運用現(xiàn)代教育技術(shù)培養(yǎng)抽象思維能力研究初探

1、運用現(xiàn)代教育技術(shù)培養(yǎng)抽象思維能力研究初探武進市洛陽中學(xué)耿宜宏一、研究背景古往今來的大量事實表明，人們認(rèn)識世界、發(fā)現(xiàn)和掌握事物的本質(zhì)往往是從形象思維開始的。心理學(xué)表明，思維發(fā)展的特點是以具體形象思維為主要形式逐步過渡到以抽象邏輯思維為主要形式。物理是高中基礎(chǔ)學(xué)科，培養(yǎng)思維素質(zhì)是其中的目標(biāo)之一。形象思維是用具體、典型的形象來認(rèn)識事物的基本形式之一，在中學(xué)生的學(xué)習(xí)中起著主要的作用。長期以來，高中物理課堂教學(xué)偏重于邏輯思維能力的培養(yǎng)，這種用抽象的理性思考認(rèn)識事物的方式還不能適合高中學(xué)生思維特別是高一新生，學(xué)生難以獲得抽象思維表象的支撐。這樣致使大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)抽象的物理知識感到困難，加上應(yīng)試教學(xué)思想的束

2、縛，教師填鴨式的教法，造成了學(xué)生左半腦負(fù)擔(dān)過重，而右半腦開發(fā)不夠，嚴(yán)重影響了學(xué)生物理思維的全面發(fā)展。運用現(xiàn)代教育技術(shù)，充分發(fā)揮電教媒體的優(yōu)勢，為學(xué)生提供具體、形象、直觀的圖像或圖示，展示物理概念的形成過程和數(shù)量關(guān)系的變化特征，能夠促進學(xué)生左、右腦的協(xié)調(diào)和不同思維形式的結(jié)合，最大限度地增強教學(xué)的整體功能。這不僅能促進學(xué)生形象思維能力的培養(yǎng)，而且為向邏輯思維過渡奠定扎實的發(fā)展基礎(chǔ)。因此本課題的實驗研究對大面積提高物理課堂教學(xué)效率，全面發(fā)展學(xué)生思維，促進物理教學(xué)由應(yīng)試教育轉(zhuǎn)向素質(zhì)教育，具有十分深遠的理論價值和實際指導(dǎo)意義。本課題從1999年9月立題以來根據(jù)建構(gòu)主義理論，運用現(xiàn)代教育技術(shù)，采用理論學(xué)習(xí)

3、實際操作理性認(rèn)識進行研究及實踐探索，尋求中學(xué)物理教學(xué)中現(xiàn)代教育技術(shù)運用的最佳作用點，以培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，取得了一定的教學(xué)效果。二、研究過程2.1理論研究建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀認(rèn)為學(xué)習(xí)過程不是由教師把知識簡單地傳遞給學(xué)生，而是由學(xué)生自己建構(gòu)知識的過程，學(xué)生不是簡單被動地接收信息，而是主動地建構(gòu)知識的意義；建構(gòu)主義教師觀認(rèn)為教師是意義建構(gòu)的幫助者和促進者。教師的作用是學(xué)生學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者，成為學(xué)生學(xué)習(xí)的高級伙伴或合作者，教師必須為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一種良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生在這種環(huán)境中可以通過實驗、獨立探究、合作學(xué)習(xí)等方式來展開他們的學(xué)習(xí)。因此教師要充分發(fā)揮其主導(dǎo)作用，成為學(xué)生建構(gòu)知識的積極幫助者和引導(dǎo)者，通過創(chuàng)

