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物理学习心理分析物理学习心理分析 第四章 物理学习心理分析 第一节 学习理论简介 学习理论是心理学的一个分支学科，研究内容包括学习规律和学习条件，研究对象是人类与动物的行为特征和认知心理过程。它是一门应用学科，是教育心理学的核心组成部分，对学校教育实践有着直接而重要的指导作用。 综观学习理论发展的历史，由于各人的观点、视野和研究的方法不尽相同，形成了学习理论的不同流派。迄今为止还没有形成一种统一的、综合的、被人们公认的学习理论。每一种学习理论的产生都是和特定的历史紧密联系在一起的，都是和具体的知识的学习分不开的。所以，就学习理论而言，没有适用于所有知识的大统一的理论，而每一种新理论是前一种理论的发展。另外，即便是“过时”的理论也有其能够应用的知识范畴。这就要求我们对于学习理论的学习应在掌握各个流派的同时要对其进行辩证的对待。 在研究学习理论之前，应对学习这一概念进行充分的认识。心理学界对学习的解释众说纷纭，每一个流派都会给学习下一个定义。归纳起来，大致可以分为三类：学习是指刺激与反应之间联结的加强；学习是指认知结构的改变；学习是指自我概念的变化。根据上述不同的观点，施良方教授给学习下了一个比较完整的定义：学习是指学习者因经验而引起的行为、能力和心理倾向比较持久的变化。这些变化不是因成熟、疾病或药物引起的，而且不一定表现出外显的行为。 而我们认为，学习有广义与狭义之分。施良方所下的定义属广义的学习，狭义的学习是指学生在教育环境中的学习，与广义的学习的主要区别在于狭义的学习是在教师指导下有目的、有计划、有组织地进行的，是按照教育目标改变学生行为的过程，是一种有特定学习内容的特殊的活动过程。本节所介绍的学习理论主要是针对狭义的学习概念而言的。 一、学习理论简介 最早对学习进行实验研究的心理学家是德国的艾宾浩斯，他主要从事人类语文学习的研究。最早对动物进行学习实验研究的是美国的桑代克。而中国对心理学研究及学习理论的研究起步较晚，也没有形成流派。经过近百年的发展，由于众多心理学家从不同的视角，用不同的方法，对不同的问题感兴趣，从而形成了众多的流派，可以简单地划分为行为主义学习论与认知学习论。作进一步详细的划分又可分为联结学习理论、认知学习理论、联结认知学习理论、人本主义学习理论、建构主义学习理论等。而人本主义学习理论和建构主义学习理论是新型的学习理论，正处于发展完善阶段。 1. 人本主义学习理论 关注行为改变的联结学习理论和只强调知识获得的认知学习理论，对于解释学生的全面发展具有很大的局限性。随着学习理论研究的深入，人们越来越关注个体情感和人格的健康成长以及学生主动构建认知结构的问题。而新近的人本主义学习理论和建构主义学习理论对以上问题作出了较为有效的解释。 人本主义学习理论的代表人物是卡尔·罗杰斯。人本主义的产生主要是受到行为主义学习理论的影响。他们认为，行为主义理论的研究存在着不关心人类的思维能力、情感体验等问题，同时，行为主义者在研究中忽视了人所以成为人的实质性东西，因此把对白鼠、鸽子、猫和猴子的研究结果应用于人类学习。行为主义理论又有只关心心理有障碍的人而不关心心理健康的人之嫌。所以，人本主义另辟蹊径，开拓自己的理论。 人们往往把学习看作一种前后有序的认知活动，是一种在左半脑进行的活动。人本主义学习理论指出，学习过程应该是学生的左右脑进行的活动。人本主义提倡有效的办法是“有意义学习”，所谓有意义学习不仅仅是一种增长知识的，而且是一处与每个人各部分经验都融合在一起的学习，是一种使个体的行为、态度、个性以及在未来选择方针时发生重大变化的学习。人本主义的“有意义学习”关注的是学习内容与个人之间的关系，而前面提到的奥苏伯尔的“有意义学习”强调的是新旧知识之间的联系，它只涉及感情或个人意义。人本主义学习理论的创新和突破之处在于他们试图把认知与情感合二为一，使人们重新认识到情感在教育中的重要性。 这一理论与正在进行的我国基础教育新课程改革的主张是一致的，都强调了人的情感、态度与价值观等问题及对学习的影响。当然，这一理论还处于进一步发展之中。 2. 建构主义学习理论 建构主义学习理论的代表人物是瑞士的著名哲学家、心理学家皮亚杰。建构主义是认知理论的进一步发展，在发展过程中受到后现代哲学思潮的影响，形成了众多的理论流派。 激进的建构主义。