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物理实验情境教学理论基础的研究
【论文关键词】情感理论 刺激—行为理论 学习迁移理论 强化理论 活动理论
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【论文摘要】物理实验情境教学学习理论中包含有以下五个大的方面:情感理论，刺激—行为理论，学习迁移理论，强化理论和活动理论。这五部分是情境教学学习理论的有机组成，而且各部分之间相互交叉，共同作用，组成了一个完整的情境教学系统。因此，缺少了任何一个环节，都不是完全意义上的情境教学。
任何一个学科都有其自身的学习理论，任何一种教学法都有其不同的侧重面。在我们目前已知的各派学习理论中，还没有一种完全适用于情境教学的一般学习理论，而已有的每种学习理论中，又都或多或少地具有适用于情境教学的成分。我们采取一种兼收并蓄的态度，即吸收每种理论中的合理成分，屏弃它们之中的不合理成分，具体应用于物理实验情境教学中去，形成了具有中国特色的物理实验情境教学学习理论模式。具体讲，物理实验情境教学学习理论中包含有以下五个大的方面:情感理论，刺激—行为理论，学习迁移理论，强化理论和活动理论。这五部分是情境教学学习理论的有机组成，各部分之间相互交叉，共同作用，组成了一个完整的情境教学系统。缺少了任何一个环节，都不是完全意义上的情境教学。
一、情境教学的情感理论
情感是人对客观事物是否符合人的社会性需要相联系的一种比较复杂而又稳定的态度体验。我们认为，许多心理状态、体验和动机，即愉快、焦躁、忠诚、崇敬、痛苦、狂欢、惊叹等等均属情感领域。
人的情绪在周围现实的影响下发生着巨大的变化，这就必然要提出情感教育的问题。但我们并不认为在人的成长过程中，受周围环境的影响而获得的情感的发展就是情感教育，虽然情感教育是以情感发展的可能性为前提。换句话讲，情感教育应当理解为在对人施加专门影响的过程中形成的人的各种情感。教育的目的在于使人产生与该社会占统治地位的世界观相适应的具有社会价值的那种情感。
中学物理情感教学中自然包含以上所述及的各种情感。它只不过是教育者(教师与社会)通过教学过程中师生之间需要度的调控和其他增进情感手段的使用而采用的特定情感教育方法而已。在我们所进行的情感教学中除以上情感外，还应包含学习者与物理课程之间建立的情感。研究表明，情境教学中的情感理论应包含以下几个方面。
(1)物理实验情境教学离不开环境。某种程度上讲，物理学习的实质是学生与物理环境的相互作用。如果教师不能有效地创设情境，让学生与物理实验之间建立起情感，即学生如果不能反作用于物理环境，则不会有真正的物理学习发生。
(2)教师对学生情感的投人与产出是不成正比的，而且产出是有极限的。在一定条件下正投人会有负产出，负投人会有正产出。上述原理在优等生、差等生、中等生或男女生的不同年龄段都有所表现。一般情况下正投人有正产出，优等生正投人超极限时会有负产出，中等生适当的负投人有可能正产出，但中等生有正投人时正产出比率大。
(3)实验中的观察和动手是建立认知客体与认知主体之间情感的有效手段。创设真实的物理环境:小制作、小发明制作成功的欢欣，不但加深了学生对物理实验的情感，而且会使物理实验产生对学生的反作用。
(4)当学生情感在感知中反作用于教师与社会，即学生在物理实验学习中产生了乐趣与志趣，更加祟敬教师和学习物理时，教学就完成了其历史使命。归纳讲，在物理学习中，学生从物理环境中实际受到的作用小于物理环境施加的全部作用，但学生对物理环境的反作用大于他从物理环境中受到的作用。
