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学困生是一个特殊的群体,结合朴素的教学经验并从知识构建的角度来看,其一般占班级总人数的15%左右。(笔者所在学校位于城郊结合部)教师面对学困生错误时似乎常常走这样的程序:做错了——批评、责怪——订正——重复训练——做对了。如果学生还是做错了,则重新循环,而这样的学生便是所谓的学困生。笔者以为,这样的教学思路是典型的行为主义思路,不幸的是,当下许多教学正是沿着这种思路进行的。而事实上,学困生的错误往往存在着深层次的认知方面的原因。现以布鲁纳认知表征理论为例,结合初中物理中“压力”概念的教学,谈谈笔者的浅显看法。
1基于认知表征的调查
布鲁纳提出认知表征的三种方式:动作表征;图像表征;符号表征。布鲁纳认为,学生的认知表征往往都是遵循从动作到图象再到符号的顺序的,如果前面的表征有问题,那后面的表征就会跟着出问题。
从知识发生的逻辑角度来看,“压力”上承“力”的概念,下启“压强”概念。在实际教学中,教师一般不会花太多的精力去建立这一概念,因为重心会放在其后“压强”概念的建构上。在苏科版教材(第3版,八年级《物理》下册,第76页)中,是通过对两幅图(如图1):锤子对钉子的力、体操运动员对底面的力[HJ1。6mm]的分析——“观察与作图”之后,发现这些力都是“垂直作用在物体表面上”,因此综合得出压力的定义:垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
[TP7CW60。TIF,BP#]
这样的教学过程越过了动作表征,直接从图像表征开始,最终进行符号表征。笔者关心的是,经过这一学习过程,学困生对压力是如何表征的?基于这一猜想,笔者对所教学生进行了两次简单调查。
调查对象:初三学生;调查时间:第一次,2014年12月29日;第二次,2015年1月5日。
[TP7CW61。TIF,Y#]
第一次调查用题:(如图2)在图中分别作出物体A、B对斜面的压力。
调查结果:调查的46个对象中,除1人结果无意义之外,全对35人;全错3人;另有7人只对物体A作图正确(也就是说A图的正确人数为42人),对物体B作图错误,且错误均为将B对斜面的压力方向画成“竖直向下”。
[TP7CW62。TIF,Y#]
十天后进行了第二次调查。第二次调查用题:(如图3)一个人站在斜面上,请在图中作出人对斜面的压力。这次除了调查笔者所教3班之外,还调查了4班(整体水平与3班相当)。
调查结果:3班:7人错,其中1人在第一次调查中是全对的;4班:7人错。此处错误仍然是将人对斜面的压力方向画成“竖直向下”。
需要说明的是:两次调查中出错的学生,正是所谓的学困生。而这样的调查结果印证了笔者最初的猜想:压力概念教学中,学困生对压力概念的构建可能是生硬的、机械的,经验化的,或者说是不牢固的。
2调查结果分析
针对第一次出现的错误,笔者以为其对教学的价值在于:如果教师只根据物体A的受力,很可能认为这7个学困生已经知道如何作出物体对斜面的压力,可事实上他们偏偏在B中出现了错误。究其原因:一种可能是这些学生构建出斜面上物体对斜面的压力表象,不是基于压力定义的,而是受斜面上物体形状影响的——从视觉上来看,A物体是“斜”着的,而B物体是“竖”着的;另一种可能则是A物体的情形已经经过了多次重复训练,因此能够正确完成(行为主义的结果),而遇到B物体这种情形时,则仍然会根据经验性的判断去完成。
事实上,这一判断在第二次调查的时候得到了印证。之所以第二次调查中出现了1人第一次调查作对B物体产生的压力,而第二次作错人对斜面的压力,可能是因为这一学生在第一次调查中作B图对斜面的压力时,受到了A图产生的启发,让他得到了一个提醒:压力是垂直作用在物体表面上的。而第二次调查中没有了类似于A图的提醒,此时他们对压力的认识便[HJ1。55mm]从压力定义倒退到基于经验的判断了——人是竖直站在斜面上的,因此其对斜面的压力就是竖直向下的。
这说明学困生对压力的认知表征是有问题的。如上所说,由于本内容的教学中,教师的教学重心放在压强上,因此压力概念的构建常常比较简单,认为凭着三个图的分析与综合就能让学生有效地构建起对压力的认知表征。而事实上,压力作为力一种,学生的认识并不是想像的那样简单。著名科学史家吴以义先生在其著作《溪河溯源》中曾说,力是“最难以说明、最令人捉摸不透的概念”。既然如此,学困生认识压力时,怎么可能在短短十分钟的时间内就能顺利完成呢?根据笔者的判断,即使两次调查中全对的学生,也未必能够在更复杂的情形下判断出压力的方向。
