物理学习心理学

1 物理学习心理学 物理学习心理学 乔际平主编 高等教育出版社 1991 年 8 月第一版 物理学习要记忆什么（P35） 乔际平主编 高等教育出版社 1991 年 8 月第一版 物理学习要记忆什么（P35） 物理学习要记忆的内容可分为知识，方法，应用三类。每一类又包含若干个项目，现列举于下： 1：记忆物理知识 1：记忆物理知识 （1）对物理现象的记忆 （2）对物理过程的记忆 （3）对物理模型的记忆 （4）对物理学史的记忆 （5）对物理概念及其公式的记忆 （6）对物理规律及其公式的记忆 （7）对物理常数的记忆 （8）对物理单位及其换算关系的记忆 （9）对物理知识结构的记忆 2:记忆物理方法 2:记忆物理方法 （1）对物理学方法的记忆 （2）对实验方法的记忆 （3）对解题方法的记忆 3：记忆物理应用 3：记忆物理应用 （1）对物理知识应用于生产，生活中的实例的记忆 （2）对仪器，机械，元件的结构和原理的 记忆 （3）对基本的解题模式的记忆 中学生物理想象力的基本要素（P51） 中学生物理想象力的基本要素（P51） 物理学习中的想象是具有突出特色的想象活动。物理想象不同于文学艺术中的想象，它比文学艺术中的想象更概括， 更抽象；物理想象也不同于数学想象，它不仅需要空间想象，也需要对客观事物状态及其发展的较为形象的想象。根据中 学生物理学习的需要，以及中学生想象活动的心理特点，可以把中学生的物理想象能力分为下列三个基本要素： （1）建立 空间位置关系的能力（2）形成物理图景的能力（3）构想理想化形象的能力。 （一）建立空间位置关系的能力 （一）建立空间位置关系的能力 一切物理现象都是在空间中发生的，研究物理问题首先要确定物体的空间位置及其变化情况。建立空间位置关系，就 是在头脑中形成有关问题的空间几何图像，包括明确物体的位置，物体间的相互位置关系，物体位置的变化情况，场在空 间中的分布以及场随时间改变的情况，这种在头脑中形成物理问题空间几何形象的过程，就是物理学习中建立空间位置关 系的想象过程。 中学生建立空间位置关系的物理想象能力有如下三个特点： 与学生的数学水平，尤其与几何水平有关。这种能力实际上是一种理想化了的数学能力，是由多年来在数学训练中 形成的能力转化而来的。 想象空间关系的准确性与问题空间的维数有关，维数越多，准确性越差。学生对一维，二维空间中的想象比较顺利，而 对三维空间中的想象明显存在差距。例如对空间磁场的描绘问题，对带电物体在磁场中沿螺旋线运动的问题，就感到不易想象。 想象空间关系的形象化水平与给定物理情景的描述方式有关。语言文字加图形的描述方式比单纯用语言描述方式对 学生建立空间关系所给予的帮助要大的多。即使是中学生，在解题中对于题目所给图形的依赖型是很强的。 （二）形成物理图景的能力 （二）形成物理图景的能力 客观物理想象是具体，生动，形象的，物理状态和物理过程可以分别看作具体，形象的物理是客观物理现象的照片和2 录像片，物理状态和物理过程都具有形象化的特征，一个物理问题可以看成为一个具体，形象的物理情景。要解决物理问 题，弄清物理状态和物理过程，就必须去感知形象的物理情景，获得有关问题的表象，并唤起头脑中的已有表象，进行重 新组织和改造，在头脑中形成概括化的新的物理图景。形成物理图景的能力是最基本的物理想象能力。只有形成正确，鲜 明的物理图景，才能画出有助于问题解决的，具有一定概括水平的示意图；只有形成正确，鲜明的物理图景，才能排除多 元，次要表象的干扰，把我物理现象的本质特征；只有形成正确，鲜明的物理图景，才能把变化的各个过程联系起来，正 确判断变化的条件，分清变化量和不变量。 头脑中的形成的物理图景，并不是问题情景的直接再现或临摹，而是反映原来问题的一种概括，是把原始问题转化为 典型问题的直接依据。 （三）构想理想化形象的能力。 （三）构想理想化形象的能力。 