4、設(shè)符合教學(xué)內(nèi)容要求的情境和揭示新舊知識之間聯(lián)系的線索，幫助學(xué)生建構(gòu)當(dāng)前所學(xué)知識的意義。2.2調(diào)查現(xiàn)狀2.2.1學(xué)習(xí)興趣現(xiàn)狀調(diào)查學(xué)生的興趣是影響學(xué)生學(xué)習(xí)的重要因素。為了能更準(zhǔn)確地了解學(xué)生對物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，先對學(xué)生進行有目的的調(diào)查，讓學(xué)生列舉出感興趣或不感興趣的學(xué)習(xí)行為和心理、情緒體驗感受若干條。在統(tǒng)計綜合的基礎(chǔ)上制作出學(xué)習(xí)興趣測量表，對學(xué)生進行調(diào)查。調(diào)查表明，實驗前實驗班和對比班的物理學(xué)習(xí)興趣差異較小，大部分學(xué)生對物理學(xué)科還是感興趣的，但總體上感到物理較難，特別是物理概念較初中復(fù)雜抽象，不容易理解，在解題時感覺到物理模型太抽象，物理過程太復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)物理課上老師講的還能聽到懂，自己做題一做

5、就錯。2.2.2教學(xué)方法現(xiàn)狀調(diào)查現(xiàn)行的教學(xué)方法大多數(shù)為講授知識型、識記型。學(xué)生只是被動的接受老師課上所教的內(nèi)容，成為知識的容器，教學(xué)方式自然是“填鴨式”。這種帶著教材走向?qū)W生的教學(xué)方式很不適應(yīng)新世紀(jì)需要。在由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育的今天，這種教育令人擔(dān)擾。2.3實驗操作遵循兩個原則2.3.1系統(tǒng)有序原則根據(jù)物理教學(xué)系統(tǒng)的整體性和動態(tài)性特點，科學(xué)地分離可電教實驗點，正確處理各實驗點教學(xué)結(jié)構(gòu)和媒體之間的相互關(guān)系，依照物理知識發(fā)生過程和學(xué)生認(rèn)知規(guī)律編制實驗程序，避免操作走樣。2.3.2因材施教原則學(xué)生思維發(fā)展的個性特點和差異表現(xiàn)出形象思維發(fā)展的不均勻性和階段性，決定了物理課堂教學(xué)必須從學(xué)生實際出發(fā)，電教

6、媒體形象畫面的設(shè)計和教育技術(shù)的應(yīng)用必須適應(yīng)學(xué)生的個性差異，實現(xiàn)分層教學(xué)。2.4現(xiàn)代教育技術(shù)特殊功能在教學(xué)中運用對培養(yǎng)抽象思維能力作用2.4.1激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生的主體作用?！芭d趣是最好的老師” 愛因斯坦的這句名言深刻地揭示出了興趣對學(xué)習(xí)的重要性。濃厚的興趣能有效地誘發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性 。而現(xiàn)代教育技術(shù)的充分運用，能夠很大程度地激發(fā)人的內(nèi)在潛能，通過聲音、圖畫、色彩、形狀和動畫等多種教學(xué)媒體的刺激，調(diào)動學(xué)生的多種感覺器官，使大腦皮層的信號活動全面進行，處于最活潑狀態(tài)；發(fā)動和強化了學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力，促使學(xué)生積極主動、自強不懈地進行學(xué)習(xí)。2.4.2增加課堂容量，提高課堂效率?，F(xiàn)代教

7、育技術(shù)采用了先進的技術(shù)，向?qū)W生提供了當(dāng)時當(dāng)?shù)責(zé)o法看到的事物、現(xiàn)象和過程，或者無法聽到的各種音響，所以有人說：光學(xué)媒體是人眼的延伸，聲像結(jié)合的媒體相當(dāng)于人眼和人耳的延伸，電子計算機是人腦的延伸。這一特性使課堂教學(xué)不受時間、空間，宏觀、微觀的限制，大大增強了教學(xué)的功能，增加了課堂教學(xué)容量。2.4.3變抽象為形象教學(xué)，增加學(xué)生直觀認(rèn)識。多媒體教學(xué)具有多視點、可變時空的蒙太奇表現(xiàn)手法，能夠充分表現(xiàn)宏觀、微觀、瞬間和漫長的過程與事物，不受時空條件限制，有利于在教學(xué)中讓學(xué)生深入觀察、認(rèn)識、理解和思考。利用這一特點可以展示一些比較難以理解清楚的物理現(xiàn)象和物理定律。2.5實驗研究的初步嘗試課題組在理論指導(dǎo)和教