这是在皮亚杰思想基础上发展起来的建构主义。这种观点主张个体不是通过感觉或交流被动地接受知识，而是通过新旧经验的相互作用主动地建构知识；个体认知的机能是使其适应自己的经验世界，帮助其组织自己的经验世界。这些倾向主要关注个体与其物理环境的相互作用，对学习的社会性一面则重视不够。 社会性建构主义。这种建构主义虽然在一定的程度上对知识的确定性和客观性提出了疑问，但主要以维果斯基的理论为基础，比激进的建构主义稍温和。它认为，世界是客观存在的，对每个认识世界的个体来说是共通的。因此，知识是在人类社会范围内建构起来的，又在不断地被改造，以尽可能与世界的本来面目相一致，尽管永远也达不到一致。此外，它也把学习视为个体建构自己的知识和理解的过程，但它更关心这一建构过程的社会的一面。 社会文化认知的观点。这种观点认为，心理活动是与一定的文化、历史和风俗习惯背景密切联系在一起的，知识与学习都是存在于一定的社会文化背景中的，不同的社会实践活动是知识的来源，所以，它着重研究不同文化、不同时代和不同情境下个体在学习和问题解决等活动中的差别。 信息加工的建构主义。这种观点认为，知识是由个体建构而成的，这不仅包括对外部信息的加工，还意味着外来信息与已有知识之间存在着双向的、反复的相互作用，新经验意义的获得要以原有的知识经验为基础，从而超越所给的信息，而原有的知识经验又会在此过程中被调整或改造。 社会性建构论。与前面的社会性建构主义有些相似，它也强调社会对个体发展的影响，但它比前者走得更远，并把社会置于个体之上，在大社会而不是在心理水平谈社会交往对个体学习的影响。它认为，知识根本不存在于个体内部，而是属于社会的，它以文本的形式存在，所有的人都以自己的方式解释文本的意义。 控制论的观点。这种观点以循环控制思想为基础，不仅关注人与外界的相互作用与反馈，而且强调自我反省。 建构主义认为，学习不是知识由教师向学生的传递，而是学生建构自己的知识的过程，学习者不是被动的信息吸收者，相反，他要主动地建构信息的意义，这种建构不可能由他人代替。这意味着学习是主动的，学习者不是被动的刺激接受者，他要对外部信息作主动的选择和加工，因而不是行为主义所描述的SR过程。知识的意义也不是简单地由外部信息决定的，外部信息本身没有意义，意义是学习者通过新旧知识经验间反复的、双向的相互作用过程建构而成的。每个学习者都在以自己原有的经验系统为基础，对新的信息进行编码，建构自己的理解。原有知识又因为新经验的进入而发生调整和改变，所以，学习并不是信息的简单积累，它同时包含由于新、旧经验冲突而引发的观念转变与结构重组。 建构主义学习理论给科学教育带来了前所未有的冲击。建构主义理论认为科学知识包含真理性，但不是绝对正确的最终答案，它只是对现实的一种更可能正确的解释。更重要的是，这些知识在被个体接受之前，它对个体来说是毫无权威可言的。但是，建构主义也打破了科学特别是物理学原有的机械的知识观，使学生和教师在教育过程中增添了活力，对于课程标准中所提倡的培养创造性思维是十分有益的。在我们看来，现有的理论还没有一种能完全适用物理学习的一般学习理论。面对众多的理论，我们应该采取一种兼收并蓄的态度，吸收其中合理的成分，摒弃不合理的成分。只有这样，我们的物理教育实践工作才能从这些理论中获得有益的启示。 二、物理学习系统 物理学习是学生由于与物理环境相互作用的结果而产生的，某些有关的行为或行为潜力的比较持久的变化。物理学习系统主要是由相互作用和相互联系着的学习者、物理学习内容及其物质载体和学习组控者三个要素组成的。 物理学习内容应包括：物理知识、物理学方法、物理观念、物理知识结构、物理应用、物理技能六个方面的内容。我们把物理学习内容的表现形式称为物理学内容的物质载体。物理学习内容的物质载体除了书籍、语言以及有关的声像材料以外，还有物理实验、模型、图标以及用来进行物理实验的设备等等。 物理教师和教科书编者、学习者本身都是学习组控者，但他们的作用方式不尽相同。教师通常直接地对学习活动起组控作用；教科书编者则是通过教科书或教师间接地起作用；学习者本身对学习具有一定的组控作用，并且这种作用随着学习者的经验和学习能力的增长而增长。 物理学习系统是一种复杂的、动态的开放系统。与该系统运行有关的因素还有物理学习目标、物理学习材料、物理学习条件、物理学习方法以及学习者的状况等，他们的共同作用决定着系统的运行情况和状态的改变。而且物理学习活动既是复杂的认知过程又是复杂的心理过程、行为过程。