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课题研究的意义
在基础教育改革持续走向深入的今天,新的教育教学理念要求由过多地关注知识和技能的结果意义,回归到关注知能习得的过程性与方法性、关注情感、态度和价值观的生成性,关注动态的人的发展.这里的过程和方法,对学而言包含着认知的动态发展过程、认知方法的认知、掌握和迁移过程,对教而言包含着采用何种恰切的方式,通过实施学科教学引领,促进学生认知发展的过程.学生进入学习过程的依据是什么教师教学过程展开的依据是什么对这一问题的回答是理论的,也是实践的.仅就高中物理学科教学而言,教师有责任系统地分析作为学习主体的高中学生物理学习的认知方式,分析高中物理学科内容之间的共同或类似认知要素,否则,为迁移而教还是停留在口号上.与此同时,也应该看到,教学实践中,对人的关注还是较多的停留在对情感的关照层面,在进行学情分析时,从学生认知的角度分析学生内源性的学习需求在实践操作层面上还很不充分.
课题研究现状
目前,对中学生认知方面的研究的成果尚不可谓之丰富.
英国教育家Adey等人(1989)依据是皮亚杰的心理学理论,通过科学教育对学生进行认知加速的实验研究,即通过科学教育促进学生的思维能力的提高.该实验的研究成果呈现在1991年出版的《思维科学》中.实验结果表明：通过科学教育,学生的思维能力可以有大幅度的提高.
概念图理论的提出对促进知识的理解和有意义学习以及创造性思维的培养效果显著.概念图理论被认为是基于安德森的建构主义学习模型和奥苏贝尔的认知同化学习理论而建立起来的图形化的思维外显方式.JosephD.Novak与AlbertoJ.Cañ,as(2008)在《概念图的基本概念及其构建与应用》一文中,在Novak&,Gowin(1984)工作的基础上,进一步分析了概念图所具有的对概念构建策略的个性化、不同层级概念的包容性、产生新知的创造性、澄清概念的功能性,进一步系统化阐述了概念图的概念以及概念图的构建和应用,将这一技术在包括中学学科教育教学领域的应用推向深化.目前,概念图理论已经得到了基本认同并被广泛采用.
我国著名教育家、心理学家林崇德教授在促进中小学生思维品质的培养方面进行了长达20年的研究工作.由于研究是在包括科学课程在内的所有学科中展开的,这一工作被认为是在科学课程教学中培养中小学生思维能力的成功典范.与此相类似,上世纪八十年代,以邵瑞珍教授为核心的学与教的心理学在中小学学科教学中应用研究课题组在完成了教育部重点规划课题的基础上,形成了新的智育理论,包括新的智育目标论、知识分类学习论、知识分类教学论和相应的教学技术,新的智育理论和教学技术有力的推动了我国基础教育的改革.皮连生教授(1998)所提出的知识与技能的学习要经历意义获得、意义巩固和转化、意义的提取和应用三个阶段,在国内首开知识和技术相结合研究的先河,具有重要的理论和实践价值.
在物理课程与教学论领域,段金梅、武建时(1986)的中学生物理思维能力的发展与培养研究,胡卫平等(1994-1999)进行了中学生科学思维能力发展与培养的理论建构与实验研究,殷传宗等(1996)的初中生解答物理说理题的逻辑思维研究&rdquo能够将学习论的研究成果与新课程理念下的物理学科内容紧密结合,从而对新课程理念下的高中物理课堂教学产生实质性指导作用,《新编物理教学论》主编、华东师范大学物理系陈刚博士和舒信隆教授(2006)做出了卓有成效的工作.两位学者彻底地贯彻和运用了心理学的研究成果,系统、清晰地阐述了物理概念、物理规律等的学习条件和过程,创造性地论述了物理学科中的方法学习和态度习得的规律(袁运开语),是知识分类与目标导向教学理论应用于物理学科教学的成功尝试(皮连生语),这一研究成果既实质性指导着中学物理教学实践,也必将为相关的研究提供助动.
本文的研究受益于上述研究成果,并获得方向性的引领.
基础理论综述：
现代学习理论和认知理论的发展,为学生的学和教师的教提供了重要的基础理论.学习和借鉴典型的学习与认知相关理论并在教学实践中加以有效运用,实现现代理论对现代教学的指导,对于实现学与教互动过程的有效性意义深远.当然,到目前为止,还没有一个兼容并包的一统学习和认知理论,任何一种学习和认知理论既有鲜明的时代特征,又有其历史发展的局限,还必须明确：即使是一种有效的理论也只是为发现教学的一般原理提供切实的起点,但无法告诉我们如何进行课堂教学.
从特定的时间段看,60年代后发展起来的认知心理学大致可分为两派,分别是：以皮亚杰、布鲁纳、维果斯基等为代表的建构主义学派,他们强调学习者原有知识结构在学习中的作用,强调学习是学习者主动建构的过程,另一派是以加涅等为代表的信息加工学派,该学派侧重分析信息从外部输入到人的大脑直至学习者产生外显的反应,期间所经历的加工阶段以及各个加工阶段的规律,当然加涅的理论也吸收了建构主义思想的合理内容,形成了能解释大部分课堂学习的新体系.
