強健式學(xué)習(xí)的物理教學(xué)研究范文
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《物理教師雜志》2014年第六期
1“強健式學(xué)習(xí)”對物理教學(xué)原理和策略的研究
PSLC通過在真實課堂中的實證研究，發(fā)現(xiàn)物理學(xué)習(xí)中可產(chǎn)生強健式學(xué)習(xí)的有效教學(xué)策略．下面介紹在物理課堂教學(xué)中切實可行且富有成效的兩種教學(xué)策略及原理：“樣例”原理和“自我解釋”原理．
1.1“樣例”原理“樣例”原理是指提供給學(xué)生一個問題描述詳盡的問題解決策略，要求學(xué)生學(xué)習(xí)或自己解釋解決方案．關(guān)于“樣例”原理的研究有兩篇里程碑式的論文：［2］Sweller和Cooper研究發(fā)現(xiàn)交替出現(xiàn)樣例和問題與直接解決問題相比更有效、所用的時間也較少，還可以更好地遷移到新問題的解決中．［5］另一篇是Kalyuga等人發(fā)現(xiàn)，對于新手，與僅生成解決方案相比，交錯分析解決方案比生成解決方案更有效，但是對于有豐富經(jīng)驗的學(xué)生，直接解決問題更有效．［6］樣例學(xué)習(xí)起作用的前提是設(shè)計良好的樣例．大量實證研究表明，設(shè)計良好的樣例能有效促進學(xué)習(xí)，產(chǎn)生強健式學(xué)習(xí)．其對新手學(xué)習(xí)者的效果在物理教學(xué)領(lǐng)域中也已彰顯．VanGog等人通過對68名高職學(xué)生排除電路故障的研究發(fā)現(xiàn)，樣例學(xué)習(xí)組的學(xué)生在近遷移和遠遷移中表現(xiàn)更好，并且他們在訓(xùn)練中投入的時間和精力相對較少．［7］樣例學(xué)習(xí)為什么能起作用？對其解釋有以下3種．（1）認知負荷理論．該理論認為在問題解決中，多數(shù)認知負荷與強健式學(xué)習(xí)無關(guān)，樣例學(xué)習(xí)可以減輕學(xué)生的認知負荷．（2）任務(wù)要求和目標(biāo)取向．該理論關(guān)注問題解決和工作樣例的隱形任務(wù)．問題解決的目標(biāo)是學(xué)習(xí)，隱形的任務(wù)是解決問題而不是理解和學(xué)習(xí)問題．樣例學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的目標(biāo)指向解決問題而不是學(xué)習(xí)規(guī)則和技巧．（3）彌補知識組件的缺陷．該理論認為當(dāng)學(xué)生在自我解釋樣例的時候比解決問題時更容易注意到錯誤或者正確彌補他們知識的缺陷，因為在樣例中有更多可用的信息．很多研究反復(fù)證明，交替出現(xiàn)樣例、問題可以有效促進學(xué)習(xí)．之前的研究認為，當(dāng)學(xué)生在解決問題時，首先體驗其不足，他們可能更愿意研究樣例，關(guān)注他們沒有解決的那些步驟，［8］但問題是新手學(xué)習(xí)者不具有診斷他們的缺陷的能力．TamaravanGog等人就使用電路故障問題，對103名中學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行對比研究發(fā)現(xiàn)，樣例－問題組學(xué)生的表現(xiàn)要優(yōu)于問題－樣例組，這是因為前者可以減輕學(xué)生的認知負荷．此外，他們還發(fā)現(xiàn)僅學(xué)習(xí)樣例和樣例－問題組一樣有效，［9］也就是說交替不是直接必要的．