8、學(xué)情況、學(xué)生學(xué)習(xí)情況調(diào)查研究的基礎(chǔ)上認(rèn)真分析教材，建立合理的教學(xué)模式，尋求物理教學(xué)中現(xiàn)代教育技術(shù)運用的最佳作用點，從而達到培養(yǎng)抽象思維能力的目標(biāo)，本實驗研究從以下幾個方面進行初步嘗試。2.5.1運用在顯示過程、形成表象、建立概念之處物理概念是客觀事物的物理共同屬性和本質(zhì)特征在人們頭腦中的反映，是物理事物的抽象，是觀察、實驗和物理思維的產(chǎn)物。物理學(xué)中有些概念比較抽象，不易理解，中學(xué)生的思維認(rèn)識處于形象思維，逐步過渡到邏輯思維的階段。他們對新知識還依賴于通過感知，形成表象，建立概念而獲取知識的階段。物理學(xué)中有些知識無法用語言敘述清楚，又不能提供真實事例展示在學(xué)生面前，而這時若借助于電教手段，通過類

9、比、模擬建立一個聲、光、色、形于一體的形象化模型，則便于學(xué)生形成表象，建立概念。例如在高一第一學(xué)期的力學(xué)中學(xué)習(xí)了兩個力的合成遵循平行四邊形規(guī)律后，討論兩個分力與其合力大小的關(guān)系時，由于高一學(xué)生對三角函數(shù)中的正、余弦定理掌握不牢，很難理解“兩分力大小一定時，其合力大小隨兩分力的夾角增大而減小”。教學(xué)過程中設(shè)計了這一知識點的課件，從圖1開始，拖動F1從而改變F1與F2之間的夾角的大小，如圖2直到圖3位置結(jié)束。這樣通過一個連續(xù)的拖動動畫，展示出從0增大到180過程中其合力F的變化特點，使學(xué)生一目了然，再通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)就很容易理解這一知識點。2.5.2運用在強化重點、突破難點之處一節(jié)課上得好壞、成功與否

10、，重要的一個方面就是看有無突出教學(xué)重點、突破教學(xué)難點。而物理課中有些教學(xué)重點、難點若僅借助于傳統(tǒng)的教學(xué)手段，很難在一節(jié)課內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，在以后的教學(xué)過程中，必須反復(fù)強調(diào)，學(xué)生才能真正掌握。但通過電教媒體，運用色彩反差、播放錄像、模擬過程、化靜為動、縮微擴宏等手法會事半功倍，幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)重點、突破難點。如講解高二物理電磁振蕩一節(jié)，該課的教學(xué)重點是講清LC振蕩回路中，電流（i）、磁場（B）、電量（q）、電場（E）四者之間的相互關(guān)系。教學(xué)難點是如何理解抽象的電場、磁場、電量、電流之間隨時間變化關(guān)系。為了幫助學(xué)生理解“電量減少到零時電流卻達到最大”。做演示實驗時，先用實物投影儀放大電流表和電壓表指

11、針偏轉(zhuǎn)情況，使每一個學(xué)生都能很清楚的觀察到實驗現(xiàn)象。再用電腦反復(fù)播放兩表的指針的慢速偏轉(zhuǎn)過程，讓學(xué)生觀察LC振蕩電路中的電流表、電壓表指針變化特點，引導(dǎo)學(xué)生分析得出回路中的電流大小和方向、電容器極板上的電量和電性都隨時間作周期性變化，通過示波器進一步觀察表明這種電流為交變電流。同時通過電腦點動播放兩表指針偏轉(zhuǎn)，讓學(xué)生觀察到電流表指針的變化與電壓表的變化不同步：當(dāng)電壓表的指針到達零時，電流表的指針到達最大；電流表的指針到達零時，電壓表的指針到達最大。然后通過計算機展示這一振蕩過程，如圖所示，用箭頭表示電流的大小和方向，用“、”的多少表示電量的多少，先展示動態(tài)過程，后展示點動過程，從而使抽象的過程