总之，对物理学习的深入探究，需要从多种角度全面地进行分析。 资料卡片 认识主义的知识观 知识是学生学习的主要内容，也是教师教学的重要内容之一，其重要性是不言而喻的。 认知主义心理学从信息加工的角度将知识看作个体与其环境相互作用后获得的信息及其组织，学习就是一个信息加工的过程。安德森将知识分为 陈 述 性 知 识 和 程 序 性 知 识 。陈述性知识是关于“是什么”的知识，包括各种事实、概念、原则和理论等。程序性知识是关于“如何做”的知识，包括如何从事并完成各种活动的技能。后来，美国心理学家梅耶提出，知识应包括三类，除陈述性知识、程序性知识外，还有一类策略性知识。策略性知识是关于如何学习，如何感知，如何记忆，如何思维等方面的知识，即有关学习策略或认知策略等方面的知识。 收集有关学习心理方面的书籍，并结合物理学科知识的特点进行阅读。 第二节 学习理论简介 情景素材： 认知能力发展对物理学习的影响 根据皮亚杰的认知发展阶段理论，小学阶段的学生主要以“具体运算”为主，经历由“具体运算”向“形式运算”的过渡。初中学生已处于“形式运算”为主的阶段。这个阶段的主要思维特点是在头脑中可以把事物的形式和内容分开，可以离开具体事物，根据假设事件进行逻辑推演，能运用形式运算来解决诸如组合、包含、比例、排除、概率及因素分析等逻辑课题。尽管实践阶段的学生已开始以抽象逻辑思维为主要形式，但水平还较低，处于从经验型向理论型的过渡时期。并且后来大量的研究证明，学生达到形式运算阶段的年龄并不像皮亚杰认为的那么早，大多数9年级的学生多属于具体运算思维或正从具体运算思维向形式运算思维过渡，这样，物理课程中技能和知识内容的选择顺序就应该考虑这种发展性层级，特别是在课程的开始和结束部分。 认知能力的发展并非线性的。有研究发现，“大脑前额叶”的发育成熟与学生的“假设演绎推理能力”和“概念转变的能力”之间有显著的相关性。大脑前额叶的发育在1314岁呈现出暂时的高原期和其后1516岁的飞速发展期。经过这样的发展，到高中阶段，学生的抑制能力、计划能力、分离能力、科学推理能力、概念转变能力都有显著的提高。全国青少年心理研究协作组对我国23个省市的数万名在校青少年的思维发展进行了研究，该研究结果显示，在校青少年思维发展的年龄特点的总趋势是：形式逻辑思维在初一开始发展，高二趋基本成熟。抓住这个关键期，就能促进思维能力的发展。 所以，对于刚开始学习物理的初中学生来说，虽然抽象思维在个体的智力发展中开始占优势，但在很大程度上，这时的逻辑思维还需要经验支持，因此，最好从学生身边的现象引入概念，逐步让学生理解和应用科学概念。鉴于此，初中的物理课程应在小学开展的基于现象的探究活动的基础上，开展教师指导程度不同的具有一定的认知能力要求的探究活动，这有助于逐步促进学生认知能力和科学探究能力的进一步发展。 一、中学生的认知发展特征 皮亚杰将儿童思维发展概括为四个阶段： 感知运动阶段思维开始萌芽 前运算阶段依靠形象或表象思维 具体运算阶段初步的逻辑思维 形式运算阶段抽象思维 不同地区和不同年代的儿童的思维发展是有一定差异的。北京师范大学的林崇德教授在七八十年代对我国儿童进行了专门研究并得出以下结论： 中学生思维敏捷性的发展的特点基本是初三以后，运算过程中速度的个体差异渐趋“稳定”，高中阶段这种差异“基本定型”。 中学生灵活性的发展是有规律的。具体表现为中学生思维的智力品质灵活性随着年级的升高而逐步发展；到高中一年级，学生思维灵活性的差异趋向“基本定型”。初二以后，思维的智力灵活性品质的发展方面，男生要优于女生。 中学生关于概括归纳、逻辑抽象的品质在发展着，表现在智能上善于抓住事物的本质，开展系统的理性活动。中学生在智力与能力发展上存在着关键期和成熟期问题，在思维的智力品质深刻性问题上是存在的。 中学生在解决各类问题中，新颖、独特且有意义的独创性品质在发展着。一般说来，初中生的作文，模仿多于创作，高中生的作文，创作成分多于模仿，所以，高中生的作文已显得新颖，生动，且有一定的社会价值；中学阶段寻求解题新颖性更获得明显的提高。初中生提问思考，从事作品制作，解题和作文，没有什么创造灵感的表现；高中生则有灵感的萌芽。“灵感”是巨大劳动的结果，是人的全部高度积极的精神力量。灵感跟创造动机和对方法的不断寻觅联系着。灵感状态的特征，表现为人的注意力完全集中在创造的对象上，此时，意识处于十分清晰和敏锐状态，思维活动极为活跃。