(一)皮亚杰建构主义学习理论
皮亚杰(1896&mdash,1980),瑞士杰出的儿童心理学家和教育学家,他在主要研究儿童认知、智力以及思维发展的过程中形成了发生认识论的认知理论体系.该理论体系把儿童个体知识的发生与发展归结为两个主要方面：知识形成之初的心理结构(认知结构)和新知识连续不断的构成机制.皮亚杰认为认知发展的本质是一种适应,是儿童主体与外在客体作用过程中,通过不断的自我调节,从而实现的心理结构的建构或再建,或者说图式的形成和变化是认知发展的实质.皮亚杰用图式这一概念来表征儿童在不同年龄阶段的智力结构.所谓图式就是动作或心理运算的结构,是个体对世界的知觉、理解和思考的方式.认知发展通过三个基本过程来实现：同化、顺应、平衡.所谓同化是指把环境因素纳入机体已有的图式或结构之中,而顺应是指主体的图式由于不能同化客体而需要做出改变以适应特定情境的过程,平衡是指个体通过自我调节使认知发展从一种平衡状态向另一种较高水平的状态过渡的过程.儿童个体通过同化和顺应可以达到机体与外界环境的平衡：由于环境的改变,原有的机体和环境的平衡一旦被打破,儿童个体可以通过调节自身行为,通过行为的改变重新建立新的平衡,从而实现由平衡&mdash,&mdash,不平衡&mdash,&mdash,新的平衡&mdash,&mdash,&bdquo,&bdquo,,这一连续的动态的调整过程就是适应的过程,这也就是皮亚杰所认为的儿童认知发展的实质原因.
(二)布鲁纳认知结构学习理论
布鲁纳(1915-),美国著名心理学家和教育家,专注于研究教学中的学习心理问题,其学习理论把学生的知识学习作为研究的主要对象.该学习理论的基本出发点是：人们通过学习过程(即认知过程)把获得的信息与之前业已形成的心理框架产生联系,积极地构建属于他自己的知识框架结构,这种框架结构是一种表征系统,即动作表征、映象表征、符号表征,这三种表征系统分别由相应的定律或概括性的体系组成,它们的相互作用是认知生长的核心(Bruner,1973).基于以上思想,他认为：所谓知识的学习就是在学习者头脑中形成一个所学知识的结构.知识结构具有相应的层次结构,这种层次结构可以通过一个人所发展的编码体系表现出来.这里所指的编码体系是指存在于一个人的认知结构中的
物质世界的信息分类和信息组合的方式,它是不断变化和重组的.编码系统的一个重要特征是对相关的类别作出有层次结构的安排.于此相对应,知识学习过程也就是编码系统形成的过程.布鲁纳认为,知识学习的认知过程主要是概念化或类型化的思维过程.归类或概念化是认知过程中的最简单又最普遍的现象.正是思维在学习过程中的形成的概念化或类型化的编码体系,才使学习者识别了所知觉到的驳杂的事实.因此,可以说学习过程思维活动的概念化或类型化过程,它在众多同类事物的基础上形成同类事物的概念,又在同类概念的基础上形成更概括、更抽象的概念.布鲁纳的观点是,人们同周围世界的所有交互作用,都涉及到对与现有类别有关的刺激输入进行分类.如果刺激输入与现有的类别全然无关,则很难被加工.也就是通常人们很难知觉全新的刺激输入.
(三)维果茨基最近发展区理论
维果茨基(1896-1934),前苏联著名的社会文化历史理论的创始人,其理论对前苏联乃至世界心理学都产生了非常广泛的影响.在维果茨基心理学思想中,最近发展区是被西方人称之为社会性建构思想的四个非常重要的概念之一,
所谓最近发展区,是指：要使教育教学对学生的发展起主导和促进作用,必须确立学生发展的两种水平：一是其已经达到的发展水平(现有/实在发展区),即学生业已达到的可以独立解决问题的思维能力水平,二是其可能达到的发展水平(可能/潜在发展区),即在教学活动中,在教师或者同伴的帮助下可以达到的解决问题的思维能力水平.维果茨基将学生在这两种水平之间的差异称之为最近/近似发展区,其实质就是一种思维/认知发展毗邻区或者说思维/认知发展过渡区&rdquo
(四)奥苏贝尔认知同化论
奥苏贝尔(1914&mdash,),美国教育心理学家,着重研究了课堂教学的规律,认为学习是认知结构的重组&rdquo奥苏贝尔既重视原有认知结构的作用,又强调学习材料本身的内在逻辑.影响学习的最重要的内容是学生已知的内容,这一原理是他的整个理论体系的核心,对意义学习的描述,又是他的理论中重要的观念之一.学习要有价值,就应尽可能的有意义.由此
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,奥苏贝尔仔细区分了接受学习和发现学习、机械学习和意义学习的关系：1接受学习与发现学习：接受学习中学习的基本内容是以定论的形式被传授,学习者只是把内容加以内化,学习中不包括发现.学生要在短时间内获得大量的系统的知识,并能得到巩固,主要靠接受学习,而发现学习中学习的主要内容不是以定论的形式给予,而是在内化之前必须由学生自己去发现,然后便和接受学习的内化过程一致.
2机械学习与意义学习：认为接受学习必定是无意义的而发现学习必定是有意义的是毫无根据的,接受学习可以是有意义的,而发现学习也无法保证都是有意义的.只要以符号为代表的新的学习内容与学生认知结构中原有的观念建立起实质性的联系,这种学习都是有意义的.
奥苏贝尔认为同化是意义学习的心理机制,他所认为的同化是指学习者头脑中某种认知结构,吸收新的信息后,新的学习内容与学生认知结构中原有的观念建立起实质性的联系,使原有的观念发生变化.在意义学习之后,同化过程并没有结束,只有通过知识不断的改组和重新组合,才能使得习得的知识得以保持,很显然,奥苏贝尔同化的概念与皮亚杰的同化概念是有区别的.