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淺析物理實驗情境教學理論基礎的研究
【論文關鍵詞】情感理論 刺激—行為理論 學習遷移理論 強化理論 活動理論
【論文摘要】實驗情境教學學習理論中包含有以下五個大的方面:情感理論，刺激—行為理論，學習遷移理論，強化理論和活動理論。這五部分是情境教學學習理論的有機組成，而且各部分之間相互交叉，共同作用，組成了一個完整的情境教學系統。因此，缺少了任何一個環節，都不是完全意義上的情境教學。
任何一個學科都有其自身的學習理論，任何一種教學法都有其不同的側重面。在我們目前已知的各派學習理論中，還沒有一種完全適用于情境教學的一般學習理論，而已有的每種學習理論中，又都或多或少地具有適用于情境教學的成分。我們采取一種兼收并蓄的態度，即吸收每種理論中的合理成分，屏棄它們之中的不合理成分，具體應用于物理實驗情境教學中去，形成了具有中國特色的物理實驗情境教學學習理論模式。具體講，物理實驗情境教學學習理論中包含有以下五個大的方面:情感理論，刺激—行為理論，學習遷移理論，強化理論和活動理論。這五部分是情境教學學習理論的有機組成，各部分之間相互交叉，共同作用，組成了一個完整的情境教學系統。缺少了任何一個環節，都不是完全意義上的情境教學。
一、情境教學的情感理論
情感是人對客觀事物是否符合人的性需要相聯系的一種比較復雜而又穩定的態度體驗。我們認為，許多狀態、體驗和動機，即愉快、焦躁、忠誠、崇敬、痛苦、狂歡、驚嘆等等均屬情感領域。
人的情緒在周圍現實的影響下發生著巨大的變化，這就必然要提出情感的問題。但我們并不認為在人的成長過程中，受周圍的影響而獲得的情感的發展就是情感教育，雖然情感教育是以情感發展的可能性為前提。換句話講，情感教育應當理解為在對人施加專門影響的過程中形成的人的各種情感。教育的目的在于使人產生與該社會占統治地位的世界觀相適應的具有社會價值的那種情感。
中學物理情感教學中自然包含以上所述及的各種情感。它只不過是教育者(教師與社會)通過教學過程中師生之間需要度的調控和其他增進情感手段的使用而采用的特定情感教育方法而已。在我們所進行的情感教學中除以上情感外，還應包含學習者與物理課程之間建立的情感。研究表明，情境教學中的情感理論應包含以下幾個方面。
(1)物理實驗情境教學離不開環境。某種程度上講，物習的實質是學生與物理環境的相互作用。如果教師不能有效地創設情境，讓學生與物理實驗之間建立起情感，即學生如果不能反作用于物理環境，則不會有真正的物理學習發生。
(2)教師對學生情感的投人與產出是不成正比的，而且產出是有極限的。在一定條件下正投人會有負產出，負投人會有正產出。上述原理在優等生、差等生、中等生或男女生的不同年齡段都有所表現。一般情況下正投人有正產出，優等生正投人超極限時會有負產出，中等生適當的負投人有可能正產出，但中等生有正投人時正產出比率大。
(3)實驗中的觀察和動手是建立認知客體與認知主體之間情感的有效手段。創設真實的物理環境:小制作、小發明制作成功的歡欣，不但加深了學生對物理實驗的情感，而且會使物理實驗產生對學生的反作用。
(4)當學生情感在感知中反作用于教師與社會，即學生在物理實驗學習中產生了樂趣與志趣，更加祟敬教師和學習物理時，教學就完成了其使命。歸納講，在物理學習中，學生從物理環境中實際受到的作用小于物理環境施加的全部作用，但學生對物理環境的反作用大于他從物理環境中受到的作用。
情感在物理教學中具有一系列特殊作用。如調節功能、動力功能、強化功能、感染功能、遷移功能、信號等。教師在教學過程中要因地制宜、靈活運用，以期達到愉快教學的目標。故在物理實驗教學中，教師要充分利用周圍環境，利用自身的人格魅力，重視與學生之間的情感交流，培養學生對物理實驗的興趣。物理是一門以實驗為基礎的學科，只要學生對物理實驗感興趣，學起物理來就會事半功倍。