所以，在灵感状态下，智力活动的独创性效率极高。然而，在中学阶段，灵感毕竟只是一个开始，但是这个开始是重要的。整个中学阶段，独创性在迅速地发展，但它还不成熟，它的成熟比其他智力品质要晚一些。 中学生的批判性在明显增长，主要表现在他们已经不像小学生那样，对教师和家长的要求百依百顺，他们逐步地用分析批判的眼光来看待周围的一切，他们不断地提高自己的独立思考能力；不满足于成人和书本上的结论，敢于大胆发表个人的意见，喜欢怀疑、争论、辩驳和提出一些新奇的想法。初中生思维的批判性还是极不成熟的，容易产生片面性与表面性，有时会表现为毫无根据的争论，孤立偏激地看问题，好走极端，容易肯定一切或否定一切。在正常的教育条件下，高中生思维的批判性就比较强，他们在思维提出争论的观点时，往往要求具有一定说服力的逻辑论证。尽管如此，高中生的智力活动也会在一定程度上带有片面性和主观性，容易产生公式主义和死抠教条的毛病。 林教授还对高中生物理实验操作能力各品质所占的比重进行研究，具体关系如下表所示： 三、认知能力对物理学习的影响 1. 观察力与物理学习 观察是人们在实践中认识世界的开始。观察和实验是物理学习的基础。物理学习始于观察，它是学生获取物理知识，积累感性材料的重要途径。观察力是指人们善于通过观察活动全面、深入、正确地认识客观事物和现象的能力。观察力是学生智力结构的重要组成部分，良好的观察力是学生物理学习的前提。通过对中学生在物理学习中观察能力的实验研究，得出观察力与物理学习成绩之间是正相关，计算所得的相关系数rXY=0.403。这说明良好的观察力对物理学习有促进作用，观察力与物理学习密切相关。物理教学中培养学生的观察力的重要性可见一斑。 2. 记忆力与物理学习 记忆是智力活动的基础，又是物理学习的仓库。没有贮藏丰富信息的仓库，智力活动这座工厂只有停工待料，无法开工。而记忆正是通过提高智力活动效果来影响学习的。但“机械地”记住物理知识决不等于学会物理。物理记忆是一种有别于其他学科，要求有较高水平的意义记忆。物理记忆的特点可概括为如下几点： 物理记忆以表象为支持。表象，是人们过去已经感知过的事物在头脑中留下的痕迹，当这些痕迹在人的活动中恢复或再现时，就成为表象。例如，在演示实验后，会在头脑中的留下一定的实验现象，在进行回忆时头脑中再现的实验现象，就是表象。在物理学习中，对于直观物理图景的形象记忆，往往比语言符号的逻辑记忆更为重要。物理观念更多的是以表象的形式，而不是以词语的形式储存在头脑中的。头脑中是否有足够多、足够清晰的物理图景是反应一个人物理水平高低的重要标志。它是客观物理世界在头脑中的再现，是抽象的物理理论的图解，是对概念、规律应用的强有力的支持。例如，学完平抛运动，头脑中就应该有物体抛出后生动的图景小球沿着抛物线“飞出”的情境只记住平抛运动的公式而头脑中没有做平抛运动的物体运动的图景，是不可能真正理解平抛运动的。 物理记忆以理解为基础。物理理论具有的抽象性、简洁性决定了仅从字面上记住物理知识是无效的。实践表明，学生不易记忆的内容往往是难于理解的内容。对于物理知识而言，不理解的知识是不可能长期储存在记忆库中的，而且不可能有效地得以运用。可见，有效的物理记忆前提和关键就是理解物理知识。例如，不少学生容易把波长、频率、波速关系式f=v误写成f=v，如果学生能理解着三个量的意义，即可用代入单位的方法来检验其正误，也就不会犯这种错误了。 物理记忆须要不断组织和升华。物理记忆应突出重点，但这不是意味着要把全部物理内容归结为若干个基本公式加以记忆。根据系统科学整体大于各部分之和的原理，物理记忆应该是在记住具体物理知识的前提下，把分散的物理知识系统化，形成合理的物理知识结构，即形成有效的物理认知结构。所谓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加工和组织。因为结构化的物理知识具有简化信息，产生新的命题和增强知识的可操作性等方面的作用，而物理知识只有处于相互联系的系统中，即只有结构化的物理知识才是有意义或有效的物理知识。而这种对物理知识的组织和加工，不仅是对记忆的简化，而且是对物理记忆的升华。 3. 想象力与物理学习 想象是智力活动富有创造性的条件。正如爱因斯坦所说：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素。”