k 爿c 高二 0 4 8 4 木：l ：l c 高三0 5 0 0 桕b 术 注：料木表示p 0 0 0 1 由上表3 3 1 ，高中学生的物理学习自我效能感与物理学习成绩呈显著正相关。 对成绩优良、不良学生在物理学习自我效能感上的平均值做差异显著性t 检验时， 所得结果如下图所示： 表3 3 - 2 两组学生自我效能感差异性检验 平均数标准差 t 优良 7 0 9 78 4 41 4 7 9 3 桕# 木 不良5 9 3 19 2 0 注：i ：料表示p 0 0 0 1 结果显示，成绩优良学生的物理学习自我效能感水平显著高于成绩不良学生。 根据之前的分析，我们可以得到如下推断性结论： ( 1 ) 高中学生的物理学习自我概念与物理学习成绩呈显著正相关； ( 2 ) 成绩优良学生的物理学习自我概念水平显著高于成绩不良学生。 了解影响高中生物理学习的各种认知因素，可以为物理教学带来一定的启示， 增强物理课堂的有效性。 第四章认知特性对物理教学的启示 教学是教和学所组成的一个双边活动过程，教的最终目的在于引起学习者的学 习活动过程 4 8 1 。对于教育工作者来说，最有用的方法就是掌握一套潜在的原则，它 有助于组织研究并且使之具有实用性 4 9 1 。很显然，脑科学的研究成果广泛地应用于 教育领域中，在成为传统教学改革一种新的理论指导的同时，也为教育工作者在教 育工作中带来几点启示。如果教师在实际教学过程中，如果能够遵循相关的教育学 和心理学理论并加以灵活应用，将有力的促进课堂教学的整合和教学效果的最优 化。 4 1 重视感觉偏好的差异 前面通过问卷调查的形式分析了感觉偏好对物理教学的影响，所得结论让我们 认识到现有班级学生中绝大多数学生会对视觉信息更加敏感；且学生与其物理教师 在感觉偏好上的差异会影响到学生学习物理的效果。这应该引起物理教师的重视。 但是由于感觉偏好是人们感知外界信息时所表现出来的一种习惯，基本是先天 性的，我们不可能去要求教师或者学生完全改变自己的感觉偏好，毕竟对某种感觉 通道的信息敏感与否并不是个人主观所能控制的。那么，对于物理教师，可以做到 哪些呢? 我想，首先在观念上我们要有一个新的认识。在承认学生感觉偏好存在差异的 同时，有以下几点是需要物理教师注意的： 第一，具有不同感觉偏好的学生在课堂上会有不同的行为表现，不能将这些不 同感知风格的行为误解为注意力不集中或行为不良。比如有些听觉偏好的学生可能 喜欢将老师说的话重复念一遍，不是他们有意模仿或搞怪。 第二，教师倾向于按照自己习惯的感知方式来教学生，因此，听觉偏好型学生 就比较适应听觉型教师的教学方式，而视觉型学生则不适应。 第三，个别学生学习成绩不好，有可能不是学习态度或学习能力问题，而是他 们的学习风格不适应课堂教学，尤其是动觉偏好型学生需要通过动手操作来学习， 在现有的课堂教学环境下，为他们提供动手操作的机会是很少的。 在具体的课堂操作中，教师对课程的编排和计划对与课堂教学的有效性来说是 非常重要的。比如，当我们了解到班级中绝大多数学生会对视觉信息更加敏感时， 无论教师自己的感知方式是属于哪种类型，都应该在课堂中展示充足有效的视觉信 息，为绝大多数同学提供获得更多有效信息的机会。可喜的是，在现在的物理课堂 上提供视觉的信息的方式有很多，比如在课堂中穿插的演示实验、多媒体教学的引 入以及现有的文字材料和教师同堂的板书信息。考虑到学生中视觉偏好型学习者所 占比例比较大，笔者在此强调一下课堂中板书的重要性，但不会详细介绍板书的具 体要求和方法，只是借此介绍时下比较热门的一个词一思维导图。 思维导图是英国著名教育家的托尼巴赞( t o n yb u z a n ) 的研究成果之一。它 利用色彩、图画和多维度等图文并茂的形式来增强人们的记忆效果，使人们关注的 焦点清晰地集中在中央图形上。从这点上来说，它在培养和促进学生的发散思维、 联想力等方面是值得尝试的。对于视觉偏好型学习者来说，思维导图也是他们获得 大量信息的机会。在物理教学中，如果教师能够在板书或者课件中灵活运动思维导 图，无疑将会为课堂教学带来更大的惊喜。 而事实上，在物理教学中可以利用到思维导图的地方也很多。无论是新课、实 验课还是习题课，都可以用到。