第三物理教育心理学课件

物理教育心理学 第三章 物理感知的作用与特点物理教育心理学 第三章 物理感知的作用与特点1 物理学是建立在物理现象、物理事实、物理过程的感知基础上的。物理学是一门实验科学，在物理教学过程中，我们常常需要观察物理现象，通过物理实验总结、检验物理规律。因此，在物理教学中，研究学生的感觉、知觉、表象在物理学习中的作用和特点具有重要的意义。物理学是建立在物理现象、物理事实、物理2物理学习中感觉的作用物理学习中知觉的作用物理表象的价值扩大物理感知量的途径和手段物理学习中感觉的作用3一、感觉是物理认识的开端 感觉是人脑对于直接作用于感觉器官的事物个别属性的反映。外部世界的事物以永远变化着的一系列的光、色、声、味、气息、温度、光滑度等各种属性不断地作用于我们。我们的感觉器官选取着适当的信息我们的感觉器官选取着适当的信息，从而使大脑获得了关于物体和现象的颜色、声音、滋味、气味、冷热、涩滑等感觉信息。通过感觉除获得外界的信息外，我们还能够了解自身各部分的状态，获得自身的位置、运动、姿势、饥饱、劳逸、心跳等种种信息。当然，我们这里所要研究的感觉主要是学生在学习中对外部物理世界的感觉。一、感觉是物理认识的开端 感觉是人脑4 不论哪一种感觉信息，它反映的只是事物的个别属性。然而在日常生活中，事物的个别属性总是作为一个方面与整个事物同时被反映的。例如“红色”，它或者是红旗的红，或者是红花的红，离开的具体的事物抽象的红是不存在的。感觉的生理基础就是视觉能力、听觉能力、嗅觉能力、味觉能力、触觉能力等。不论哪一种感觉信息，它反映的只是事物的个别属性。然而5二、物理感觉过程 物理现象和物理过程主要是以以光、声、气味等作为媒 介而作用于观察者的感觉器官，然后这些器官通过神经通道 进一步与观察者的大脑相互作用。在物理教学活动中，教学信息主要是以语言、文字、图 像等为媒介传递的。二、物理感觉过程 物理现象和物理6 在物理教学活动中，教学信息与学生本人的相互作用，也是一个复杂的过程。教学信息先是通过语言、文字、图像等媒介与学生的感官发生作用，其中教师的语言是通过学生的听觉，文字、图像等是通过学生的视觉发生作用的，然后感官进一步与学生的大脑发生相互作用。在学生的实际学习过程中，无论是物理现象、物理过程，还是教学信息，都是通过多种媒介与学生的多种感官发生作用的。这一阶段在心理学上就是通常所说的感觉阶段；然后是学生的感官与大脑的相互作用，这个过程就是心理学上常说的知觉阶段。这两个过程统称为物理观察过程。在物理教学活动中，教学信息与学生本人的相互作用，也是7三、感觉在物理学习中的作用 在物理学习中增加感觉是非常必要的。因为必要的感觉是学习物理的必要条件。缺少了必要的物理感觉，从根本上说，就不可能学好物理。物理感觉与学生学习物理之间存在着一定的联系。物理感觉越少，学生学习物理的难度就越大；而物理感觉越多，学生学习物理的难度就越小。三、感觉在物理学习中的作用 在物理学习8四、物理学习中感觉的特点在物理学习中，感觉具有以下一些特点：（1）学生在物理学习中感觉的目的明确而具体才能提高感 觉的清晰度和感觉效果。（2）物理现象的感受要受背景、情景的制约。（3）各感觉器官相互协同，可以提高的效果。（4）语言的配合能提高感觉的效果。四、物理学习中感觉的特点在物理学习中，感觉具有以下一些特点 9一、什么是知觉 知觉的产生以头脑中各种感觉信息的存在为前提，并且是与感觉同时进行的，但它却不是各种感觉的简单相加。我们在知觉的过程中，各种感觉信息是按事物的联系和关系被整合成为一个完整的影象的。因此，我们把定义为脑对直接作用于感觉器官的事物整体的反映。感觉和知觉同属于认识过程的感性阶段，他们都是对事物的直接反映。一旦事物在我们的感觉器官所及的范围之内消失时，感觉和知觉也停止了。但感觉和知觉又是不同的心理过程。