情感在物理教学中具有一系列特殊作用。如调节功能、动力功能、强化功能、感染功能、迁移功能、信号等。教师在教学过程中要因地制宜、灵活运用，以期达到愉快教学的目标。故在物理实验教学中，教师要充分利用周围环境，利用自身的人格魅力，重视与学生之间的情感交流，培养学生对物理实验的兴趣。物理是一门以实验为基础的学科，只要学生对物理实验感兴趣，学起物理来就会事半功倍。
二、情境教学的刺激—行为理论
刺激—行为理论是指在外界环境刺激下人们产生的行为方式的关系理论。它是情境教学学习理论的重要组成部分。一般包括情感刺激与情境刺激两大部分。由于前面已对情感理论有了一定认识，本部分重点放在情境，即环境刺激方面来讲。具体谈有以下几个方面。
(1)物理学习发生于浅环境刺激层次，来源于内部驱动力。如大自然风雨雷电、日月星辰变化的观察，教师讲课中物理世界形象的生动描绘、科技讲座、电影、录像、科技图片展等中外科技发明与物理学家的探索成就都有可能在浅环境、潜意识上启动学生的物理学习，使之产生兴趣，但没有其内部的驱动力启动，物理学习仍是不可能的。
(2)深层次环境的刺激是学生乐趣与志趣形成的前提，缺乏深层刺激，建立乐趣与志趣就失去了基础，很难有持久的动力。如物理现象观察指导，课堂演示实验，学生操作实验，科技小制作、小发明等，物理环境与学生发生强作用，由此产生的物理学习兴趣就有可能演化为乐趣与志趣。刺激越强，效果越大，但必须在少年学生的认知心理范围内进行。
(3)当学生反作用于物理环境时，物理学习发生。学生可能从物理环境中得到错误的感知，即行为上的畸变。错误的经验严重妨碍科学概念的形成。同一物理环境，向学生发出相同的信息样本，但由于学生认知特点和水平的不同，学生会获得不同的感知行为。而且经过环境的刺激，学生能重复环境，能对其感知的环境概括抽象，产生行为上的升级。
在物理实验教学中，教师要注意不要一味用浅环境刺激学生，由此产生的兴趣不会长久;也不要一味地用深层次的环境刺激学生，导致学生产生物理实验难学的感觉，从而使学生学习物理的兴趣衰减，以至于丧失学好物理的信心。因此，在教学实践中教师要采用多种教学手段从情境和情感两方面用浅环境和深层次的环境交互刺激学生，促使学生学习物理实验的兴趣持久而不致于偏离正确轨道。
三、情境教学的迁移理论
学习迁移是指一种学习影响另一种学习。也可以说将学得的经验(包括概念、原理、原则、技能、技巧、技术方法以及态度等)变化地运用于新情境。物理实验情境教学的学习迁移包括情感迁移、内部迁移、外部迁移、原理原则迁移及实践迁移。现分述如下。
(1)情感迁移。由于对物理教师的情感不同而引起的对物理学习态度的变化，它包含正迁移与负迁移两种情况。一般情况下正投人引发正迁移，负投人导致负迁移，而且两个方向的迁移均有可能走人极限。当然，这种情感迁移也包括对热爱物理的长辈、班主任、科学家的崇拜，或出于对祖国的热爱而引起的对物理学习行为、态度的变化。因此在物理实验教学中，教师要加强与学生的情感交流，促使学生学习正向迁移。
(2)内部迁移与外部迁移。内部迁移主要指内部有机联系的各部分知识原理、原则、方法相似、相同等而引起的迁移。如物理知识从初中、高中到大学层次上的迁移，力、速度、加速度等矢量合成方法上的迁移等。外部迁移主要指物理以外的学科对物理教与学的影响。其中尤以语文、数学的水平迁移最为重要。语文有助于对物理概念、内涵和外延的理解;数学是物理学习的有力工具。教师在教学艺术上要根据学生基础，充分展现内部规律与外部迁移的力量，促使学生在优化的环境中知识的加速学习与倍率增长。如利用数学的等分定理来引导学生正确读出物理测量仪器的读数。
(3)实践迁移。是指实验教学(含第二课堂)过程中培养起的物理兴趣对理论教学的影响。研究表明，作用力越大，迁移的水平和层次越高;当作用力微弱或无作用时，既不存在迁移，亦不可能形成乐趣及志趣。由此看，加大物理实验教学的深度和广度迫在眉睫。
四、情境教学的强化理论
