教研经纬
浅析表象在物理教学中的意义
摘要：大多数物理知识可借助于由实验、观察等直观手段形成的表象来理解和应用。在直观教学中使表象得以形成和巩固的程度直接决定着教学效果。因此,在物理教学中,应制定表象形成的目标,明确表象形成及变化的要求。
关键词：直观教学表象 表象活动
按心理学定义:表象是人对不在眼前的物体或事件的心理表征。人们可以通过表象从记忆中恢复或从描述中重建那些并不出现在眼前的事物。表象是记忆、想象的基础,是进行抽象思惟的依据。有了表象,人们就能再现过去认识的事物,拿过去的事物和当前的事物进行比较和联系,进行思惟。学生解决问题的过程,实际是应用表象和自觉表象操作的过程,学生解决问题过程中的错误往往来自于学生头脑中表象的缺陷。已有实验表明,学生的自觉表象活动对学生物理成绩有明显的影响。因此,在物理教学中帮助学生形成表象和启发学生的自觉表象操作必须引起教师注意。
一、直观教学与表象的形成和巩固
根据物理学科自身的特点,学生头脑中有关物理现象的表象是影响物理学习迁移的重要因素。学生在接受物理教育之"前,通过小学自然课的学习及周围环境的剌激本能地形成了丰富的对于物理世界的直觉的内在表象。但由于感知不成熟的原因,其表象是知识前的雾中模糊景象,这些表象影响着学生对物理知识的理解。例如:对于浮力,学生原有的表象是“石头在水中下降越来越慢”,由此导至“越深物体所受的浮力越大”的错误认识。
儿童头脑中的表象和实践有关，和教育有关，和儿童的态度、兴趣、经验有关。为了实现物理教学的要求，有计划地培养和发展学生的表象是很重要的。教师要为发展各种表象提供丰富、准确的感性材料，组织多种实践活动，使表象和感知、思惟处于有机的相互联系之"中。因此，课堂教学中，教师应重视直观教学手段的应用。
直观教学作为一条教学原则有广泛的含义,教师不应把直观教学仅看作是吸引学生注意力的手段。应充分认识到,采用直观手段的目的在于使学生获得或改善适合于物理学习的表象,从而在教学的某一阶段上使学生摆脱具体形象,在思惟上过渡到概括性的真理或规律上去,利用具体形象向抽象过渡。因此,在采用直观教具时,应当逐步地由实物的直观手段向作图的直观手段过渡,然后再向提供事物和现象的符号描述的直观手段过渡,以形成概括程度较高的表象。
大多数物理知识可借助于由实验、观察等直观手段形成的表象来理解和应用。当然,也有些物理知识抽象程度较高,学生头脑中没有对于这类知识的表象,同时亦无实验或观察使学生建立有关知识表象,学生在理解这类知识时难度很大,有效的教学策略是通过语言直观手段,激发学生头脑中的类比表象。例如:电流、电压、电阻等概念的学习,借助于学生头脑中水流的表象建立电压、电流、电阻的模拟表象来理解概念及其相互关系。
与具体知识相同,表象形成后亦需要巩固,否则会遗忘,从而使表象回到原始水平,干扰学习,由于考试竞争,教师在复习时,往往只注意具体知识,而忽视表象的复习巩固,从而导致学生机械学习。因此,教师应注意启发学生的自觉表象活动,创设增强和巩固表象的条件。
心理学实验表明,表象不等于心理图画,其操作难度要大于图片的操作难度。因此，应意识到：①在表象形成的初期,表象是动摇、模糊状态,这时要借助于图形和语言甚至于重现做过的实验,来巩固已形成的表象,以提高表象的品质。②在表象初步稳定的情况下,学生具有了一定的表象操作能力,这时可在教师语言直观的启发下,通过学生的自觉表象活动,进行解决问题的尝试。
二、物理教学中表象活动的意义