感觉是对事物个别属性的反映；知觉是对事物的各种不同属性、各个不同部分机器相互关系的综合反映，即对事物整体的反映。显然，没有感觉就就不可能有知觉。一、什么是知觉 知觉的产生以头脑中各种10 可是感觉又比知觉复杂得多，不能把知觉归纳为感觉的机械总和因为在知觉中除了包含感觉之外，还包含其他的心理成分：过去的经验、思维和谚语活动等。例如，我们在知觉眼前的一个物体时，总是有意识或无意识地在头脑中检索着，把它归为自己过去经验的某个范畴，并且说出它的名称。因此，感觉和知觉又是本质上不同的两种感性认识的形式。感觉和知觉虽然是我们对客观事物的简单认识，但却是我们各种心理活动的基础。我们对客观事物的认识、情感、意志就是从这里开始的。可是感觉又比知觉复杂得多，不能把知觉归纳为感觉11二、传统物理教学理论的知觉作用观 传统物理知觉理论认为，感觉物理现象，只能得到它的颜色、状态、声音、触觉等感觉“碎片”，只能是物理现象、物理事实的独特的、具体的、分离的、不分辨的一些属性。通过一个或多个感觉通道将这些感觉碎片借助于皮下中枢和大脑皮质的“解释”，有原则地组织、整理，这是源于感觉又高于感觉的心理过程，即知觉过程。由此可见，知觉对客观事物的主观影象已不再是个别的局部反映，而是客观事物的各个部分和属性整体的反映。知觉高于 感觉，不仅仅是客观事物属性反映在数量水平上，而且在质的更高层次上成为认识的一种形态。知觉的生理刺激简单地说可以归结为作为条件刺激物引起的综合和分析活动。二、传统物理教学理论的知觉作用观 传统12 知觉物理现象实际上是认识物理现象的一个阶段，或者说是认识物理世界的初级形态。从感觉通道来看，知觉和感觉一样，都有视知觉、听知觉、触知觉；从感知的对象来分，知觉可以分为：空间知觉、言语知觉、音乐知觉等。针对知觉的基本特征，有些心理学家提出了整体性、背景效应、理解性、恒常性等几个方面。知觉的整体性知觉的整体性 知觉物理现象实际上是认识物理现象的一个阶段，或者13 知觉的背景效应。知觉的背景效应。心理学明确指出：所谓知觉对象，也就是当时我们清楚地意识到的事物；反之，凡是在同一瞬间被我们比较模糊地感受到的事物就成为衬托知觉对象的背景。这一点在教学上有很重要的意义。知觉的理解性。知觉的理解性。所谓知觉的理解性是指总是由于过去的经验的神经联系痕迹而易于理解，这一点在物理教学中特别显著。学生往往要借助于对自然现象的观察和生活经验的积累去加深对物理感知对象的理解。事实上，只有当我们理解了什么，才能真正知道观察到了什么。当然，知觉的理解还需要第二信号系统语言的作用，因为语言和条件刺激物的信号刺激能协同作用，通过分类和指称、诱导和暗示、记忆和思维而加深对知觉对象的理解。知觉的背景效应。心理学明确指出：所14 知觉的恒常性。知觉的恒常性。知觉的恒常性是指知觉不完全由物理实验规律决定，更多的是由心理规律指定。心理学还认为，视知觉的恒常性特别明显，表现在明暗度、颜色、形状等影象不决定于物理规律，而受恒常性的心理规律支配。正是由于人能维持对一个物体恒定而一致的知觉，而不受一些条件变化的影响，于是人们才能更有效地对付环境。换句话说，知觉更倾向于物体，而不是指向刺激。这个恒常性使人们能够较好地对付物质世界，这个世界是由具体的物体组成，而不是纯粹的刺激属性的叠加。知觉的恒常性。知觉的恒常性是指知觉不完全由物15三、皮亚杰的知觉理论 按照皮亚杰的理论，认识起源于主客体之间相互作用的活动之中，他所说的活动是“主客体之间相互作用”。它是“身体本身和外界事物之间的接触点，是主体与客体之间最初的中间物”。感知运动活动一方面以内在遗传图式为依据，积极地作用于客体，同时又通过内在的同化和顺应以平衡和自我调节作用构建了真正的后天感知运动图式。这个过程循环往复，直至产生形式运算图式。