物理学的发展离不开想象，同样，物理学习也离不开想象。学好物理需要学生具有丰富的想象力。 物理学习中的想象是具有物理学科特色的想象活动。物理想象比文学艺术中的想象更概括，更抽象；物理想象也不同于数学想象，它不仅需要抽象的空间想象，也需要对客观事物状态及发展的较为形象的想象。根据中学生物理学习的需要，学者们都趋向于把中学生的想象力分成几个基本要素：建立空间位置关系的能力，形成物理图景的能力，构想理想化形象的能力。 中学阶段是想象力迅速发展的时期，中学生的想象有三个特点：想象的有意性迅速增长。他们的想象大多是有意识、有目的的。其中高中生的有意想象已经占据了主要地位。想象更富于创造性特色。他们的再造想象变得更加独立，概括，精确，他们的创造想象中占有的成分不断增加，高中生已经开始把创造想象同创造性活动联系起来。中学生最富于幻想，正是各种幻想和志向催促他们去进取，但是随着年龄的增长，他们的想象越来越向现实性方向发展。中学生这些想象力的特点是引导他们学好物理、发展想象力的有利条件。 4. 思维与物理学习 物理思维是具有意识的人脑对客观物理事物的本质属性、内部规律性及物理事物间的联系和相互关系的间接的、概括的和能动的反映。物理思维是物理智力活动的核心，而一个人物理思维的能力又直接影响着他的物理学习效果。物理思维是一种基本的科学思维，除具有一般思维的特征外，物理思维还带有物理学科的特色，它具有抽象性和形象性相统一，精确性和近似性统一的特点。 物理是“物”与“理”的有机结合，这必然反映在物理思维上。物理思维是抽象性和形象性的统一，这首先表现在物理思维的材料和结果上。物理思维的感性材料及其在此基础上在大脑中形成的物理图景表象、理想化表象、图形表象等具有明显的形象性特征；而物理概念和规律只有通过抽象思维才能获得。其次，物理思维的这种特点还体现在物理思维的方法上。物理学中常用的方法大都是抽象性与形象性的统一。例如，理想化的方法是在一定条件下对研究客体的抽象，从多维的具体图像中抓住最具有本质的图像，建立起一个便于研究的、能从主要方面反映研究客体的新图像。总之，物理思维是抽象思维和形象思维的有机结合，其中抽象思维是物理思维的核心，形象思维是物理思维的先导，具体的物理思维中往往同时存在着两种思维。 物理思维是精确性和近似性的统一。物理学是一门精密的定量科学，物理思维具有明显的精确性。概念、定律的表述，实验数据的处理，物理理论的推导、证明和系统化，物理量之间的比较，物理定律的运用等等都是经过明确定义的，有严格规则的、形式化的数学语言来描述的。但物理思维并非像数学一样完全精确，它还具有近似性。这体现在物理理论几乎都是一定理想化客体在一定的理想过程中所遵循的规律，它总是在一定的条件下、在一定的精度范围内足够真实但又近似地反映物理事物。例如，质点、自由落体规律都是经过理想处理的近似结果，在现实世界里是不可能找到完全适用于物理定律的“自由落体”。因此，要学好物理必须处理好精确与近似的矛盾，两者不可偏废。 此外，人们通常认为物理思维能力主要包括下列六个基本要素：物理形象思维能力、物理抽象能力、物理概括能力、物理判断推理能力、物理综合分析能力、物理创新能力这里不再一一赘述。 三、认知能力对物理学习的影响 1. 观察力与物理学习 观察是人们在实践中认识世界的开始。观察和实验是物理学习的基础。物理学习始于观察，它是学生获取物理知识，积累感性材料的重要途径。观察力是指人们善于通过观察活动全面、深入、正确地认识客观事物和现象的能力。观察力是学生智力结构的重要组成部分，良好的观察力是学生物理学习的前提。通过对中学生在物理学习中观察能力的实验研究，得出观察力与物理学习成绩之间是正相关，计算所得的相关系数rXY=0.403。这说明良好的观察力对物理学习有促进作用，观察力与物理学习密切相关。物理教学中培养学生的观察力的重要性可见一斑。 2. 记忆力与物理学习 记忆是智力活动的基础，又是物理学习的仓库。没有贮藏丰富信息的仓库，智力活动这座工厂只有停工待料，无法开工。而记忆正是通过提高智力活动效果来影响学习的。但“机械地”记住物理知识决不等于学会物理。物理记忆是一种有别于其他学科，要求有较高水平的意义记忆。物理记忆的特点可概括为如下几点： 物理记忆以表象为支持。表象，是人们过去已经感知过的事物在头脑中留下的痕迹，当这些痕迹在人的活动中恢复或再现时，就成为表象。例如，在演示实验后，会在头脑中的留下一定的实验现象，在进行回忆时头脑中再现的实验现象，就是表象。