物理教育心理學第三章物理感知的作用與特點物理學是建立在物理現(xiàn)象、物理事實、物理過程的感知基礎上的。物理學是一門實驗科學，在物理教學過程中，我們常常需要觀察物理現(xiàn)象，通過物理實驗總結、檢驗物理規(guī)律。因此，在物理教學中，研究學生的感覺、知覺、表象在物理學習中的作用和特點具有重要的意義。物理學習中感覺的作用物理學習中知覺的作用物理表象的價值擴大物理感知量的途徑和手段一、感覺是物理認識的開端感覺是人腦對于直接作用于感覺器官的事物個別屬性的反映。外部世界的事物以永遠變化著的一系列的光、色、聲、味、氣息、溫度、光滑度等各種屬性不斷地作用于我們。我們的感覺器官選取著適當?shù)男畔⑽覀兊母杏X器官選取著適當?shù)男畔?，從而使大腦獲得了關于物體和現(xiàn)象的顏色、聲音、滋味、氣味、冷熱、澀滑等感覺信息。通過感覺除獲得外界的信息外，我們還能夠了解自身各部分的狀態(tài)，獲得自身的位置、運動、姿勢、饑飽、勞逸、心跳等種種信息。當然，我們這里所要研究的感覺主要是學生在學習中對外部物理世界的感覺。不論哪一種感覺信息，它反映的只是事物的個別屬性。然而在日常生活中，事物的個別屬性總是作為一個方面與整個事物同時被反映的。例如“紅色”，它或者是紅旗的紅，或者是紅花的紅，離開的具體的事物抽象的紅是不存在的。感覺的生理基礎就是視覺能力、聽覺能力、嗅覺能力、味覺能力、觸覺能力等。二、物理感覺過程物理現(xiàn)象和物理過程主要是以以光、聲、氣味等作為媒介而作用于觀察者的感覺器官，然后這些器官通過神經(jīng)通道進一步與觀察者的大腦相互作用。

在物理教學活動中，教學信息主要是以語言、文字、圖像等為媒介傳遞的。在物理教學活動中，教學信息與學生本人的相互作用，也是一個復雜的過程。教學信息先是通過語言、文字、圖像等媒介與學生的感官發(fā)生作用，其中教師的語言是通過學生的聽覺，文字、圖像等是通過學生的視覺發(fā)生作用的，然后感官進一步與學生的大腦發(fā)生相互作用。在學生的實際學習過程中，無論是物理現(xiàn)象、物理過程，還是教學信息，都是通過多種媒介與學生的多種感官發(fā)生作用的。這一階段在心理學上就是通常所說的感覺階段；然后是學生的感官與大腦的相互作用，這個過程就是心理學上常說的知覺階段。這兩個過程統(tǒng)稱為物理觀察過程。三、感覺在物理學習中的作用在物理學習中增加感覺是非常必要的。因為必要的感覺是學習物理的必要條件。缺少了必要的物理感覺，從根本上說，就不可能學好物理。物理感覺與學生學習物理之間存在著一定的聯(lián)系。物理感覺越少，學生學習物理的難度就越大；而物理感覺越多，學生學習物理的難度就越小。四、物理學習中感覺的特點在物理學習中，感覺具有以下一些特點：（1）學生在物理學習中感覺的目的明確而具體才能提高感覺的清晰度和感覺效果。