二、情境教學的刺激—行為理論
刺激—行為理論是指在外界環境刺激下人們產生的行為方式的關系理論。它是情境教學學習理論的重要組成部分。一般包括情感刺激與情境刺激兩大部分。由于前面已對情感理論有了一定認識，本部分重點放在情境，即環境刺激方面來講。具體談有以下幾個方面。
(1)物理學習發生于淺環境刺激層次，來源于內部驅動力。如大自然風雨雷電、日月星辰變化的觀察，教師講課中物理世界形象的生動描繪、科技講座、、錄像、科技圖片展等中外科技發明與物理學家的探索成就都有可能在淺環境、潛意識上啟動學生的物理學習，使之產生興趣，但沒有其內部的驅動力啟動，物理學習仍是不可能的。
(2)深層次環境的刺激是學生樂趣與志趣形成的前提，缺乏深層刺激，建立樂趣與志趣就失去了基礎，很難有持久的動力。如物理現象觀察，課堂演示實驗，學生操作實驗，科技小制作、小發明等，物理環境與學生發生強作用，由此產生的物理學習興趣就有可能演化為樂趣與志趣。刺激越強，效果越大，但必須在少年學生的認知心理范圍內進行。
(3)當學生反作用于物理環境時，物理學習發生。學生可能從物理環境中得到錯誤的感知，即行為上的畸變。錯誤的經驗嚴重妨礙科學概念的形成。同一物理環境，向學生發出相同的信息樣本，但由于學生認知特點和水平的不同，學生會獲得不同的感知行為。而且經過環境的刺激，學生能重復環境，能對其感知的環境概括抽象，產生行為上的升級。
在物理實驗教學中，教師要注意不要一味用淺環境刺激學生，由此產生的興趣不會長久;也不要一味地用深層次的環境刺激學生，導致學生產生物理實驗難學的感覺，從而使學生學習物理的興趣衰減，以至于喪失學好物理的信心。因此，在教學實踐中教師要采用多種教學手段從情境和情感兩方面用淺環境和深層次的環境交互刺激學生，促使學生學習物理實驗的興趣持久而不致于偏離正確軌道。
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三、情境教學的遷移理論
學習遷移是指一種學習影響另一種學習。也可以說將學得的經驗(包括概念、原理、原則、技能、技巧、技術方法以及態度等)變化地運用于新情境。實驗情境教學的學習遷移包括情感遷移、內部遷移、外部遷移、原理原則遷移及實踐遷移。現分述如下。
(1)情感遷移。由于對物理教師的情感不同而引起的對物習態度的變化，它包含正遷移與負遷移兩種情況。一般情況下正投人引發正遷移，負投人導致負遷移，而且兩個方向的遷移均有可能走人極限。當然，這種情感遷移也包括對熱愛物理的長輩、班主任、科學家的崇拜，或出于對祖國的熱愛而引起的對物理學習行為、態度的變化。因此在物理實驗教學中，教師要加強與學生的情感交流，促使學生學習正向遷移。
(2)內部遷移與外部遷移。內部遷移主要指內部有機聯系的各部分知識原理、原則、方法相似、相同等而引起的遷移。如物理知識從初中、高中到大學層次上的遷移，力、速度、加速度等矢量合成方法上的遷移等。外部遷移主要指物理以外的學科對物理教與學的影響。其中尤以語文、的水平遷移最為重要。語文有助于對物理概念、內涵和外延的理解;數學是物理學習的有力工具。教師在教學上要根據學生基礎，充分展現內部規律與外部遷移的力量，促使學生在優化的中知識的加速學習與倍率增長。如利用數學的等分定理來引導學生正確讀出物理測量儀器的讀數。
(3)實踐遷移。是指實驗教學(含第二課堂)過程中培養起的物理興趣對理論教學的影響。研究表明，作用力越大，遷移的水平和層次越高;當作用力微弱或無作用時，既不存在遷移，亦不可能形成樂趣及志趣。由此看，加大物理實驗教學的深度和廣度迫在眉睫。
四、情境教學的強化理論