12、直觀化，使學(xué)生疑點得到了解釋。2.5.3運用在思維轉(zhuǎn)折、陷入困境之處高中物理習(xí)題對學(xué)生的抽象思維能力要求很高。在教學(xué)過程中教師要善于把握好學(xué)生的思維導(dǎo)向，要有一定的預(yù)見性，在學(xué)生思維轉(zhuǎn)折處采用恰當(dāng)?shù)姆椒皶r點拔揭示，盡可能地使學(xué)生產(chǎn)生發(fā)散思維，少走彎路。尤其在學(xué)生的思維陷入困境時，要幫助學(xué)生喚醒思維，這時若介入空間想象，提高他們分析問題、解決問題的能力。如在習(xí)題課教學(xué)中講解“輕桿、鋼性繩一端系一小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動”這一類習(xí)題時，我先講鋼性繩系小球的情況，分析完之后，自然地追問學(xué)生若將鋼性繩換成輕桿如何？這時我通過日常生活中的事例，播放編制好的動畫，讓學(xué)生自己分析桿與繩的區(qū)別。桿既可以提

13、供拉力、也可以提供支持力，而繩只能提供拉力，學(xué)生自然得出桿不同于繩，球在這兩種情況下能到達最高點的速度不同。為進一步加深學(xué)生的這種認(rèn)識，我及時播放“爬山車”、“水流星”等錄象，幫助學(xué)生建立“桿等同于雙環(huán)軌道”模型，“繩等同于單環(huán)內(nèi)軌”模型，這樣一來，學(xué)生對這一類題型，不但理解了表象，更認(rèn)識了實質(zhì)。既培養(yǎng)了邏輯思維，又啟發(fā)了發(fā)散思維，使得學(xué)生的抽象思維能力得到了很好的培養(yǎng)。2.5.4運用在模擬實驗之處物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，一切概念、規(guī)律都是建立在實驗的基礎(chǔ)之上，而有些實驗在中學(xué)實驗室中無法演示，從而成為學(xué)生思維障礙。為了幫助學(xué)生理解，可通過運用電教手段播放模擬實驗，讓學(xué)生獲得感性認(rèn)識，

14、從而達到建立概念、理解規(guī)律的目的。在探索原子微觀結(jié)構(gòu)時，為了幫助學(xué)生理解盧瑟福的粒子散射實驗現(xiàn)象，在講解實驗裝置后通過計算機模擬用粒子轟擊金箔的過程，從中選擇幾條比較典型的軌跡如圖所示中的幾條，然后逐條分析產(chǎn)生的原因，從而解釋“絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，少數(shù)粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角超過了90，有的甚至被彈回?！边@樣動畫展示既形象又直觀，學(xué)生便于理解。2.6通過CAI范例演示，授以抽象思維的方法物理學(xué)中抽象思維的方法主要包括分析與綜合的方法、抽象與概括的方法、歸納與演繹的方法，比較與分類的方法、科學(xué)推理的方法。在教學(xué)過程中，結(jié)合物理學(xué)中各部分的特點，借助于現(xiàn)

15、代教育技術(shù)特有的演示功能，化抽象為形象，教給學(xué)生物理抽象思維的方法。例如，在研究LC電磁振蕩電流、電量隨時間變化規(guī)律時，由于LC電磁振蕩演示器中的電流表和電壓表的指針較小，學(xué)生不易觀察其變化規(guī)律，我們充分利用實物投影放大兩表讓學(xué)生通過屏幕觀察，通過觀察到的實驗現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生分析、歸納，進一步進行科學(xué)推理。如現(xiàn)象1：電流表、電壓表指針在零點左右來回擺動。分析1：電壓表的指針在不停地偏轉(zhuǎn)說明電容器上的電量在不停地變化，而且偏轉(zhuǎn)方向不同，表明兩極板上所帶的電性在不停地改變。同樣，電流表的指針在不停的偏轉(zhuǎn)說明電流的大小在不停地變化，指針偏轉(zhuǎn)方向不同表明電流的方向也在不停地變化。像這種LC電路中所產(chǎn)生的電

