认知心理学在物理实验教学中的运用研究
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作者: 董泽民
（武汉科技大学城市学院实验实训中心，湖北 武汉 430083）
摘 要：物理实验教学研究表明，当今社会形式下，我国的高等教育事业已经进入了高速发展的快车道。高校对物理实验教学经费的投入有了较大幅度的增加，实验设备和实验室环境得到了很大改善。但在现如今应试教育模式和就业难的巨大冲击下，传统的物理实验教学受到了巨大的挑战，学生普遍存在着消极实验、厌学的心理问题。为了较好的解决这一问题，让学生重拾对物理实验的兴趣，必须把认知心理学运用到物理实验教学中去，用教育、心理学原理来指导教学的实践，解决教学中的问题。
关键词：认知心理学；物理实验；教学方法
中图分类号：G4 文献标识码：A文章编号：1672-3198（2011）01-0186-02
当今社会，在高校大规模扩招，大学毕业生就业越来越困难的大背景下，高校中的基础学科教育越来越被忽视。学生们更愿意花大力气学好英语、计算机等一些能够给自己将来就业加分的应用型课程，对物理实验等一些基础性课程重视不够。有些学生甚至产生厌学心理，认为物理实验跟自己的专业又不相关，学校开这门课简直是浪费时间，自己只要保证不挂科就行了，学不学到知识无所谓，反正将来工作了又用不着。
在这样一个大的社会环境下，要想当好一名物理实验教师、教好物理实验这门课，光有深厚的专业知识显然是不够的，我们还必须要有适合当前教学发展趋势的、好的教学方法及教学手段。一方面我们要随着教育的发展而改变传统的教学模式，另一方面我们还必须研究和应用不断发展的教育理论特别是教育心理学中的认知学习理论，来指导我们的实验教学，从而使教学模式转变与时代发展趋势相适应。只有这样我们才能把学生的心拉回课堂，让他们确确实实的感受到物理实验这门课的魅力，真真正正的能从物理实验这门课中学到知识。下面我就认知心理学在物理实验教学中运用简单的谈下自己的看法：
当前，认知心理学在教育心理学研究中占有越来越重要的地位，研究成果层出不穷。认知心理学理论可以促进物理实验教学方法及手段的发展，而新的教学方法及手段的广泛应用又可以实现物理实验教学方式的优化，怎样才能将认知心理学的研究成果转化到物理实验教学中去，成了近年来物理实验教学研究的主要课题之一。
好的教学方法及教学手段运用的目的是为了“促进学生更好地学习”，可以极大地提高教育教学的效率和质量。作为教书育人的我们来说，首先应该了解学习是怎么发生的，应该怎样去学习，应该怎样去教学，应该怎样有效地把“教与学”紧密地结合到一起，这就是用到了认知心理学的知识。只有理解学习的发生和发展规律，我们才能够改进它。
以学生为中心，这是基于认知心理学教育的本质特征，也是形成学生自己的认知结构的前提。在传统的物理实验教学环境中，完全是由实验教师来控制实验教学的，这就意味着实验教师只是把某些特定的实验目的、原理和实验方法强加于学生，使得学生做实验时根本不用思考，只是为了通过老师讲授的某种实验方法达到某个实验目的而实验。如果物理实验采用这种填鸭式的教学模式进行教学，学生就会觉得做物理实验根本就学不到什么有用的知识，就会认为实验只是机械地完成老师交予的某个实验任务，进而产生厌学的心理。基于认知心理学的新型物理实验教学模式是由老师和学生共同控制整个实验的过程，更注重培养学生解决问题的能力和创造性，注重发展和培养学生的认知策略，学生有着很高的学习积极性和学习动机：在这种教学模式下，学生会积极思考，以主人翁的心态参与到实验中去（积极与老师讨论为什么这个实验会采用此种实验方法？这个实验有没有采用其他实验方法的可能？如果有其他实验方法，实验中所采用的方法较之其他的方法又有哪些优点？）。此外，学生还可以对实验过程中所得相关信息进行有意义和创造性的加工，有利于学生形成正确的认知结构，消除消极的厌学心理。