皮亚杰敏锐地抓住了这一点，从发生学的水平考察了知觉与感知运动活动的关系，指出：知觉与感知运动图式乃至后来的运算图式都出于同一源头感知运动活动。这一主张是皮亚杰形象理论的基本前提。在这一前提下，我们就不难得出结论：知觉并不是认识的源泉，知觉和感知运动图式不过是同一认识过程的两个不同方面。三、皮亚杰的知觉理论 按照皮亚杰的理论16四、知觉在物理学习中的作用 物理知觉在学生的认识中起什么作用？知识目前物理教育研究中尚未能很好解决的一个问题。我们认为，知觉的作用有两个方面：一是它的某些不可演绎性，可以打破结构的平衡，促使学生的认知结构产生新的顺应；二是为运算结构提供一个近似的象征性草图。对于第二点我们作一说明，运算形成了一定的认知结构，主体用这种结构同化现实，并由此形成转变结构。知觉在这一过程中的作用就是为这种同化提供客体此时此地的状况，使主体从形象上了解客体的造型及外部特征，并使客体有效地进入主体的同化构架。综上所述，物理演示实验中的观察作为一种活动，一方面产生了物理知觉，另一方面们产生了感知运动图式。知觉不仅促进了感知运动图式的发展，而且它本身字感知运动图式的作用下不断丰富和发展，最后内化为物理表象，为主体建立物理概念打下基础。四、知觉在物理学习中的作用 物理知觉在17一、传统的物理教学表象理论 物理表象建立在物理现象感知过程的基础上，它比感觉、知觉物理客体或物理过程更进一步，是感知过的但有不在眼前的物理客体形象的一种影象。感知过的物理客体在脑中重新浮现的影象叫记忆表象，由记忆表象或现有知觉形象改造而成的新形象叫想象表象。准确而鲜明的物理表象是物理思维以至发现物理定律的必要条件。物理表象比物理感知更进一步，它是对物理客体的实际经验的初步概括。从大脑神经活动形式来看，物理表象是比知觉在更高层次更高水平上的反映活动。当然，物理表象低于物理概念，它还仅仅是个别物理现象或物理过程的孤立印象。物理表象和感知一起形成物理世界的第一信号系统。一、传统的物理教学表象理论 物理表象建18 物理表象如果进一步概括和抽象就向物理概念过渡。所以，物理表象是从物理感知到物理概念和物理思维的必要的心理活动。要使学生通过自己的认识活动和教师的定向诱导在物理实验基础上去发现和总结物理定律，第一步应该建立准确而生动的物理表象。物理表象在物理思维中的作用十分重要，特别是在思考一些疑难问题和习题或者在缺乏物理实体和视听刺激的情况下更为重要。物理教学中，对于物理定律的讲解不应急于运用数学语言和方程，而应着重物理现象、物理过程的定性分析和阐述，即现象和过程物理意义的讨论。教学实践证明：在物理定律教学中，定性分析越透彻，定量的归纳就越自然，对数学方程的理解也就越深刻。这里特别要指出的是，教师的讲解不能代替学生自己的语言表达，这个原则要始终如一地贯彻在每一堂课中。物理定律的教学，虽然要以定量的实验和数学化的物理分析为基础，但它们都必须从定性分析入手。也就是说：不能忽视物理表象在感性向理性过渡中的中介作用。物理表象如果进一步概括和抽象就向物理概念过19二、物理教学中的自觉表象活动 表象是知觉和思维之间的中介环节，可以以瞬时记忆、短时记忆和长时记忆的形式保持。在物理教学过程中，学生能否自觉操作表象活动对牢固掌握知识有重要意义。姚文忠等人曾做过一项改进中学物理教学的实验。实验课题是甲、乙、丙三个实验班同时进行“牵引力的本质是静摩擦力”的教学。甲班在演示和讲解后让学生回忆并复述实验，以形成巩固表象；乙班则只进行讲解，不进行自觉表象，但要区复述；丙班要求自觉表象，但不复述。对三个班进行延迟事后测验，结果如下表所示：班别人数总分人均分甲乙丙43414451624641812.66.09.5二、物理教学中的自觉表象活动 表象是知20 在物理教学中，必须给表象活动以一定的地位，原因在于：（1）自觉表象活动巩固和增强表象的条件。（2）自觉表象活动是形成概念，掌握规律的条件。