附录2 是笔者利用软4 牛m i n dm a n a g e r7 绘制的关于 力的思维导图，适于高三学生对力学知识框架的总体把握。 复习课本来就在物理教学中占据非常重要的地位。它在帮助学生理清知识脉 络，从整体上把握课本知识上是非常有效的。如果在整个复习课堂中搭配一张清晰 合理的思维导图，教师从旁引导，学生讨论，最后进入习题巩固，课堂复习显得更 加井然，最重要的是，即使是课堂结束了，思维导图所包含的信息却依然存在。这 对于学生课后的复习，特别是对于习惯于利用视觉通道获取信息的学生来说，无疑 是获得了一段让信息深层加工的宝贵时间。 尽管思维导图并不是只对视觉偏好型学习者有用，但对其他感知通道信息敏感 的同学，我们还是要有极大地关注。这就要求物理课堂要尽量更丰富、更多姿多彩。 比如，在课堂上组织的对一个物理概念的大声朗读、对某个物理现象的录音简介或 者有声视频介绍，会调动听觉学习者的极大兴趣。现在的课堂教学对动觉型学习者 是不利的，他们对提供操作、接触的学习活动更感兴趣。教师在平时的教学中需要 特别关注，尽量多创造让他们动手参与操作的机会，比如演示实验可以通过让他们 参与配合的情况来完成，每一堂物理实验课都需要他f 门保质保量地学到更多的物理 知识，而且也可以布置课外的调查实践等。 相信如果老师在了解学生感觉偏好的情况下，在掌握班级总体情况的形式下因 “材刀施教，就能取得更好的效果。 2 7 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i $ 4 2 合理利用记忆加工的有效时段 课堂教学是一个复杂体系，它的实旋效果受很多因素的影响。这里的效果不仅 仅指学生当堂课接受、理解知识的广度和深度，也指知识保持的时间。在一堂课的 各个时期，学生对于知识的记忆保持程度是不一样的。如果我们的物理教师在课堂 教学过程中，遵循这些规律，合理的安排教学的内容和顺序，使学习者在记忆保持 效果最好的时期记忆最重要、最核心的知识，将大大提高课堂教学效率。 在记忆情景中，学生通常对首先出现的那些刺激效果最好，其次是最后出现的 那些刺激，而对中间位置出现的刺激记忆效果最差，心理学研究把这种现象称之为 “首应近因效应”。b b z a n 和t h o m a s 对这一效应进行研究并提出在4 0 分钟的学 习情境中首因近因效应是如何影响记忆保持思维的，如图4 2 1 。 1 02 03 0 4 0 图铊1 学习情境中保持程度的变化 根据b b z a n 和t h o m a s 的研究结论来看，在以下几点可以利用到课程安排： 第一，要合理安排知识呈现的内容和顺序 近因一首因效应指出学习者对最先呈现的信息记忆效果最好，其次是最后出现 的刺激，而对在中间位置之后呈现的刺激记忆效果最差。在课堂教学过程中，教师 因充分考虑这一效应，合理安排知识的呈现顺序和内容。新的信息和技巧应该在高 效期1 呈现，因为这段时间记忆的效果最好，给学习者留下的印象也最深，学习者 能够记住这一时间出现的大部分信息。这段时间内所呈现的信息必须是正确的，一 旦呈现的信息有误，学习者往往会因为对错误知识的印象过深，而很难纠正。在低 沉期应该对新学习的材料进行随后的练习和回顾。这个时候，信息已经不在是新的， 练习有助于帮助学习者将组织好的信息进行进一步的加工，有助于信息的记忆和保 持。总结应该安排在高效期2 ，这是记忆保持效率高的第二时期，并且是学习者领 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i $ 悟和理解意义的重要时期。 在这里假设存在一个王老师和一个刘老师，他们分别上了一堂物理课机械 能守恒定律。下面是两个课程的梗概。其中一堂课是由王老师上的，另外一堂课是 刘老师教的。 