強化就是無條件刺激與條件刺激在時間上的反復結合。如果多次單獨使用條件刺激而不加以強化，條件反射便會消退。如果停止強化，已經建立起來的為獲得強化物而進行的活動就會減弱或停止，這種現象稱為條件反射的消退。消退不是消極的消失，因為它還可以自然恢復。
美國學家斯金納發現了行為形成和改變的基本規律。他通過大量的動物實驗，發現強化安排的效果主要取決于其時間和次數的分配，這就是強化時程表。斯金納把強化時程表主要分為五種:①正確的反應每次均予以強化。這種做法不僅不，而且一旦不強化，很快就會消退。②定比間隔強化。即正確反應不是每次出現均予以強化，而是按一定次數比率予以強化。它有利于保持反應重復頻率的平穩，但也容易因不強化而消退。③定時間隔強化。即不管正確反應發生的次數，而是按一定的時間間隔予以強化。它雖然不容易因不予以強化而消退，但反應頻率(單位時間內反應重復的次數)不穩定。④不定比間隔強化。即以次數不定的間隔來強化。例如有時隔3次予以強化，有時隔10次予以強化。它的效果最好，最不易因不強化而消退，而且反應重復的頻率也最穩定。⑤不定時間隔強化。即以不定長的時間間隔來強化。例如，有時隔1分鐘強化，有時隔5分鐘強化。它也有不易消退的好處，反應重復頻率的穩定性也與不定比間隔強化不相上下。我們就充分利用斯金納的強化時程表對學生進行。如果每次表現好都予以獎勵，則會因強化過多失去效力。只有有時對他們進行獎勵，效果反而會更好。也就是采用不定比、不定時間隔強化最有效。
強化是物理實驗情境教學學習理論的一個重要組成部分。可以說，沒有強化就沒有物理實驗學習層次和深度上的提高。我們這里的強化包括情感的強化、物理環境的強化、知識的強化與技能的強化四個方面，它們所具備的主要特點和一般原理是:①師生情感與物理情感的強化是學生物理學習的發動機;②物理環境的強化是學生物理學習走向深人和發展的必由之路;③知識的強化是鞏固所學物理知識，進一步走向物理王國的基礎;④技能的強化是物理學習深層次上的提高和志趣形成的主要途徑。
從近幾年的高考來看，物理實驗的得分率普遍偏低。原因是多方面的，我認為對物理實驗缺乏強化是其中的原因之一。因此，教師在實驗教學中不能忽視強化的作用。為了防止重蹈覆轍，教師就應該用斯金納的強化時程表強化學生實驗。
五、情境教學的活動理論
活動理論源于康德和黑格爾的古典德國、馬克思的辯證唯物主義和維果茨基、列昂捷夫等俄國心理學家的和社會傳統。活動理論認為，有意識的學習和活動是相互作用和相互依靠的。活動不能在沒意識的情況下發生，意識也不能發生于活動境脈外。
活動理論最根本的假設之一是意識和活動的統一。活動是人類與客觀世界互動，是蘊涵在這些互動中的有意識的活動。思維是活動的內化形式。大多數教育者總是認為，必須學習了有關某種東西的知識后才去學習如何使用它。活動理論認為，人類的心理是作為與環境互動的一個特殊要素而產生和存在的，所以活動和有意識的加工是不可分割的。個體不作用于某個東西就不能理解它。有意識的意義形成是由活動促成的。個體的所知是基于有意識的意義形成與活動的互動。
活動和意識不僅是共存的，它們還相互依靠。知識和活動之間存在有規律的相互反饋。我們在行動中獲得理解，理解又影響我們的行動，行動又改變我們的理解，如此循環。這個轉換過程對活動理論是至關重要的。意識和活動是動態相關的。
物理實驗情境中教師和學生的活動與意識不僅是共存的，還相互依靠。學生所獲得的知識與學生活動之間存在相互反饋。在活動中，我們得以理解知識，這種理解又影響著我們的行動。
在物理實驗情境教學中，教師除了利用課堂對學生進行教學外，還必須拓寬物理實驗教學的陣地，如建立課外興趣小組、開展物理課外活動、布置物理家庭實驗作業等。從而在物理實驗教學中，將活動理論落到實處，讓物理實驗無處不在，并發揮實驗的功效。
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