物理教學(xué)中前攝抑制與倒攝抑制對(duì)正確概念形成的影響*

梁麗萍

（上海理工大學(xué) 理學(xué)院，上海 200093）

物理教學(xué)中前攝抑制與倒攝抑制對(duì)正確概念形成的影響*

梁麗萍

（上海理工大學(xué) 理學(xué)院，上海 200093）

本文分析了兩種典型的心理因素即‘前攝抑制’與‘倒攝抑制’對(duì)學(xué)生形成正確物理概念的影響，結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)例舉了一些容易受這兩種心理因素影響的實(shí)例，探討了一些解決上述問(wèn)題的教學(xué)方法。

前攝抑制； 倒攝抑制 ；物理教學(xué)方法

引 言

根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)理論：布魯納的認(rèn)知——發(fā)現(xiàn)理論及奧蘇伯爾的認(rèn)知——同化理論和認(rèn)知——建構(gòu)理論[1]，我們知道個(gè)體的已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)——已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)及思維方式，在個(gè)體的學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)過(guò)程中起著重要的作用。具有不同認(rèn)知結(jié)構(gòu)的個(gè)體在接受同一外界信息的刺激時(shí)，不同的認(rèn)知結(jié)構(gòu)對(duì)這一刺激作出同化反應(yīng)時(shí)，可能會(huì)形成不同的認(rèn)識(shí)。學(xué)習(xí)的過(guò)程不是簡(jiǎn)單的信息輸入、存儲(chǔ)和提取，而是新舊經(jīng)驗(yàn)之間雙向相互作用的過(guò)程。

在學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的過(guò)程中，有許多因素會(huì)影響學(xué)生形成正確的物理概念。如果對(duì)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中存在的錯(cuò)誤概念認(rèn)識(shí)或了解不足，熟視無(wú)睹，不予理會(huì)，不采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ枰约皶r(shí)糾正，勢(shì)必會(huì)影響學(xué)生的后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，造成錯(cuò)誤概念積累，影響教學(xué)效果，也會(huì)影響學(xué)生在今后的實(shí)際工作中運(yùn)用物理知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力。

著名的奧地利心理學(xué)家弗羅伊德在有關(guān)錯(cuò)誤心理學(xué)的論著中，對(duì)人們所犯的錯(cuò)誤作過(guò)分析。他指出人們所犯的錯(cuò)誤都有一定的原因和目的，都可以找出其中的因果關(guān)系。筆者對(duì)自己多年積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了分析，對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)物理概念、原理的過(guò)程中，以及運(yùn)用物理知識(shí)解決問(wèn)題的過(guò)程中常出現(xiàn)的錯(cuò)誤及成因有了一些認(rèn)識(shí)，本文就兩方面的心理原因?qū)е聦W(xué)生形成錯(cuò)誤的概念進(jìn)行較深入、詳細(xì)的探討。

在物理教學(xué)過(guò)程中，許多方面的原因會(huì)導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤概念，如日常經(jīng)驗(yàn)、心理因素、思維方法不當(dāng)?shù)鹊?。而心理因素的影響又是多方面的，這些心理因素不僅會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤導(dǎo)致錯(cuò)誤的概念的形成，同樣在解決問(wèn)題的過(guò)程中也會(huì)誘發(fā)學(xué)生犯概念性的錯(cuò)誤。前攝抑制與倒攝抑制[2]是兩種不同的心理現(xiàn)象，下面就這兩種因素對(duì)學(xué)生產(chǎn)生的影響予以分析。