强化就是无条件刺激与条件刺激在时间上的反复结合。如果多次单独使用条件刺激而不加以强化，条件反射便会消退。如果停止强化，已经建立起来的为获得强化物而进行的活动就会减弱或停止，这种现象称为条件反射的消退。消退不是消极的消失，因为它还可以自然恢复。
美国心理学家斯金纳发现了行为形成和改变的基本规律。他通过大量的动物实验，发现强化安排的效果主要取决于其时间和次数的分配，这就是强化时程表。斯金纳把强化时程表主要分为五种:①正确的反应每次均予以强化。这种做法不仅不经济，而且一旦不强化，很快就会消退。②定比间隔强化。即正确反应不是每次出现均予以强化，而是按一定次数比率予以强化。它有利于保持反应重复频率的平稳，但也容易因不强化而消退。③定时间隔强化。即不管正确反应发生的次数，而是按一定的时间间隔予以强化。它虽然不容易因不予以强化而消退，但反应频率(单位时间内反应重复的次数)不稳定。④不定比间隔强化。即以次数不定的间隔来强化。例如有时隔3次予以强化，有时隔10次予以强化。它的效果最好，最不易因不强化而消退，而且反应重复的频率也最稳定。⑤不定时间隔强化。即以不定长的时间间隔来强化。例如，有时隔1分钟强化，有时隔5分钟强化。它也有不易消退的好处，反应重复频率的稳定性也与不定比间隔强化不相上下。我们就充分利用斯金纳的强化时程表对学生进行教育。如果每次表现好都予以奖励，则会因强化过多失去效力。只有有时对他们进行奖励，效果反而会更好。也就是采用不定比、不定时间隔强化最有效。
强化是物理实验情境教学学习理论的一个重要组成部分。可以说，没有强化就没有物理实验学习层次和深度上的提高。我们这里的强化包括情感的强化、物理环境的强化、知识的强化与技能的强化四个方面，它们所具备的主要特点和一般原理是:①师生情感与物理情感的强化是学生物理学习的发动机;②物理环境的强化是学生物理学习走向深人和发展的必由之路;③知识的强化是巩固所学物理知识，进一步走向物理王国的基础;④技能的强化是物理学习深层次上的提高和志趣形成的主要途径。
从近几年的高考来看，物理实验的得分率普遍偏低。原因是多方面的，我认为对物理实验缺乏强化是其中的原因之一。因此，教师在实验教学中不能忽视强化的作用。为了防止重蹈覆辙，教师就应该用斯金纳的强化时程表强化学生实验。
五、情境教学的活动理论
活动理论源于康德和黑格尔的古典德国哲学、马克思的辩证唯物主义和维果茨基、列昂捷夫等俄国心理学家的社会文化和社会历史传统。活动理论认为，有意识的学习和活动是相互作用和相互依靠的。活动不能在没意识的情况下发生，意识也不能发生于活动境脉外。
活动理论最根本的假设之一是意识和活动的统一。活动是人类与客观世界互动，是蕴涵在这些互动中的有意识的活动。思维是活动的内化形式。大多数教育者总是认为，必须学习了有关某种东西的知识后才去学习如何使用它。活动理论认为，人类的心理是作为与环境互动的一个特殊要素而产生和存在的，所以活动和有意识的加工是不可分割的。个体不作用于某个东西就不能理解它。有意识的意义形成是由活动促成的。个体的所知是基于有意识的意义形成与活动的互动。
活动和意识不仅是共存的，它们还相互依靠。知识和活动之间存在有规律的相互反馈。我们在行动中获得理解，理解又影响我们的行动，行动又改变我们的理解，如此循环。这个转换过程对活动理论是至关重要的。意识和活动是动态相关的。
物理实验情境中教师和学生的活动与意识不仅是共存的，还相互依靠。学生所获得的知识与学生活动之间存在相互反馈。在活动中，我们得以理解知识，这种理解又影响着我们的行动。
在物理实验情境教学中，教师除了利用课堂对学生进行教学外，还必须拓宽物理实验教学的阵地，如建立课外兴趣小组、开展物理课外活动、布置物理家庭实验作业等。从而在物理实验教学中，将活动理论落到实处，让物理实验无处不在，并发挥实验的功效。
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