在物理学习中，对于直观物理图景的形象记忆，往往比语言符号的逻辑记忆更为重要。物理观念更多的是以表象的形式，而不是以词语的形式储存在头脑中的。头脑中是否有足够多、足够清晰的物理图景是反应一个人物理水平高低的重要标志。它是客观物理世界在头脑中的再现，是抽象的物理理论的图解，是对概念、规律应用的强有力的支持。例如，学完平抛运动，头脑中就应该有物体抛出后生动的图景小球沿着抛物线“飞出”的情境只记住平抛运动的公式而头脑中没有做平抛运动的物体运动的图景，是不可能真正理解平抛运动的。 物理记忆以理解为基础。物理理论具有的抽象性、简洁性决定了仅从字面上记住物理知识是无效的。实践表明，学生不易记忆的内容往往是难于理解的内容。对于物理知识而言，不理解的知识是不可能长期储存在记忆库中的，而且不可能有效地得以运用。可见，有效的物理记忆前提和关键就是理解物理知识。例如，不少学生容易把波长、频率、波速关系式f=v误写成f=v，如果学生能理解着三个量的意义，即可用代入单位的方法来检验其正误，也就不会犯这种错误了。 物理记忆须要不断组织和升华。物理记忆应突出重点，但这不是意味着要把全部物理内容归结为若干个基本公式加以记忆。根据系统科学整体大于各部分之和的原理，物理记忆应该是在记住具体物理知识的前提下，把分散的物理知识系统化，形成合理的物理知识结构，即形成有效的物理认知结构。所谓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加工和组织。因为结构化的物理知识具有简化信息，产生新的命题和增强知识的可操作性等方面的作用，而物理知识只有处于相互联系的系统中，即只有结构化的物理知识才是有意义或有效的物理知识。而这种对物理知识的组织和加工，不仅是对记忆的简化，而且是对物理记忆的升华。 3. 想象力与物理学习 想象是智力活动富有创造性的条件。正如爱因斯坦所说：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素。”物理学的发展离不开想象，同样，物理学习也离不开想象。学好物理需要学生具有丰富的想象力。 物理学习中的想象是具有物理学科特色的想象活动。物理想象比文学艺术中的想象更概括，更抽象；物理想象也不同于数学想象，它不仅需要抽象的空间想象，也需要对客观事物状态及发展的较为形象的想象。根据中学生物理学习的需要，学者们都趋向于把中学生的想象力分成几个基本要素：建立空间位置关系的能力，形成物理图景的能力，构想理想化形象的能力。 中学阶段是想象力迅速发展的时期，中学生的想象有三个特点：想象的有意性迅速增长。他们的想象大多是有意识、有目的的。其中高中生的有意想象已经占据了主要地位。想象更富于创造性特色。他们的再造想象变得更加独立，概括，精确，他们的创造想象中占有的成分不断增加，高中生已经开始把创造想象同创造性活动联系起来。中学生最富于幻想，正是各种幻想和志向催促他们去进取，但是随着年龄的增长，他们的想象越来越向现实性方向发展。中学生这些想象力的特点是引导他们学好物理、发展想象力的有利条件。 4. 思维与物理学习 物理思维是具有意识的人脑对客观物理事物的本质属性、内部规律性及物理事物间的联系和相互关系的间接的、概括的和能动的反映。物理思维是物理智力活动的核心，而一个人物理思维的能力又直接影响着他的物理学习效果。物理思维是一种基本的科学思维，除具有一般思维的特征外，物理思维还带有物理学科的特色，它具有抽象性和形象性相统一，精确性和近似性统一的特点。 物理是“物”与“理”的有机结合，这必然反映在物理思维上。物理思维是抽象性和形象性的统一，这首先表现在物理思维的材料和结果上。物理思维的感性材料及其在此基础上在大脑中形成的物理图景表象、理想化表象、图形表象等具有明显的形象性特征；而物理概念和规律只有通过抽象思维才能获得。其次，物理思维的这种特点还体现在物理思维的方法上。物理学中常用的方法大都是抽象性与形象性的统一。例如，理想化的方法是在一定条件下对研究客体的抽象，从多维的具体图像中抓住最具有本质的图像，建立起一个便于研究的、能从主要方面反映研究客体的新图像。总之，物理思维是抽象思维和形象思维的有机结合，其中抽象思维是物理思维的核心，形象思维是物理思维的先导，具体的物理思维中往往同时存在着两种思维。 物理思维是精确性和近似性的统一。