一、前攝抑制

前攝抑制是指先學(xué)習(xí)與記憶的材料對(duì)后繼學(xué)習(xí)與記憶的材料的干擾。先前學(xué)過(guò)的知識(shí)在大腦中構(gòu)成了一套認(rèn)知體系，它對(duì)后面知識(shí)的的學(xué)習(xí)會(huì)產(chǎn)生積極或消極的影響，有時(shí)嚴(yán)重地妨礙后面知識(shí)的學(xué)習(xí)。物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，前攝抑制現(xiàn)象的出現(xiàn)較為常見(jiàn)，常常會(huì)因?yàn)榍皵z抑制產(chǎn)生錯(cuò)誤的概念。前攝抑制現(xiàn)象的最為典型的例子是：牛頓的經(jīng)典力學(xué)體系對(duì)后面的量子力學(xué)體系及相對(duì)論的學(xué)習(xí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。例一：學(xué)生根深蒂固的經(jīng)典波的概念是正確理解德布羅意的物質(zhì)波的一大障礙。學(xué)生常把微觀粒子所具有的波粒二象性的物質(zhì)波理解為粒子變成一列延展在空間的波。例二：在慣性系中，兩個(gè)光子火箭（以光速運(yùn)動(dòng)的火箭）相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)火箭對(duì)另一個(gè)火箭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率是多少？在做此題時(shí)，約50%的學(xué)生會(huì)犯錯(cuò)誤。這部分學(xué)生不加任何思索地就用了伽利略速度變換式。在用相對(duì)論處理高速宏觀問(wèn)題時(shí)，會(huì)不自覺(jué)地受到低速經(jīng)典牛頓力學(xué)體系的影響。例三：要使電子的速度V1=1.2×108m/s增加到V2=2.4×108m/s必須對(duì)它作多少功？（電子的靜止質(zhì)量me=9.11×10-31kg） 對(duì)這道題的測(cè)試，尤其是在學(xué)習(xí)相對(duì)論一段時(shí)間后再來(lái)測(cè)試，學(xué)生出錯(cuò)率非常高。學(xué)生頭腦中經(jīng)典動(dòng)能公式E=1/2MV2根深蒂固，他們用了牛頓經(jīng)典力學(xué)的動(dòng)能定律Ek=1/2mv2

2-1/2mv12的牛頓經(jīng)典力學(xué)的形式，嚴(yán)重抑制了愛(ài)因斯坦的相對(duì)論動(dòng)能公式Ek=mc2-m0c2。

在學(xué)習(xí)靜力學(xué)時(shí)，我們?cè)诔踔芯蛷?qiáng)調(diào)：力是一物體對(duì)另一物體的作用，這種作用是相互的，有施力物體必能找到受力物體。判斷一個(gè)力是否存在，就看是否能找到施力物體。這種概念的前攝抑制常導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)慣性力時(shí)犯錯(cuò)，因?yàn)閼T性力是為了在非慣性系中形式地應(yīng)用牛頓第二定律而必須引入的一個(gè)虛擬力，它不是物體間的相互作用，也沒(méi)有反作用力，是找不到施力物體的。

速度對(duì)加速度概念的前攝抑制也常導(dǎo)致學(xué)生犯錯(cuò)誤。學(xué)生常不自覺(jué)地認(rèn)為物體速度為零時(shí)其加速度也為零。如豎直上拋運(yùn)動(dòng)，常有學(xué)生認(rèn)為拋體在最高點(diǎn)時(shí)速度為零，加速度也應(yīng)該為零。又如彈簧諧振子，認(rèn)為在振動(dòng)過(guò)程中振幅最大時(shí)速度為零因此其加速度也為零。

諧振動(dòng)系統(tǒng)的能量問(wèn)題中，物體動(dòng)能與勢(shì)能的關(guān)系概念的前攝抑制常使學(xué)生在理解機(jī)械行波的質(zhì)元的動(dòng)能與勢(shì)能關(guān)系時(shí)出錯(cuò)。諧振動(dòng)系統(tǒng)中，物體位移最大時(shí)，勢(shì)能達(dá)最大值，動(dòng)能為零；物體通過(guò)平衡位置時(shí)，勢(shì)能為零，動(dòng)能達(dá)最大值。學(xué)生在理解波的能量時(shí)，就因前攝抑制而受到嚴(yán)重干擾，一部分學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為介質(zhì)中質(zhì)元的動(dòng)能與勢(shì)能的關(guān)系與振動(dòng)系統(tǒng)中物體動(dòng)能與勢(shì)能的關(guān)系一樣。

二、倒攝抑制

倒攝抑制是指后學(xué)習(xí)與記憶的材料對(duì)先學(xué)習(xí)與記憶材料的保持與回憶的干擾。倒攝抑制最容易在新舊知識(shí)內(nèi)容接近，且學(xué)生對(duì)以前知識(shí)的理解只停留在表面階段或只形成了較為片面的概念，對(duì)概念的本質(zhì)內(nèi)容和外延范圍認(rèn)識(shí)不足時(shí)容易出現(xiàn)。后面學(xué)習(xí)的知識(shí)與前面學(xué)過(guò)的知識(shí)攪和在一起，產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。

例如學(xué)生在學(xué)習(xí)牛頓環(huán)（一光滑平整的玻璃片上放一曲率半徑很大的平凸透鏡，二者間形成一劈尖形空氣薄層）后，由于其等厚干涉條紋與前面學(xué)習(xí)的等傾干涉條紋較為相似，很容易把兩者混淆起來(lái)，后面內(nèi)容的學(xué)習(xí)反而使前面的圖樣特點(diǎn)變得模糊起來(lái)了。后面的內(nèi)容對(duì)前面的已有知識(shí)產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的抑制和干擾很容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。