（2）物理現(xiàn)象的感受要受背景、情景的制約。

（3）各感覺器官相互協(xié)同，可以提高的效果。

（4）語言的配合能提高感覺的效果。一、什么是知覺知覺的產生以頭腦中各種感覺信息的存在為前提，并且是與感覺同時進行的，但它卻不是各種感覺的簡單相加。我們在知覺的過程中，各種感覺信息是按事物的聯(lián)系和關系被整合成為一個完整的影象的。因此，我們把定義為腦對直接作用于感覺器官的事物整體的反映。感覺和知覺同屬于認識過程的感性階段，他們都是對事物的直接反映。一旦事物在我們的感覺器官所及的范圍之內消失時，感覺和知覺也停止了。但感覺和知覺又是不同的心理過程。感覺是對事物個別屬性的反映；知覺是對事物的各種不同屬性、各個不同部分機器相互關系的綜合反映，即對事物整體的反映。顯然，沒有感覺就就不可能有知覺?？墒歉杏X又比知覺復雜得多，不能把知覺歸納為感覺的機械總和因為在知覺中除了包含感覺之外，還包含其他的心理成分：過去的經(jīng)驗、思維和諺語活動等。例如，我們在知覺眼前的一個物體時，總是有意識或無意識地在頭腦中檢索著，把它歸為自己過去經(jīng)驗的某個范疇，并且說出它的名稱。因此，感覺和知覺又是本質上不同的兩種感性認識的形式。感覺和知覺雖然是我們對客觀事物的簡單認識，但卻是我們各種心理活動的基礎。我們對客觀事物的認識、情感、意志就是從這里開始的。二、傳統(tǒng)物理教學理論的知覺作用觀傳統(tǒng)物理知覺理論認為，感覺物理現(xiàn)象，只能得到它的顏色、狀態(tài)、聲音、觸覺等感覺“碎片”，只能是物理現(xiàn)象、物理事實的獨特的、具體的、分離的、不分辨的一些屬性。通過一個或多個感覺通道將這些感覺碎片借助于皮下中樞和大腦皮質的“解釋”，有原則地組織、整理，這是源于感覺又高于感覺的心理過程，即知覺過程。由此可見，知覺對客觀事物的主觀影象已不再是個別的局部反映，而是客觀事物的各個部分和屬性整體的反映。知覺高于感覺，不僅僅是客觀事物屬性反映在數(shù)量水平上，而且在質的更高層次上成為認識的一種形態(tài)。知覺的生理刺激簡單地說可以歸結為作為條件刺激物引起的綜合和分析活動。知覺物理現(xiàn)象實際上是認識物理現(xiàn)象的一個階段，或者說是認識物理世界的初級形態(tài)。從感覺通道來看，知覺和感覺一樣，都有視知覺、聽知覺、觸知覺；從感知的對象來分，知覺可以分為：空間知覺、言語知覺、音樂知覺等。針對知覺的基本特征，有些心理學家提出了整體性、背景效應、理解性、恒常性等幾個方面。

知覺的整體性

知覺的背景效應。心理學明確指出：所謂知覺對象，也就是當時我們清楚地意識到的事物；反之，凡是在同一瞬間被我們比較模糊地感受到的事物就成為襯托知覺對象的背景。這一點在教學上有很重要的意義。