物理学是一门精密的定量科学，物理思维具有明显的精确性。概念、定律的表述，实验数据的处理，物理理论的推导、证明和系统化，物理量之间的比较，物理定律的运用等等都是经过明确定义的，有严格规则的、形式化的数学语言来描述的。但物理思维并非像数学一样完全精确，它还具有近似性。这体现在物理理论几乎都是一定理想化客体在一定的理想过程中所遵循的规律，它总是在一定的条件下、在一定的精度范围内足够真实但又近似地反映物理事物。例如，质点、自由落体规律都是经过理想处理的近似结果，在现实世界里是不可能找到完全适用于物理定律的“自由落体”。因此，要学好物理必须处理好精确与近似的矛盾，两者不可偏废。 此外，人们通常认为物理思维能力主要包括下列六个基本要素：物理形象思维能力、物理抽象能力、物理概括能力、物理判断推理能力、物理综合分析能力、物理创新能力这里不再一一赘述。 四、情意因素对物理学习的影响 1. 情感与意志 物理学习中的情感是在认知物理事物时对学习行为起制约作用的一种内心体验，常常表现为对物理学习活动的好恶倾向和心理情感。中学生易动感情，情绪波动较大，也较强烈；易受感染，情绪转移较快，热情与冷淡都极易走向极端。物理学习比较顺利时，积极性高，但稍遇困难便会产生消极情绪。例如，不良的物理成绩长期得不到改善，便会产生畏难情绪，“知难而退”，放弃物理学习。学生学习的每一个认知活动，无不伴随着情感活动。情感具有影响学习者物理学习动机和态度，调控物理学习活动，影响活动的质量和水平，影响学习者思想情操和全面发展的功能。为了提高物理学习的效果，教学中应该重视情感在物理学习中的作用。 学习者在物理学习中自觉地确定学习目的，根据学习目的来支配、调节自己的学习活动，克服各种困难，从而实现预定目的的心理活动过程，即物理学习意志过程。它常常与克服困难相联系，学习意志具有重要的维持、稳定和调节的作用。学习意志对物理学习尤为重要，这是由于物理学科的某些特点使得物理比其他学科相对难学，不仅如此，任何人在学习物理的过程中都不可避免地会遇上各种各样的困难，物理学习不是一帆风顺的。因此，知难而进的学习意志和刻苦顽强的毅力对物理学习具有不可低估的作用。 学习是认知过程、情感过程和意志过程的辩证统一，它们三者相互促进，相互制约。首先，情感是在认识的基础上产生的。一般而言，认知越深刻，情感也越深刻，正所谓“知之深，爱之切”；另一方面，情感又反作用于认知，由于对某一事物产生了不适当的消极情感，就会妨碍对该事物进行深入的认识，甚至产生不正确的认识。其次，认识指导意志，离开了认识过程，意志无从产生；反之，意志也给认知过程以巨大的影响。认知过程多数是一种复杂而艰苦的脑力劳动，它往往要求人们有坚强的意志参与，才能有效地达到认识的目的。最后，情感激励意志，而意志又反过来调节和控制情感。总之，认知、情感和意志是密切联系，彼此渗透的。 2. 物理学习兴趣 物理学习兴趣是学习者对物理事物特殊的认识倾向，是学习者力求认识物理事物获得有关的物理经验，带有情绪色彩的意向活动。物理学习兴趣产生和发展的基础是物理学习需要，它是逐渐形成和发展起来的。当学习者形成物理学习兴趣时，他对物理事物的感受就会既敏锐又牢固，同时能使中枢神经处于较强的兴奋状态，产生愉快、满意和欢喜等积极的情感体验，推动学习者主动地进行物理学习活动。所以，爱因斯坦说：“我认为对一切来说，只有热爱才是最好的老师，他远远超过责任感。” 学者们把物理学习兴趣分为以下四种类型： 直觉兴趣。具有这类兴趣的学生，只关注观察奇异、有趣的物理现象，如沉浮鱼、空中悬球等。这种兴趣停留在被观察的物理现象表面上，并没有探究其原因和内部规律的需要。这种兴趣的稳定性和持久性都较差。初中二年级的学生的兴趣一般处于这个水平上，一旦成绩不好，就会产生不喜欢物理的现象。 操作兴趣。具有这类兴趣的学生希望自己能进行操作，进行物理实验，并开始注意现象与条件的变化，但主要不是要求了解物理现象的实质与规律，他们的兴趣只在于操作活动本身。这种兴趣的水平比第一类高，但稳定性仍比较差。 因果兴趣。即在了解物理现象的基础上，倾向于认识事物之间的因果关系和本质联系。随着学生物理知识的增长和年级的升高，形成这种学习兴趣的学生比例也逐渐增加，其中多数高中生的物理兴趣属于此类。这类兴趣是学生学习物理的动力，能推动学生主动地进行物理学习。它是比较稳定的，但当学习成绩长期不理想时，这种兴趣可能产生波动。 理论兴趣。