物理学中的理想模型，理想过程，理想实验的提出，是高度抽象思维的结果，同时也是丰富想象的产物。任何理想模型， 理想过程，理想实验都要以一定的事实作为依据，以一定的形象作为支持，他们是一种形象化的抽象。在物理学习中，要理 解并运用理想模型，理想过程，理想实验，都离不开对他们形象的想象。例如，玻尔的氢原子模型，量子力学的氢原子模型。 物理学习能力的培养(P166) （一）为实现迁移而教 物理学习能力的培养(P166) （一）为实现迁移而教 迁移，是指一种学习对另一种学习的影响。学生在学习知识，形成技能中，以及在学习态度，学习习惯，学习情绪等 方面，都会有迁移形象。 正迁移 负迁移 顺向迁移 逆向迁移 垂直迁移 水平迁移 为促进学习的迁移，应该注意下面几点： （1）在选择与组织教学内容方面，注意改革教材的结构和内容。精心安排课堂教学内容，从教学内容的程序方面来寻 找有利于学习迁移的教材。良好的认知结构的形成是迁移的关键，认知结构在内容和组织方面的特征是由知识结构形成 的。 。 。 。 。 。安排教学内容，有利于提高学生的分析能力，也有利于学生对所学物理知识的迁移。精心安排教材还应该注意选 择应用价值高的知识（及概括性强的知识）来充实教材内容，教材的组织，应由整体到细节，不断分化地呈现。(P170) (2)帮助学生改造认知方式 (2)帮助学生改造认知方式 要提高学生的迁移量，就要帮助他们改造认知方式，使他们接受信息的特征由记忆型变理解型，由知识型变 能力型， 由接受型变为发现型。学生的认知方式，主要是教学要求和方法等内华而形成的。所以，要改造学生的认知结构，根本的 是要进行教育思想和教学方法的改革。 （3）指导学生从学会到会学。 （3）指导学生从学会到会学。 会学习的学生的特征是：自觉地改造自己的认知结构中不合理的部分和成分；主动地去接受新的信息，获得新知识； 创造性地学习和解决问题，能迅速地提高智力和能力。 会学习的学生，思维的监控能力强。从不会学到会学，是学会思维监控的方法，养成自觉监控的习惯。美国的心理学 家弗拉维而，他提出了思维监控的模型。他认为，人的思维活动由三个因素或三个变量组成，一是人，二是思维的课题， 目标，三是策略。有了一定的认知能力，就会不断地产生对认知的体验，使主体不断调节思维的手段和方法。 培养学生在思维过程中的自我监控能力的最有成效的方法，是引导学生“反思” ，提高他们“反思”的自觉性，养成“反 思”的习惯。在物理教学中不仅要提倡一题多解，而且更重要的是要对比这些解法的繁简，利弊，优劣，从中找出最佳的 解法，同时在分析问题是要提倡多种思路，并且对多种思路，假设进行对比，寻找最佳的思路。 “反思”就是寻找最佳。也 就是说，关键的不是做，而是做后的思考。 （p171） 物理模型的类型和方法(P245) 物理模型的类型和方法(P245) 在物理学习中，不论是解决什么样的问题，最关键的三个环节是：第一，要明确学习和研究的对象是什么，第二，要3 明确学习和研究的对象处于什么状态，第三，要明确状态是如何变化的，即所谓物理过程是怎样的，基于以上三点，我们 可以把物理模型分为三类，即实体物理模型，状态物理模型和过程物理模型。 1：实体物理模型。实体物理模型又分为三类 物质模型，系统模型，结构模型。 物质模型1：实体物理模型。实体物理模型又分为三类 物质模型，系统模型，结构模型。 物质模型：这种模型是建立在客观实体基础上的，是根据所讨论的物理问题的性质和需要，把客观实体理想化。其原 型是实际的物体，其任务是反映事物的表象，要素和性质。例如：质点，理想流体，理想气体，点电荷，点光源。 系统模型系统模型：在物理学中，系统是泛指喜欢作用的对象的全体。他的根本特征是把原型当作一个有普遍联系，相互作用 的有机整体，他把研究单个实体转向因素众多的整体系统。如力学系统，保守力系统，热力学系统，等等。