16、流，大小和方向都作周期性變化。我們把這種電流叫做振蕩電流，產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。現(xiàn)象2:電流表、電壓表指針擺幅越來越小?，F(xiàn)象2分析：問：造成電流表指針擺幅減少的原因是什么？分析2：電路中伴隨著能量損耗。問：指針的這種來回往復(fù)的擺動是不是能想到我們以前研究過的單擺的振動過程相比，空氣中的單擺會不會一直擺動下去呢？生：不會。問：為什么不能一直擺動下去呢？（學(xué)生思考、后進一步追問）問：克服阻力做功消耗的是什么？引導(dǎo)學(xué)生從能量的角度去分析，問：我們把這種振動叫做什么振動？同樣，電容器儲存了電量，帶電的電容器兩極板之間就有了電場，也就有儲存了電場能。由于電流渡過電阻發(fā)熱等原因，振蕩電路中的能量

17、越來越少，最終將停止工作，所以實驗中的振蕩稱為阻尼振蕩。為了便于研究，我們突出線圈電感、電容的作用，而忽略能量損耗，得到理想的振蕩電路模型純LC回路。為達到這一要求采用晶體管補償法，即電容器在振蕩過程損失多少能量，通過晶體管補充多少能量，這樣就能保持LC回路中的總能量不變，所以這種振蕩叫做無阻尼振蕩，又叫做等幅振蕩。下面大家觀察到的就是等幅振蕩。（先通過實驗讓學(xué)生觀察等幅振蕩過程中兩表的偏轉(zhuǎn)規(guī)律，再用電腦展示。）現(xiàn)象3問：下面再請大家進一步觀察等幅振蕩過程中兩表的指針的變化還有什么規(guī)律？（電腦展示過程中先正常速度展示，后慢速展示，再點動展示，讓學(xué)生體會偏動過程中兩表指針位置關(guān)系。）現(xiàn)象3：電流

18、表、電壓表示數(shù)變化不同步：當(dāng)電流表的指針到達最大時，電壓表的指針到達零，當(dāng)電流表的指針到達零時，電壓表的指針到達最大。從觀察到的現(xiàn)象表明：當(dāng)電容器充電后能夠產(chǎn)生周期性變化的電流。再通過示波器觀察驗證分析所得出的結(jié)論。在教學(xué)過程中，要充分利用CAI教學(xué)過程的交互性功能、直觀動態(tài)的表象，創(chuàng)設(shè)解決問題的情境，激發(fā)學(xué)生想象，進而培養(yǎng)探索問題和解決問題的能力，使學(xué)生的抽象思維的得到培養(yǎng)。三、初步結(jié)論通過一年多的研究，在培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力方面已取得一定的成效，達到了既定的目標(biāo)。3.1轉(zhuǎn)變了觀念，提高了自身素質(zhì)通過研究，教師的理論水平有了一定的提高，樹立了“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”教育觀，素質(zhì)教育在課堂上有所體現(xiàn)，教師能根據(jù)課堂教學(xué)內(nèi)容努力運用現(xiàn)代教育技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一種良好的認(rèn)知環(huán)境，以提高學(xué)生的思維素質(zhì)。教學(xué)過程中逐步實現(xiàn)由知識結(jié)論型教學(xué)向探究過程型教學(xué)轉(zhuǎn)變，由識記型教學(xué)向思維型教學(xué)轉(zhuǎn)變。3.2學(xué)生學(xué)業(yè)水平、思維