（3）自觉表象活动是在教学中类化问题的条件。（4）自觉表象活动能提高学生的思维水平。在物理教学中，必须给表象活动以一定的地位，原因在于21三、皮亚杰的表象理论 皮亚杰认为，表象是一种“内化了的模仿的结果”。就时间顺序而言，表象的出现比知觉晚，比运算智力早。就特性而言，表象居于知觉和理性之间。皮亚杰的研究表明，表象虽然也具备某些思维的特征，但不具备思维的本质特征。表象没有获得运算所具有的守恒、可逆和转变。这一本质的区别，把表象排除在理性思维之外，使它与知觉为伍。从以上基本事实出发，皮亚杰认为，表象再正确也只能使主体对客体的描述更加精确，但是它不能使主体对客体的认识发生根本的改观，只有通过运算图式才能作到这一点。表象是思维中不可缺少的组成部分，虽然它不是运算的源泉，但它毕竟在受运算控制的同时，同样以巨大的反冲力作用于运算使运算能够根据形象重新构建过去，并切预见未来的活动和转变的结局。三、皮亚杰的表象理论 皮亚杰认为，表象22一、加强直观教学，增加学生的感知 物理教学的直观原则是由物理学本身的特点决定的。物理学是一门实验科学，从实验中诞生、发展，又字实验中得到检验、验证，并向更高的层次进展。因而物理学的实验性特点是直观性原则的主要依据和基础。一个物理现象无论描述得怎样生动，往往也不如让学生看一看现象本身或这个现在的模拟。语言描述可以加强但不能代替学生对物理现象和物理事实的直接感知。在物理学习中，可以凭借教师的语言、教材的阐述以及自己的物理语言表述，更明确、更快地感知具体的物理现象和物理过程，从而更精确地、更有方向性地感知物理客体的结构和细节。物理教学的直观性原则要求给学生提供尽可能多的建立在直接感知基础上的具体形象。直观手段和教学媒介物如演示和学生实验、实物、模型、示教板、教具、图片、图表、幻灯、电影、录象、版画以及生动的举例或鲜明形象的比喻等，都应充分地、恰到好处地运用。一、加强直观教学，增加学生的感知 物理23二、加强物理实验教学 在物理教学中加强实验教学，是扩大学生物理感知量的重要途径，也是最有效的手段。这包括演示实验和学生分组实验。演示实验中，声、光、电的刺激给学生展现出了一幅物理现象是奇特景象。学生的感官同时得到刺激，印象往往会非常深刻。尤其是出乎意料的物理现象，更能让他们兴奋不已。学生分组实验同样是扩大学生物理感知量的很好途径。在实验中，学生亲自观察、分辨、操作、读数。在这里，不仅学生的视觉和听觉获得物理信息，同时，学生的触觉也有了锻炼和获取物理信息的机会。同时，在分组实验中，学生既要动手，又要动脑，这就促进了学生认知图示的进化与发展。二、加强物理实验教学 在物理教学中加24三、恰当运用现代化教学手段 扩大学生物理感知量的途径还包括现代化教学手段的运用，比如幻灯、投影、电视和录象的运用。幻灯、投影是电教手段中最容易普及和广泛使用的手段。加上一些特技的手段可以使图形变化，产生动态感，从而更好地引导学生观察。比如横波的正动传播情况。运用幻灯还能投影实物，把那些通常受尺寸限制不够明显的、不容易成功的实验现象成功地显示 出来。例如进行水波、电场线、磁感线的投影。还可以投影验电器做某些静电实验。电视录象具有声、形、色并茂的特点，能够吸引学生的注意力，激发学生的兴趣，运用得当，常可使学生在兴趣盎然中接受物理知识。电视录象还可以使用各种特技手段，从而可以使教学中要表现的对象更突出、更生动，使学生接受的物理信息更多。三、恰当运用现代化教学手段 扩大学生物25四、引导学生观察生活中的物理现象 学生最初接触物理现象并不是在课堂上，而是在生活实践当中。学生在学习了物理课程以后，虽然在课堂上所感知的物理信息是最重要的，但在现实生活中仍可感受到大量的物理现象。可以引导学生去观察、去探索，这些都是扩大学生物理感知量的很好途径。四、引导学生观察生活中的物理现象 学生26