而从认知表征的顺序来看,由于教师教的原因,学困生在压力概念构建中没有经过动作表征,他们直接遇到的就是教师提供的三幅图;他们甚至没有来得及形成清晰的图像表征——三幅图中的三个力的方向与接触面的垂直关系的确立与延伸,又快速进入了用符号表征压力的阶段——压力的定义,以文字的形式出现在学生的面前,于是学生在对定义(文字符号)的重复中去试图形成对压力的认识。严格来说,在这一教学过程中,学生的图像表征与符号表征其实都还没有真正形成,他们对压力定义的理解,只能停留在原有的经验层面上。此时,能够背出压力的定义,或者说能够画出类似于A物体对斜面的压力示意图其实已经说明不了什么问题。
3对物理教学的启示
那么,对于学困生而言,合适的教学顺序是怎样的呢?笔者建议:增设动作表征;强化图像表征与符号表征;进行变式训练。
设计动作表征是指给学生提供或由学生自己举出关于压力的实例,这些实例可以是手压桌子,也可以是手指压脸颊,还可以是双手互压,当然也可以是同学之间的对掌互压……这样通过学生自己的身体感觉去体验压力。这个时候有一个教学环节不可漏掉,那就是让学生用自己的动作去表示对压力的理解——“用动作去表示”是动作表征的基本含义,同时对于初中学生而言,动作的思考也是“以身体之,以心悟之”的过程,可以增加学生对压力的印象。
图像表征是指给出如图1的两幅图,让学生用力的示意图表示出两个力,“强化”的含义是指:必要时可以再多提供几幅图,争取让学生作图能够达到一种准自动化的水平——看到作压力示意图,就知道去找物体的接触面,去作接触面的垂线。强化符号表征不是指让学生重复记忆压力的定义,而是让学生去寻找定义中的关键词,如垂直、物体表面等,在记忆“垂直作用在物体表面上的力”时,大脑中要将这个力与图像表征过程中至少一个图形结合起来,这样符号表征便可以紧紧依靠图像表征,从而达成对压力概念的全面掌握。
进行变式训练是指通过变换压力概念的非本质属性,去让学生在不同的表现形式或不同情境中认识压力概念的本质属性,这也相当于让学生在陌生情境中运用压力定义进行判断,这一点同行比较熟悉,不再赘述。
这一过程相对于原有教学过程而言,多花不了多长的时间,但对于学生尤其是学困生而言,却是丰富物理体验、构建物理知识的过程,不仅可以促进对压力这一概念的理解,也会对物理学习的习惯有一个潜移默化的影响。
1基于认知表征的调查
布鲁纳提出认知表征的三种方式:动作表征;图像表征;符号表征。布鲁纳认为,学生的认知表征往往都是遵循从动作到图象再到符号的顺序的,如果前面的表征有问题,那后面的表征就会跟着出问题。
从知识发生的逻辑角度来看,“压力”上承“力”的概念,下启“压强”概念。在实际教学中,教师一般不会花太多的精力去建立这一概念,因为重心会放在其后“压强”概念的建构上。在苏科版教材(第3版,八年级《物理》下册,第76页)中,是通过对两幅图(如图1):锤子对钉子的力、体操运动员对底面的力[HJ1。6mm]的分析——“观察与作图”之后,发现这些力都是“垂直作用在物体表面上”,因此综合得出压力的定义:垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
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这样的教学过程越过了动作表征,直接从图像表征开始,最终进行符号表征。笔者关心的是,经过这一学习过程,学困生对压力是如何表征的?基于这一猜想,笔者对所教学生进行了两次简单调查。
调查对象:初三学生;调查时间:第一次,2014年12月29日;第二次,2015年1月5日。
[TP7CW61。TIF,Y#]
第一次调查用题:(如图2)在图中分别作出物体A、B对斜面的压力。
调查结果:调查的46个对象中,除1人结果无意义之外,全对35人;全错3人;另有7人只对物体A作图正确(也就是说A图的正确人数为42人),对物体B作图错误,且错误均为将B对斜面的压力方向画成“竖直向下”。
[TP7CW62。TIF,Y#]
十天后进行了第二次调查。第二次调查用题:(如图3)一个人站在斜面上,请在图中作出人对斜面的压力。这次除了调查笔者所教3班之外,还调查了4班(整体水平与3班相当)。