具有这类兴趣的学生不满足于了解局部的自然现象的因果联系，而且要求通过它们了解某一些自然现象的相互联系和一般规律。这类学生智能水平比较高，学得比较灵活，具有一定的创造精神。这种兴趣是一种十分稳定的物理学习兴趣。 对于每一个学生来说，他们的物理兴趣并不一定要循序地经历这四个水平。一般而言，总的趋势是由于自然现象知觉的认识逐步转向它们内部规律的认识；学习积极性逐渐由受直接兴趣支持转向间接兴趣支持。此外，值得注意的是，调查结果表明，学生学习物理的兴趣是随着年级的升高而呈递减状态。初中学生的物理学习兴趣由有变无是“突变式”的。多数学生能够明确指出，是在什么时候，由于某个具体原因而使自己丧失学习物理的兴趣的。而高中生的物理学习兴趣，由有变无是“渐变式”的。多数学生反映物理概念多，不易掌握，解题规律难以捉摸，虽然认真学习，成绩仍然不好，等等。而且一般而言，男生对物理的学习兴趣比较稳定，女生对物理的学习兴趣不够稳定。 3. 中学生物理学习动机 学习动机是激发个体进行学习活动，维持已引起的学习活动，并致使个体的学习活动朝向一定的学习目标的意志内部启动机制。学习动机一旦形成，它就会自始至终贯穿于某一学习活动的全过程。学习动机可以加强并促进学习活动，学习活动又可激发、增强甚至巩固学习动机，两者相互激发，相互加强。中学生物理学习动机分别表现出不同因素的作用： 好奇、兴趣的需要 近景直接性学习动机与学习活动直接相连，来源于对学习内容或结果的兴趣。初二学生最初大多对物理表现出浓厚的兴趣，这激发他们直接的近景性学习动机。例如，学生在从小学自然课和日常生活中已初步了解了卫星、飞机、潜水艇以及家用电器等等，都与物理有关，强烈的好奇心激发了他们的求知欲，引起学习的动机。这类动机作用的效果比较明显，但稳定性比较差，容易受到环境或一些偶然因素的影响。 附属、互惠的需要。 是指某些学生为了得到教师或父母的奖励或避免受到老师或父母的惩罚而努力学习物理。他们学习物理的动机不在物理学习本身，而是在物理学习活动之外。这是一种外部动机。具有这种动机的学生的学习具有诱发性和被动性，他们对学习内容本身的兴趣较低。在初三和高三的物理学习中，尤其要注意防止附属、互惠需要而产生的负面影响。 自我提高的需要。 有些学生努力学习物理是为了赢得地位和自尊。例如某学生物理学习成绩名列前茅，便会得到同学的钦佩，在班级具有较高的地位，因而使其尊重的需要得到满足；还有一些学生认识到物理学习对于自己未来选择某一职业具有重要的影响，从而学习物理。这些都是一种外部动机。同样，这种动机也不直接指向物理学习内容，而是把学业成就看作赢得地位和自尊的根源。 认知的需要。 随着物理学习的深入，有些学生对物理有了更深的了解，开始逐渐喜欢物理甚至“迷上”物理。他们以求知作为目标，在物理知识的获得中得到满足。这种动机完全指向物理学习内容，是一种内部动机。而且这类动机一旦形成，就具有较大的稳定性和持久性，不易为偶然因素所改变，表现出自主性和自发性。 其实，多数情况下，学生的物理学习动机并非单一的，往往由多种动机交织而起作用。 从教育的角度来看，教师应当培养学生具有高尚的间接动机，使物理学习活动更有意义，也应当帮助他们形成某些近景性的动机，使物理学习更有活力。 资料卡片 中学生学习物理的心理形成过程 一、从物理感觉到物理知觉 感觉是认识的初级形式，是一切知识的源泉，它属于认识的感性阶段，物理概念、规律的形成都要经过大量的物理现象分析及物理实验的验证，才能使其感知内化，形成对物理过程的整体认识。例如，在学习熔解时，要了解晶体是怎样熔解的，可通过观察分析熔解过程，对其有了整体认识，使学生感到熔解过程应具备的条件是达到熔点和继续吸热。 二、从物理知觉到物理表象 知觉是大脑对客观事物的初步分析和综合的结果，是感觉与思维之间的重要环节，学生在学习中从各种物理现象、实验中通过分析总结出的概念和规律是在知觉基础上形成的物理表象。物理表象虽具有一定的概括性，但它仍属于认识过程的感性阶段，仍是事物的直观特征的反映，是从具体的形象思维到抽象思维，既而形成物理概念和规律的过渡和桥梁。 三、从物理表象到抽象思维 对于物理现象，实验直接概括形成的物理表象，是以感觉和知觉为基础，属于非本质的东西。很多物理概念、规律的形成仅靠物理表象是不行的，还要揭示其本质，抓住本质的东西，将感性认识上升到理性认识，才能形成正确的概念和规律。例如牛顿第一运动定律的形成过程，凭感知人们认为有力的作用，物体就运动；没