在學(xué)習(xí)波動(dòng)的過(guò)程中，學(xué)生學(xué)習(xí)了簡(jiǎn)諧波的波形圖后，因波形在現(xiàn)實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)中常見(jiàn)到，學(xué)生容易接受并理解，然而，因?yàn)榈箶z抑制現(xiàn)象，反而使前面學(xué)習(xí)過(guò)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系圖變得模糊，常把兩種圖搞混淆，對(duì)已有的認(rèn)識(shí)和記憶產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。

三、物理教學(xué)方法的探索

關(guān)于前攝抑制和倒攝抑制現(xiàn)象在物理教學(xué)過(guò)程中的造成錯(cuò)誤的例子還很多，這種情況存在應(yīng)該引起我們足夠的重視。這也對(duì)我們物理教學(xué)的方法提出了更高的要求。我們處在知識(shí)日新月異的時(shí)代，必然更期望破解知識(shí)獲得過(guò)程之謎以實(shí)現(xiàn)真正的學(xué)習(xí)革命；也更要求教育的過(guò)程符合人才成長(zhǎng)的自身規(guī)律；培養(yǎng)一代學(xué)子的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力關(guān)系著一個(gè)國(guó)家和民族的興衰，充分發(fā)掘智力的潛能和探索行之有效的教學(xué)方法更顯重要。

提高學(xué)生對(duì)概念理解的準(zhǔn)確性，消除學(xué)生對(duì)概念的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，筆者通過(guò)深入的研究和分析，根據(jù)自己的調(diào)查、研究結(jié)果及多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并參考一些教育學(xué)家和心理學(xué)家的理論、經(jīng)驗(yàn)、觀點(diǎn)，對(duì)克服以上兩種致錯(cuò)因素，如何改進(jìn)物理教學(xué)提出一些方法和措施。

1.教學(xué)前調(diào)查測(cè)試

建構(gòu)理論認(rèn)為，學(xué)生走進(jìn)教室時(shí)，已積累了很多經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)不能無(wú)視學(xué)生的這些經(jīng)驗(yàn)。教學(xué)就是要增進(jìn)學(xué)生、師生間的合作，使知識(shí)的理解正確，且更豐富、更全面。所以，了解學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)就顯得十分重要。

教師在進(jìn)行某一學(xué)科的教學(xué)之前，例如在教力學(xué)或電學(xué)之前，應(yīng)設(shè)計(jì)一套測(cè)試題，了解學(xué)生對(duì)該學(xué)科掌握概念的情況，即弄清學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，只有這樣才能貫徹因材施教的基本教學(xué)原則，在此基礎(chǔ)上再考慮教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及教學(xué)方法和手段。