调查结果:3班:7人错,其中1人在第一次调查中是全对的;4班:7人错。此处错误仍然是将人对斜面的压力方向画成“竖直向下”。
需要说明的是:两次调查中出错的学生,正是所谓的学困生。而这样的调查结果印证了笔者最初的猜想:压力概念教学中,学困生对压力概念的构建可能是生硬的、机械的,经验化的,或者说是不牢固的。
2调查结果分析
针对第一次出现的错误,笔者以为其对教学的价值在于:如果教师只根据物体A的受力,很可能认为这7个学困生已经知道如何作出物体对斜面的压力,可事实上他们偏偏在B中出现了错误。究其原因:一种可能是这些学生构建出斜面上物体对斜面的压力表象,不是基于压力定义的,而是受斜面上物体形状影响的——从视觉上来看,A物体是“斜”着的,而B物体是“竖”着的;另一种可能则是A物体的情形已经经过了多次重复训练,因此能够正确完成(行为主义的结果),而遇到B物体这种情形时,则仍然会根据经验性的判断去完成。
事实上,这一判断在第二次调查的时候得到了印证。之所以第二次调查中出现了1人第一次调查作对B物体产生的压力,而第二次作错人对斜面的压力,可能是因为这一学生在第一次调查中作B图对斜面的压力时,受到了A图产生的启发,让他得到了一个提醒:压力是垂直作用在物体表面上的。而第二次调查中没有了类似于A图的提醒,此时他们对压力的认识便[HJ1。55mm]从压力定义倒退到基于经验的判断了——人是竖直站在斜面上的,因此其对斜面的压力就是竖直向下的。
这说明学困生对压力的认知表征是有问题的。如上所说,由于本内容的教学中,教师的教学重心放在压强上,因此压力概念的构建常常比较简单,认为凭着三个图的分析与综合就能让学生有效地构建起对压力的认知表征。而事实上,压力作为力一种,学生的认识并不是想像的那样简单。著名科学史家吴以义先生在其著作《溪河溯源》中曾说,力是“最难以说明、最令人捉摸不透的概念”。既然如此,学困生认识压力时,怎么可能在短短十分钟的时间内就能顺利完成呢?根据笔者的判断,即使两次调查中全对的学生,也未必能够在更复杂的情形下判断出压力的方向。
而从认知表征的顺序来看,由于教师教的原因,学困生在压力概念构建中没有经过动作表征,他们直接遇到的就是教师提供的三幅图;他们甚至没有来得及形成清晰的图像表征——三幅图中的三个力的方向与接触面的垂直关系的确立与延伸,又快速进入了用符号表征压力的阶段——压力的定义,以文字的形式出现在学生的面前,于是学生在对定义(文字符号)的重复中去试图形成对压力的认识。严格来说,在这一教学过程中,学生的图像表征与符号表征其实都还没有真正形成,他们对压力定义的理解,只能停留在原有的经验层面上。此时,能够背出压力的定义,或者说能够画出类似于A物体对斜面的压力示意图其实已经说明不了什么问题。
3对物理教学的启示
那么,对于学困生而言,合适的教学顺序是怎样的呢?笔者建议:增设动作表征;强化图像表征与符号表征;进行变式训练。
设计动作表征是指给学生提供或由学生自己举出关于压力的实例,这些实例可以是手压桌子,也可以是手指压脸颊,还可以是双手互压,当然也可以是同学之间的对掌互压……这样通过学生自己的身体感觉去体验压力。这个时候有一个教学环节不可漏掉,那就是让学生用自己的动作去表示对压力的理解——“用动作去表示”是动作表征的基本含义,同时对于初中学生而言,动作的思考也是“以身体之,以心悟之”的过程,可以增加学生对压力的印象。
图像表征是指给出如图1的两幅图,让学生用力的示意图表示出两个力,“强化”的含义是指:必要时可以再多提供几幅图,争取让学生作图能够达到一种准自动化的水平——看到作压力示意图,就知道去找物体的接触面,去作接触面的垂线。强化符号表征不是指让学生重复记忆压力的定义,而是让学生去寻找定义中的关键词,如垂直、物体表面等,在记忆“垂直作用在物体表面上的力”时,大脑中要将这个力与图像表征过程中至少一个图形结合起来,这样符号表征便可以紧紧依靠图像表征,从而达成对压力概念的全面掌握。
进行变式训练是指通过变换压力概念的非本质属性,去让学生在不同的表现形式或不同情境中认识压力概念的本质属性,这也相当于让学生在陌生情境中运用压力定义进行判断,这一点同行比较熟悉,不再赘述。
这一过程相对于原有教学过程而言,多花不了多长的时间,但对于学生尤其是学困生而言,却是丰富物理体验、构建物理知识的过程,不仅可以促进对压力这一概念的理解,也会对物理学习的习惯有一个潜移默化的影响。