系统模型可以 使我们在研究某些物体间的相互作用是，忽略其他物体对他们的影响，物理学中的定理定律问题等，都是建立在系统物理 模型基础上的。 结构模型结构模型：在研究复杂的物理问题时，涉及到多个要素，尽管要素是构成系统的物质基础，但最终支配这些要素，决 定系统特性的是系统的整个结构。如卢瑟福原子模型，J.J 汤姆逊枣糕式模型等等。 2：状态物理模型 2：状态物理模型 物理学是一门定量的科学。马克思曾说过： “一种科学只有在它成功地运用数学时，才算达到了真 正完善的地步。 ”因此，物理学不但要有实体模型，还有有能在数量上表现实体模型的运动变化，即实体所处状态的状态模 型。所谓状态模型就是用状态参量描写实体物理模型所处的状态。在中学物理中的状态参量有：算术量（如体积，质量， 动能） ，代数量（如势能，温度等）几何量（如力，速度，加速度等） 。一个状态往往是由几个状态参量的集合来表征的。 如运动学中的匀速直线运动是由位移，速度，时间三个量描写的；理想气体状态是用压强，体积，温度三个参量描写的。 电路状态是由电流，电阻，电压三个参量描写的；这样，在确定了物体所处的状态之后，我们就可以确定一组来描写所研 究模型的状态。状态模型是对实际物理模型的进一步抽象，这使得对物理现象的定量描述有了可能。在中学物理中广泛使 用的图线和图像，就是状态物理模型的一种直观描述。如在以状态参量为坐标轴而建立的坐标系中，一个物理状态就可以 由坐标系中的一个点来表示，确定这个点的过程，就是确定物体所处状态的过程。 3：过程物理模型3：过程物理模型 自然界中各种物理现象的变化过程是极其错综复杂的，为了突出事物变化过程的主要因素，就需要 把物理过程理想化，从而建立过程物理模型。如热学中的等温过程，等压过程，等容过程，绝热过程；在力学中所说的过 程即为运动如匀速直线运动，匀变速直线运动，简谐运动等。描写物理形象变化过程的数学解析式就是过程方程，如气体 状态方程，牛顿运动定律以及一些方程组。当然过程物理模型也可以用图形直观的表示出来，在坐标系中由状态变量构成 的点表示了状态物理模型，这些状态点连成的轨迹就是过程物理模型的直观表述。 （P248） 如何指导学生掌握物理模型方法（P253） （一） 指导学生要善于利用物理模型来形成物理概念。如何指导学生掌握物理模型方法（P253） （一） 指导学生要善于利用物理模型来形成物理概念。 物理概念的教学是物理教学的核心,学生只有形成了正确的物理概 念，才能进一步学习物理规律和理论。物理概念在形成上是抽象的，主观的，在内容上是具体的，客观的。物理概念的这种 具体性与客观性的统一，决定了他们本身隐含着形象性，这样在物理概念的教学中，就可指导学生利用一些形象性的模型， 以帮助他们理解和记忆物理概念。比如在学习电场和磁场这些抽象概念时，就可用光芒四射来形象化正电荷的电力线，用众 矢之的来形象化负电荷的电力线，用钢化四溅来形象化 N 极附近的磁力线等。这些惟妙惟肖的立体图景的模型，可帮助学生 去理解和记忆一些物理概念。比如横波的形成可对比团体操模型去形象，团体操波浪形成过程中，要求每个运动员都做同频 率的上下起伏振动，而且每个运动员的起伏有先有后恒定的相位差，这样整体我们会看到波在前进，而运动员却只在自 己的位置上起伏， 。从而使学生确信，波是振动的传播。像这样形象化的模型，对学生形成正确的物理概念是很有帮助的。 （二）指导学生善于利用物理模型来建立和掌握物理规律，并在学习物理规律的过程中进一步掌握物理模型方法。（二）指导学生善于利用物理模型来建立和掌握物理规律，并在学习物理规律的过程中进一步掌握物理模型方法。在 物理学习中，每一个物理规律的建立过程都离不开物理模型方法。 （三）指导学生正确利用物理模型了解答物理问题。（三）指导学生正确利用物理模型了解答物理问题。解答物理习题是学生巩固，深化，活化物理知识的途径，是发展 学生能力，训练学生掌握科学方法的有效学习活动。要指导学生解题，首先要让学生知道