2.采用歷史與邏輯相結(jié)合的方法

物理教學(xué)中，許多新的理論是不能運(yùn)用邏輯推理的方法從舊的理論中直接推演出來(lái)的。若在教學(xué)中單純地采用邏輯的方法會(huì)使新理論的引入遇到困難，形成邏輯上與學(xué)生思想上的斷裂層。前面講到的前攝抑制現(xiàn)象最為典型的例子是：已有的牛頓的經(jīng)典力學(xué)知識(shí)嚴(yán)重地抑制了量子理論和相對(duì)論的學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)。量子理論和相對(duì)論這兩大理論是二十世紀(jì)誕生的具有劃時(shí)代意義革命性理論，關(guān)于高速宏觀領(lǐng)域的相對(duì)論拋棄了經(jīng)典的絕對(duì)時(shí)空觀及其伽利略變換，擺脫了傳統(tǒng)觀念的束縛，以嚴(yán)密科學(xué)的分析揭示了時(shí)間和空間的相對(duì)性和時(shí)空的統(tǒng)一性。關(guān)于微觀領(lǐng)域的量子理論，與相對(duì)論一樣沖破了經(jīng)典理論的思想，1900年普朗克提出量子概念，經(jīng)愛(ài)因斯坦、波爾、德布羅意、玻恩、海森堡、薛定諤、狄拉克等許多物理大師的創(chuàng)新努力，已與相對(duì)論一起成為二十世紀(jì)現(xiàn)代物理的兩大理論基礎(chǔ)。從經(jīng)典到現(xiàn)代的這一發(fā)展是物理學(xué)理論的一次飛躍，也是一次觀念的革命。因此，在講述這兩大理論時(shí)，首先就應(yīng)考慮歷史的方法。在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，除了邏輯外，還有情感之類的人文因素包容在人的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，并能對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)產(chǎn)生影響。物理教學(xué)中單純的邏輯內(nèi)容會(huì)使學(xué)生、特別是非物理專業(yè)的學(xué)生感到枯燥乏味。在教師的教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)注意到歷史方法具有使學(xué)生感興趣的人文因素這一特性。恰當(dāng)?shù)剡x擇一些物理學(xué)史資料穿插在教學(xué)內(nèi)容中，激起學(xué)生對(duì)物理學(xué)的熱情，提高學(xué)習(xí)的積極性。介紹理論建立時(shí)的歷史背景及該理論在歷史上對(duì)科學(xué)技術(shù)和人類文明所起的作用都很容易培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的興趣和感情。另一方面，創(chuàng)造力的獲得有賴于創(chuàng)造思維的形成，但創(chuàng)造性思維往往是非邏輯的思維。愛(ài)因斯坦曾說(shuō)過(guò)“沒(méi)有一個(gè)概念能夠創(chuàng)造性思維無(wú)歧義地從實(shí)驗(yàn)中邏輯地推導(dǎo)出來(lái)?！眲?chuàng)造性思維與人文科學(xué)的思維方式——發(fā)散思維有相通之處。歷史的方法恰好可以彌補(bǔ)理科學(xué)生缺乏思維訓(xùn)練的不足。恰到好處地運(yùn)用歷史方法與邏輯方法的結(jié)合，在很大程度上可以消除經(jīng)典理論對(duì)相對(duì)論及量子理論的前攝抑制現(xiàn)象。

3.采用比較的方法

在講新概念時(shí)，注意材料上提供充分的變式[3]。既要有肯定例證的例子，也要有否定例證的例子。概念的肯定例證傳遞了最有利于概括的關(guān)鍵信息，否定例證則傳遞了最有利于辨別的信息[4]。這樣有利于學(xué)生對(duì)概念的外延范圍有一個(gè)全面、清晰的認(rèn)識(shí)。為了防止這兩種致錯(cuò)因素的影響，在講授內(nèi)容相近的知識(shí)時(shí)，要采用比較教學(xué)法。把相近部分內(nèi)容放在一起加以比較，有比較才有鑒別。通過(guò)加深這兩部分內(nèi)容的理解，弄清它們的差別。另外，可以采用開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的方式，例如倒攝抑制導(dǎo)致的牛頓環(huán)對(duì)前面已學(xué)過(guò)的等傾干涉條紋的抑制?？勺寣W(xué)生對(duì)比進(jìn)行這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察、比較兩者的區(qū)別，可使學(xué)生的思維會(huì)更具靈活性、開(kāi)放性，這樣兩者的差別在理論上和圖象上認(rèn)識(shí)更清晰。

四、結(jié)束語(yǔ)

物理學(xué)是理工科學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。根據(jù)認(rèn)知學(xué)派的理論，學(xué)生掌握的物理概念正確與否對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)有重要影響。在學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的過(guò)程中，有許多因素會(huì)影響學(xué)生形成正確的物理概念。本文分析了兩種典型的心理因素即‘前攝抑制’與‘倒攝抑制’對(duì)學(xué)生形成正確物理概念的影響，并結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)例舉了一些容易受這兩種心理因素影響的實(shí)例，同時(shí)也探討了一些解決上述問(wèn)題的教學(xué)方法。

[1] 朱文彬，趙淑文主編. 《 高等教育心理學(xué) 》. 北京：首都師范大學(xué)出版社， 2007

[2] 宋書文等.《心理學(xué)詞典》. 廣西：廣西人民出版社， 1984

[3] 潘菽主編.《教育心理學(xué)》.北京：人民教育出版社1981

[4] 邵瑞珍等.《教育心理學(xué)》.學(xué)與教的原理.上海：上海教育出版社

The Proactive Inhibition and the Retroactive Inhibition A ffect the Formation of the Concept of the Right in Physics Teaching

Liang Li-ping

（College of Science, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China）

The paper analyses the influences of two kinds of the typical psychological factors, i.e. the proactive inhibition and the retroactive inhibition, on the formation of the concept of students. Several examples are given with a combination of the author’s teaching experience. As a result, teaching methods are presented and discussed to solve the problems.

proactive inhibition, retroactive inhibition, method in physics education

上海市教育委員會(huì)《大學(xué)物理》重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目。

上海理工大學(xué)《大學(xué)物理》優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目。