知覺的理解性。所謂知覺的理解性是指總是由于過去的經(jīng)驗的神經(jīng)聯(lián)系痕跡而易于理解，這一點在物理教學中特別顯著。學生往往要借助于對自然現(xiàn)象的觀察和生活經(jīng)驗的積累去加深對物理感知對象的理解。事實上，只有當我們理解了什么，才能真正知道觀察到了什么。當然，知覺的理解還需要第二信號系統(tǒng)——語言的作用，因為語言和條件刺激物的信號刺激能協(xié)同作用，通過分類和指稱、誘導和暗示、記憶和思維而加深對知覺對象的理解。知覺的恒常性。知覺的恒常性是指知覺不完全由物理實驗規(guī)律決定，更多的是由心理規(guī)律指定。心理學還認為，視知覺的恒常性特別明顯，表現(xiàn)在明暗度、顏色、形狀等影象不決定于物理規(guī)律，而受恒常性的心理規(guī)律支配。正是由于人能維持對一個物體恒定而一致的知覺，而不受一些條件變化的影響，于是人們才能更有效地對付環(huán)境。換句話說，知覺更傾向于物體，而不是指向刺激。這個恒常性使人們能夠較好地對付物質世界，這個世界是由具體的物體組成，而不是純粹的刺激屬性的疊加。三、皮亞杰的知覺理論按照皮亞杰的理論，認識起源于主客體之間相互作用的活動之中，他所說的活動是“主客體之間相互作用”。它是“身體本身和外界事物之間的接觸點，是主體與客體之間最初的‘中間物’”。感知運動活動一方面以內在遺傳圖式為依據(jù)，積極地作用于客體，同時又通過內在的同化和順應以平衡和自我調節(jié)作用構建了真正的后天感知運動圖式。這個過程循環(huán)往復，直至產生形式運算圖式。皮亞杰敏銳地抓住了這一點，從發(fā)生學的水平考察了知覺與感知運動活動的關系，指出：知覺與感知運動圖式乃至后來的運算圖式都出于同一源頭——感知運動活動。這一主張是皮亞杰形象理論的基本前提。在這一前提下，我們就不難得出結論：知覺并不是認識的源泉，知覺和感知運動圖式不過是同一認識過程的兩個不同方面。四、知覺在物理學習中的作用物理知覺在學生的認識中起什么作用？知識目前物理教育研究中尚未能很好解決的一個問題。我們認為，知覺的作用有兩個方面：一是它的某些不可演繹性，可以打破結構的平衡，促使學生的認知結構產生新的順應；二是為運算結構提供一個近似的象征性草圖。對于第二點我們作一說明，運算形成了一定的認知結構，主體用這種結構同化現(xiàn)實，并由此形成轉變結構。知覺在這一過程中的作用就是為這種同化提供客體此時此地的狀況，使主體從形象上了解客體的造型及外部特征，并使客體有效地進入主體的同化構架。綜上所述，物理演示實驗中的觀察作為一種活動，一方面產生了物理知覺，另一方面?zhèn)儺a生了感知運動圖式。知覺不僅促進了感知運動圖式的發(fā)展，而且它本身字感知運動圖式的作用下不斷豐富和發(fā)展，最后內化為物理表象，為主體建立物理概念打下基礎。一、傳統(tǒng)的物理教學表象理論物理表象建立在物理現(xiàn)象感知過程的基礎上，它比感覺、知覺物理客體或物理過程更進一步，是感知過的但有不在眼前的物理客體形象的一種影象。感知過的物理客體在腦中重新浮現(xiàn)的影象叫記憶表象，由記憶表象或現(xiàn)有知覺形象改造而成的新形象叫想象表象。準確而鮮明的物理表象是物理思維以至發(fā)現(xiàn)物理定律的必要條件。物理表象比物理感知更進一步，它是對物理客體的實際經(jīng)驗的初步概括。從大腦神經(jīng)活動形式來看，物理表象是比知覺在更高層次更高水平上的反映活動。當然，物理表象低于物理概念，它還僅僅是個別物理現(xiàn)象或物理過程的孤立印象。物理表象和感知一起形成物理世界的第一信號系統(tǒng)。