王老师课程顺序刘老师 引入新课：引入新课： “在前面我们已经学习了“在前面我们已经学习了 力做功和动能的改变、重力力做功和动能的改变、重力 势能的改变这三者之间的势能的改变这三者之间的 关系，在生活中这样的例子高效期一1关系，请同学们做好准备告 也彳艮多诉我这个具体关系是什 下面，请大家看一段录像 么” ( 翻滚过山车) 请同学们在得到回答后，归纳总结他们 思考：在过山车的上升和下的结论，然后他说，“今天我 降阶段，其动能和重力势能 们将学习机械能守恒定律” 是怎样变化的? ” “刚才同学们的回槲艮好， 昨天的那道练习题其实也是 类似的，但是有许多同学做 错了，有x x 、x x ”( 然 后罗列学生名单讲述他们出 错的地方) 他说，“今天我们学习机械能组织典型的课堂的练习 守恒定律”( 板书)低沉期 “好，我们离下课只有5 分钟。今天我们学习了机械能 的时间了，大家现在可以保守恒定律的内容，特别要强 持安静自由活动一下，最好 高效期一2调的是机械能守恒的条件： 预习一下明天的新课”只有重力做功 ”总结过后，布置适量 作业 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 研究他们的课程顺序，考察其首因近因效应的使用情况。两者的效果实际上 一目了然的。类似与前者的课堂安排顺序，在实际教学中并不是不存在的。只不过 在错过学习最佳时段的方式上，有的老师是不合适宜的在点名，而有的老师是安排 了不合时宜的教学内容。其最终达到的效果都是一样韵，没有好好利用学生学习记 忆的有效时段。 第二，让学生带着问题离开 我们许多老师喜欢在下课时问学生：“都听懂了吗? 还有问题没有? 当学生 回答说没有问题了，老师就放心了。有经验的老师并不是把学生所有的问题都解决 在课内，而是让他们带着问题离开教室。在学生带着问题离开教室时，学生对问题 还在进行更深刻层次的分析与加工。这样做也是课堂教学的一种有效的延伸。 4 3 创造有益于学习的课堂氛围 前面对于自我概念与学生物理学习之间关联的推断，也让我们认识到注意培养 和保持学生积极良好的自我概念是非常重要的。 学生自我概念是伴随着学生的成长和经历所形成的，一朝一夕之间是不可能改 变的。尽管在完全改变学生自我概念方面，教师的能力显得非常有限，但是我们还 是可以通过一些方式和技巧避免或者减少学生形成消极自我概念的可能。 学生物理学习的自我概念往往与学生处理物理问题的过程和结果息息相关。作 为物理教师，一定要选择与学生解决物理问题的实际水平相匹配的任务。这不是要 我们给学生布置很容易而没有挑战性的任务，而是在帮助学生建立良好的自我概念 的时候减少学生遭受挫折的可能，但同时又要保证在原来的基础上学有所获。我们 要记得对学生的每一次成长给与充分的鼓励，相反，当学生遭受失败时，我就决不 能严加批评，因为面对失败，学生其实在内心已经很自责。我们可以帮助他们将失 败的原因具体分析到点，哪里分析错误，哪里计算错误，避免让他们将失败归因于 自己能力的不足。 同样，在前面的分析中，我们也知道在课堂上，学习更容易在没有危险或威胁 的环境中进行。确实，当存在一些更大和更紧迫的威胁需要我们立即注意时，却要 学生们把注意力指向老师的言语或者课本中的二段文字是非常i i j 难的事。 这里所说的“危险 或者“威胁 不一定是山崩海啸等实实在在可能发生的灾 害。事实是，对于课堂上的学生而言，他们受到的威胁很有可能就是来至于教师或 者其他学生。比如老师的羞辱、惩罚和拒绝，都有可能使学生感到窘迫，并对他们 造成威胁。还有教师通过考试成绩对学生划分的等级，也会被部分学生看作威胁。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 老师们经常会碰到这样的情况，当要求某个学生迅速回答某个问题时候，原本口齿 伶俐的他可能忽然变得结结巴巴或者一句话也说不出来，这也是学生受到威胁的表 现。尽管学生对威胁的感受程度是不相同的，但是无论出现何种程度的威胁都会阻 碍学生的学习过程。学生的正常学习和思维只有在感到安全的情况下才能得到全面 发展。作为教师，应该让学生相信他们是被关心、被支持的，这样才有助于提高他 们的自我概念。 4 4 教学设计案倒 为了有效促进物理课堂教学，帮助学生更加有效学习，物理教师从认知角度了 解学生学习的过程，科学规划教学设计是很有必要的。我们以向心力与向心加速 度一课的教学设计来具体分析，物理课堂设计中教师应该注意的问题。 4 4 1 教学案例设计构思 案例的设计主要参考前面的教学启示，重视对不同感