人的心理是通过行为表现出来的，瑞士著名儿童心理学家皮亚曾经说过：“儿童是个有主动性的人，他的活动受兴趣和需要支配，一切有成效的活动必须以某种兴趣作为先决条件。”爱因斯坦曾经说过：“兴趣是最好的老师。”它作为内驱动程序系统中积极活跃的心理因素，对于学习起着催化剂的作用。所以说，激发和维持学生内在学习动机是物理实验教学过程中的一个重要环节。认知心理学认为学习动机是指向学习活动的动机类型，是直接推动学生学习的一种内部动力。所以我们要想在物理实验教学中取得好的教学效果，首先必须激发出学生对物理实验这门课的兴趣，有些学生不是不知道学习物理实验跟自己的专业究竟有什么联系，运用这一教学策略后，我们发现，通过给学生讲解实验原理在实际工作生活中的应用，确实可以取得较好的预期效果。如我们在给计算机专业的学生讲解物理实验学习的目的时，可以告诉他们：“物理实验学习的并不只是物理知识难么简单，更重要的是学习它解决问题的方法，锻炼的是解决问题的能力。计算机专业在大多数学校刚成立的时候，都属于物理系。因为最早的单片机需要编程，但编程人员如果不是学电子的根本就弄不明白单片机的工作原理，随着计算机的发展，到了现在，虽然都用高级语言，高级操作系统。但是这些物理知识的了解对于计算机编程人员来说还是十分重要的。深刻的学习物理实验后，对知识的分析和抽象能力将会有很大的提高。”通过这一方法，极大地调动了非物理专业学生学习物理实验的兴趣，那究竟是什么一种力量推动学生由厌学到爱学的转变的呢？我想应该是认知心理学中的认知内驱力在起作用。
认知内驱力，是一种要求了解和理解周围事物的需要，要求掌握知识的需要，以及系统的阐述问题和解决问题的需要，在学习活动中，认知内驱力指向学习任务本身（为了获得知识），是一种重要的和稳定的动机。由于需要的满足（知识的获得）是由学习本身提供的，因而也称为内部动机。认知内驱力既与学习的目的性有关，也与认知兴趣有关。因为当一个人清晰的意识到自己的学习活动所要达到的目标与意义，并以它来推动自己的学习时，这种学习的目的就会成为一种有力的动机。而具有认知兴趣或求知欲的人常常会废寝忘食、津津有味地学习，并从中获得很大的满足感。所以认知心理学家指出，教育的主要职责之一是要让学生对获得有用的知识本身发生兴趣。在缺乏交互式学习的传统实验教学模式中，学生以听为主，处在被动的信息接受的地位，根本不知道学习物理实验的真正目的，只是为了实验而实验。而运用认知心理学后的新型实验教学方式，可以使学生由消极的知识接受者转变成积极接受者和知识运用者，在实验过程中发现实验存在的问题，提出实验的新方法，从而大大提高了实验教学效果。
认知心理学研究表明，感知越具体，表象形成就越清晰、深刻，越有利于促进从感性到理性的飞跃，由形象思维到抽象思维的转化，从而建立概念，培养能力。认知心理学认为创设感知意境就是在讲授内容和学生求知心理间制造出一种“不协调”，将学生引入一种与教学内容有关的情境中去。怎样才能创造出这一奇妙的情境呢？当代美国著名的学习和教学心理学家――罗伯特・加涅（R.M.Gagne）认为：认知策略是“学习者用以支配自己的心智加工过程的同部组织起来的技能”，是处理内部世界的能力。在现代物理实验教学中，计算机多媒体技术得到了普遍运用，计算机也不再像以前一样，只是简单地作为实验数据的处理工具，而是作为了一种模拟物理实验的载体。为此，物理实验模拟教学软件的应运而生，这类软件除了可以模拟物理实验的全过程外，还可以把一些抽象的问题具体化。相对于传统实验教学模式而言，物理实验模拟软件的运用更直观、形象，学生也更容易接受并理解实验原理。为此我们将计算机多媒体技术引入实验教学，取得了很好的教学效果。应用多媒体技术所创造的奇妙的物理实验教学情境，巧妙地利用计算机模拟软件把抽象的物理实验原理及现象，转变成为直观刺激的动画画面，变抽象为具体。这种实验教学情境能把物理实验现象在局部与整体，外表和内在之间相互转化，打破了时间、空间、宏观、微观的限制，使实验教学内容鲜明生动，富于感染力，提高了学生实验的兴趣，很好地给学生阐明了物理实验现象及原理，取得了不错的实验教学效果。
综上所述，认知心理学作为教育心理学的一个分支，给我们广大物理实验工作者提供了一个能够激发学生学习物理实验兴趣的强有利的武器。把认知心理学运用到物理实验教学中，在物理实验教学研究中早已不是一个新鲜的课题。许多物理实验工作者都已在自己的实验教学中采用了这一方法，并且取得了较好的教学效果。因此，探讨认知心理学理论的发展和研究方向，把最新的研究成果应用到物理实验教学中去，无疑对物理实验教学质量的提高具有十分重要的意义。相信在不久的将来，认知心理学在物理实验教学中将会产生越来越大的影响。
参考文献
［1］姚本先编著. 高等教育心理学［M］.合肥：合肥工业大学出版社，2009（8）.
［2］（英）艾森克，（英）基恩 著，高定国等译. 认知心理学［M］.上海：华东师范大学出版社，2009（7）.
［3］梁宁建编著. 应用认知心理学［M］.上海：上海教育出版社，2009（7）.
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