物理表象如果進一步概括和抽象就向物理概念過渡。所以，物理表象是從物理感知到物理概念和物理思維的必要的心理活動。要使學生通過自己的認識活動和教師的定向誘導在物理實驗基礎上去發(fā)現(xiàn)和總結物理定律，第一步應該建立準確而生動的物理表象。物理表象在物理思維中的作用十分重要，特別是在思考一些疑難問題和習題或者在缺乏物理實體和視聽刺激的情況下更為重要。物理教學中，對于物理定律的講解不應急于運用數(shù)學語言和方程，而應著重物理現(xiàn)象、物理過程的定性分析和闡述，即現(xiàn)象和過程物理意義的討論。教學實踐證明：在物理定律教學中，定性分析越透徹，定量的歸納就越自然，對數(shù)學方程的理解也就越深刻。這里特別要指出的是，教師的講解不能代替學生自己的語言表達，這個原則要始終如一地貫徹在每一堂課中。物理定律的教學，雖然要以定量的實驗和數(shù)學化的物理分析為基礎，但它們都必須從定性分析入手。也就是說：不能忽視物理表象在感性向理性過渡中的中介作用。二、物理教學中的自覺表象活動表象是知覺和思維之間的中介環(huán)節(jié)，可以以瞬時記憶、短時記憶和長時記憶的形式保持。在物理教學過程中，學生能否自覺操作表象活動對牢固掌握知識有重要意義。姚文忠等人曾做過一項改進中學物理教學的實驗。實驗課題是甲、乙、丙三個實驗班同時進行“牽引力的本質是靜摩擦力”的教學。甲班在演示和講解后讓學生回憶并復述實驗，以形成鞏固表象；乙班則只進行講解，不進行自覺表象，但要區(qū)復述；丙班要求自覺表象，但不復述。對三個班進行延遲事后測驗，結果如下表所示：班別人數(shù)總分人均分甲乙丙43414451624641812.66.09.5在物理教學中，必須給表象活動以一定的地位，原因在于：（1）自覺表象活動鞏固和增強表象的條件。（2）自覺表象活動是形成概念，掌握規(guī)律的條件。（3）自覺表象活動是在教學中類化問題的條件。（4）自覺表象活動能提高學生的思維水平。三、皮亞杰的表象理論皮亞杰認為，表象是一種“內化了的模仿的結果”。就時間順序而言，表象的出現(xiàn)比知覺晚，比運算智力早。就特性而言，表象居于知覺和理性之間。皮亞杰的研究表明，表象雖然也具備某些思維的特征，但不具備思維的本質特征。表象沒有獲得運算所具有的守恒、可逆和轉變。這一本質的區(qū)別，把表象排除在理性思維之外，使它與知覺為伍。從以上基本事實出發(fā)，皮亞杰認為，表象再正確也只能使主體對客體的描述更加精確，但是它不能使主體對客體的認識發(fā)生根本的改觀，只有通過運算圖式才能作到這一點。表象是思維中不可缺少的組成部分，雖然它不是運算的源泉，但它畢竟在受運算控制的同時，同樣以巨大的反沖力作用于運算使運算能夠根據(jù)形象重新構建過去，并切預見未來的活動和轉變的結局。一、加強直觀教學，增加學生的感知物理教學的直觀原則是由物理學本身的特點決定的。物理學是一門實驗科學，從實驗中誕生、發(fā)展，又字實驗中得到檢驗、驗證，并向更高的層次進展。因而物理學的實驗性特點是直觀性原則的主要依據(jù)和基礎。一個物理現(xiàn)象無論描述得怎樣生動，往往也不如讓學生看一看現(xiàn)象本身或這個現(xiàn)在的模擬。語言描述可以加強但不能代替學生對物理現(xiàn)象和物理事實的直接感知。在物理學習中，可以憑借教師的語言、教材的闡述以及自己的物理語言表述，更明確、更快地感知具體的物理現(xiàn)象和物理過程，從而更精確地、更有方向性地感知物理客體的結構和細節(jié)。物理教學的直觀性原則要求給學生提供盡可能多的建立在直接感知基礎上的具體形象。直觀手段和教學媒介物如演示和學生實驗、實物、模型、示教板、教具、圖片、圖表、幻燈、電影、錄象、版畫以及生動的舉例或鮮明形象的比喻等，都應充分地、恰到好處地運用。二、加強物理實驗教學在物理教學中加強實驗教學，是擴大學生物理感知量的重要途徑，也是最有效的手段。這包括演示實驗和學生分組實驗。演示實驗中，聲、光、電的刺激給學生展現(xiàn)出了一幅物理現(xiàn)象是奇特景象。學生的感官同時得到刺激，印象往往會非常深刻。尤其是出乎意料的物理現(xiàn)象，更能讓他們興奮不已。學生分