根据认知发展理论,中学生认知功能渐渐由具体、直觉水平占优势过渡到抽象水平占优势,也就是具体形式运算阶段。学生头脑中清晰的、稳定的、概括性的相关知识的表象是“抽象”的前提和必要条件。因此,在学生进行物理学习的过程中,利用具体的实际经验(实物、实验等)或发现的经验,丰富和改善学生头脑中的物理现象的表象,对学生加速具体到抽象的过渡,以及对后继的物理学习有着明显的现实意义。
表象是抽象思惟的基础。在物理初始学习阶段,它是学生理解并掌握物理知识的支柱,学生具备清晰、稳定的有关物理现象的表象,物理知识中抽象的概念和命题在学生认知结构中才能有牢靠的立足点。可以说,离开了表象,学生的物理学习是不可能进行的。例如：在阿基米德定律的教学中，如果不通过实验或在实验中学生只看到“热潮”，而不能形成“排开液体的重”与“浮力”大小等值的表象，学生就不能真正理解阿基米德定律。
学生在物理学习过程中,能否自觉地操作表象活动,影响到学生的思惟品质,在解决物理问题的情境中,教师要有意识地激发学生的自觉表象活动,启发表象参与思惟,通过表象运算解决问题。物理教学中强调问题的定性分析及借助于作图辅助解题,其根据就基于此。事实上有些问题,可直接经表象运算得出答案。
例如：我们曾让学生讨论这样一条题：两个带电小球A和B分别由等长的绝缘线悬挂，静止时处于图一所示状态，且β＞α。试比较两球的质量和两球对线的拉力。结果，有些同学将此题与图二的情境进行类比，通过表象活动，直接在头脑中“感觉”出结果。
自觉表象活动可增进学生思惟的创造性,表象活动比较活跃的学生,常常根据问题提供的描述,进行推理,建构对于问题更一般的表象,使得问题简化,物理学习中经常出现一题多解和最佳解正是出自于学生头脑中不同表象。现以下面例题的分析说明表象对学生思惟过程的影响。
例题：如图叁所示，一长为
此题如按正常解法，要根据运动学公式列式求解，其过程比较复杂。但如意识到棒和球相对加速度为零，形成球相对于棒匀速直线运动的表象，求解就简单多了，很容易得出
叁、表象的形成应作为物理教学的目标之"一
表象是学生认知结构的重要组成部分。表象的品质如何直接影响到学生的认知能力,在动作技能学习中,内化的表象是动作的指令信息,学生根据表象做出技能动作,在抽象知识学习中,学生以表象理解,掌握并应用知识。因此,在物理教学中,应制定表象形成的目标,明确表象形成及变化的要求。
学生头脑中表象的结构具有一定的层次。按其直观形象性,可分为单一表象和综合表象、二维、叁维和四维表象。按其概括程度,可分为个别表象和一般表象。不同学生,在不同的学习阶段,具有不同的表象层次,也就产生不同的学习水平。为了达到教学目的,必须根据教材和学生的特点,提出鲜明而明确的表象要求,(如:初中学生形成二维表象;高中学生要求3维甚至4维的表象)以使成为设计方案、挑选材料、提供体验和作业的依据,并以此帮助学生形成适合于物理学习的高品质表象目标的出发点。
表象本身的机制及结构是不可观察的,但认知心理学对叁维物体的心理旋转实验及地图表象扫描实验研究表明,表象的功能和效应是可观察的。这给表象作为目标评价提供了依据。对于表象品质的评价,在物理教学过程,有意无意地在进行着:课堂上,学生对实验的复述;学生找有关知识的例证;电路部分实物图与电路图的转换;理解题中学生的语言描述等。这些实际上都可视为学生头脑中表象的复制。
制定系统的配合物理教学要求的表象目标及评价系统,包括操作方法本身是一项复杂的工作,有待物理教育工作者在教学过程中,总结经验,做进一步的探讨。
参考资料:
(1)罗伯特·L·索尔索着,黄希庭等译《认知心理学》教育科学出版社1990年版。
(2)姚文忠主编《物理教学及其心理学研究》杭州大学出版社1991年版
(3)邵瑞珍等编着《教育心理学》上海教育出版社1983年版
(4)林仲贤等主编《实验心理学》科学出版社1988年版