1.2“自我解釋”原理僅將樣例呈現(xiàn)給學(xué)生并不能產(chǎn)生預(yù)期的學(xué)習(xí)效果．樣例要發(fā)生作用，除了設(shè)計良好，還需促使學(xué)生對樣例進行自我解釋，解釋樣例中每個步驟為什么是對的，解決問題的原理是什么，如何與他們已有的知識聯(lián)系起來等．諸多實證研究表明，當(dāng)學(xué)生對給予的樣例進行自我解釋時，提示或鼓勵學(xué)生對樣例的步驟進行自我解釋能提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果．例如，Hausmann和Vanlehn通過研究學(xué)生如何解決物理問題時，發(fā)現(xiàn)與給學(xué)生提供詳盡且高質(zhì)量的解釋相比，鼓勵學(xué)生在解決問題的過程中進行自我解釋能產(chǎn)生更有效的學(xué)習(xí)行為．［3］但這是有前提的，即要求學(xué)生所解釋的內(nèi)容必須在學(xué)生最近發(fā)展區(qū)內(nèi)，太難學(xué)生將無法進行自我解釋．在實際的物理課堂教學(xué)中，學(xué)生可能不主動參與自我解釋或者只是進行淺顯的自我解釋，針對這種情況，Haus－mann等人提出兩人合作自我解釋．他們通過Andes系統(tǒng)對39個學(xué)生學(xué)習(xí)帶電粒子在電場中的運動的研究，發(fā)現(xiàn)兩人合作參與比個人參與學(xué)習(xí)活動可以產(chǎn)生更好的學(xué)習(xí)效果，在每個步驟上花費的時間和尋求的幫助較少，出錯率也較低．［8］這可能是由于社會責(zé)任感提高了學(xué)生選擇有效學(xué)習(xí)策略的頻率，進而產(chǎn)生強健式學(xué)習(xí)．此外，他們還有個意外發(fā)現(xiàn)：交流也是自我解釋的一種方式．［8］目前關(guān)于自我解釋為什么有效有兩種解釋：“內(nèi)容說”和“生成說”．“內(nèi)容說”認為內(nèi)容的不同是增加學(xué)習(xí)獲得的主要原因，即自我解釋可產(chǎn)生教學(xué)材料中沒有的額外信息．“生成說”認為自我解釋發(fā)生在產(chǎn)生解釋的活動中，它獨立于產(chǎn)生的內(nèi)容．Hausmann和Vanlehn通過研究學(xué)生學(xué)習(xí)帶電粒子在電場中的運動的4個知識組件，支持了“生成說”，強調(diào)學(xué)生積極參與自我解釋活動的重要性．
2對物理教學(xué)研究的啟示
國外關(guān)于強健式學(xué)習(xí)在物理教育方面的研究，不僅關(guān)注理論研究，更關(guān)注理論在真實課堂教學(xué)中的應(yīng)用，以促進學(xué)習(xí)者的強健式學(xué)習(xí)．筆者認為，這對我國的物理教學(xué)研究頗有啟發(fā)．（1）豐富研究內(nèi)容，關(guān)注真實課堂．從近30年物理教育研究的主題來看，針對真實物理課堂、學(xué)生學(xué)習(xí)的研究較少．［11］眾所周知，合作是一種有效的教育干預(yù)，然而并非所有的合作都可以導(dǎo)致積極的效果．在實際物理教學(xué)中，哪種模式的合作才能導(dǎo)致強健的學(xué)習(xí)結(jié)果呢？類似這樣的問題是值得我們深入研究的物理教學(xué)問題．（2）與其他學(xué)科協(xié)作研究．強健式學(xué)習(xí)在物理教育方面的研究，涉及認知科學(xué)、計算機科學(xué)、人工智能等多學(xué)科領(lǐng)域．物理教育與很多學(xué)科之間都是相通的，要想更好地研究物理教育，必須打破各學(xué)科領(lǐng)域的壁壘，積極展開對話和協(xié)作，各學(xué)科協(xié)同研究．（3）加強研究者與一線教師，高校與中學(xué)的合作．研究者偏向研究理論，而一線教師是物理教育的實踐者；高校是進行理論研究的場所，中學(xué)則是實施物理教育理論的場所．他們之間的有效合作，可以很好解決當(dāng)前物理教育中理論與實踐、教學(xué)與科研脫節(jié)的問題。
作者：蘇雅琴羅琬華單位：西南大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院