游娜

摘 要：物理概念是物理教學(xué)中的重點和難點，了解物理概念表征是以命題、表象、產(chǎn)生式、圖式等表征形式有助于更好的進(jìn)行物理概念教學(xué)。

關(guān)鍵詞：物理概念；表征；教學(xué)

物理概念是一些物理現(xiàn)象和物理過程的共同性質(zhì)和本質(zhì)特征在人們頭腦中的反映，同時也是一種抽象化的思維形式。物理概念是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，也是研究的熱點，取得了豐碩的研究成果。但已有的研究中，從物理概念表征角度進(jìn)行的研究還是非常少。概念表征的研究主要在數(shù)學(xué)學(xué)科中做的較深入，如研究“角”、“垂直”、“等腰三角形”、“函數(shù)”等概念的表征。然而，物理概念和數(shù)學(xué)、化學(xué)概念一樣是較為抽象的，要正確的理解和應(yīng)用一個物理概念，也要在頭腦中建立正確的概念表征，只有了解了概念是如何在學(xué)生頭腦表征的才能更好的進(jìn)行物理概念教學(xué)。因此，有必要對物理概念表征進(jìn)行更為細(xì)致的研究。從理論層面上探討學(xué)生在在物理概念學(xué)習(xí)中如何進(jìn)行概念表征，這對提高學(xué)習(xí)效率以及教學(xué)質(zhì)量具有較深遠(yuǎn)的意義。

現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為知識表征是指“信息在人腦記載和呈現(xiàn)方式?！倍碚鞯膬?nèi)容就是指在人腦的長時記憶中的信息。物理概念是特殊的知識表征，它指物理概念在人頭腦中的記載和呈現(xiàn)方式，其中物理概念就是表征的內(nèi)容。關(guān)于知識是如何進(jìn)行表征，這個問題有許多不同的觀點和看法，但總歸離不開是命題表征、表象表征、產(chǎn)生式表征、圖式表征 [1 ]。本文將依據(jù)現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)中知識表征的理論，對物理概念表征進(jìn)行分析和探討。

1 命題表征

學(xué)習(xí)物理概念關(guān)鍵是需要理解物理概念的本質(zhì)意義。一個概念的定義是以詞語組成的句子來反應(yīng)，典型表現(xiàn)為教材中對某一概念的具體定義。認(rèn)知心理學(xué)的研究表明，人腦的長時記憶是存儲對詞句的意義，而不是教材中標(biāo)準(zhǔn)定義的措辭 [2 ]。所以，學(xué)生對物理概念的定義的存儲并不是以詞語句子的形式來記載和呈現(xiàn)，而是其所表達(dá)的涵義。

認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，概念的意義在人腦中是以命題和命題網(wǎng)絡(luò)的方式表征的。命題指語詞表達(dá)意義的最小單元，它由兩個成分構(gòu)成：一個成分是關(guān)系，另一個成分是論題。論題多是由名詞、代詞表示（有時也可以用動詞和形容詞表示） [3 ] 例如，“物體做平拋運動”中的論題是“物體”和“平拋運動”，關(guān)系是“做”。而關(guān)系中大多是以動詞、形容詞、副詞表示，其對論題起到限制作用。一個命題就代表一種含義，一個簡單的句子中含有一個命題，也就表示一層意思。但用課本中物理概念的定義一般都是多個命題組成，這種就稱為一個命題網(wǎng)絡(luò)。例如：“初速度是水平方向的，如果物體只受重力的作用，這時物體做平拋運動。”表達(dá)了3個含義，包含有3個命題。即“物體做平拋運動”“物體只受重力的作用”“物體初速度是水平方向的”。這3個命題可以分別表示如圖1：

圖中一個圓圈表示一個命題，P1、P2、P3分別表示命題1、命題2、命題3。命題是組成概念的最小單位，其中用連線或箭頭表示命題中的論題及關(guān)系，節(jié)點表示每個命題單元，通過將多個命題連接起來就可以構(gòu)建一個命題網(wǎng)絡(luò)，最后形成了具有一定涵義的復(fù)雜句子。所以，上述例子中3個命題也可以構(gòu)成一個命題網(wǎng)絡(luò)，如圖2。

另外，人腦中存儲的知識信息并不是孤立的，而是聯(lián)系其他被存儲的信息形成特定的關(guān)系，并圍繞某一主題展開使得命題與命題之間發(fā)生相互聯(lián)系。在講解平拋運動這個概念時，會聯(lián)系到重力，速度兩個概念，所以這兩個概念會在學(xué)生頭腦中受到刺激，這種作用后學(xué)生會將與之相關(guān)的已存儲的原命題和剛剛學(xué)到的新命題同時存儲，便形成了網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。這種聯(lián)系也構(gòu)成了學(xué)生推理和解決問題的基礎(chǔ)。

2 表象表征

對概念不僅可以用語言來描述，還可以在頭腦中用相關(guān)的具體形象來呈現(xiàn)。許多心理學(xué)家認(rèn)為在人的長時記憶中有大量的想象知識是以表象形式來表征。雙編碼理論認(rèn)為，陳述性知識是以言語系統(tǒng)和表象系統(tǒng)來存儲信息，表象是記憶中事物的形象[ 3 ]。概念則是在表象基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，每一個具體概念幾乎都有一個相對穩(wěn)定的感性形象，稱為概念的表象原型，否則概念就是空洞的。的確如此，物理概念中有很多概念用命題表征會比較繁瑣，而是更多的利用概念的實例或概念的情景來描述概念。如，慣性、力的圖示、光的折射、電場線、溫度等。那么這些概念的表征比較容易用表象來表征。表象是外界事物的空間的連續(xù)的信息在人腦中的表征的貯存。如，慣性指物體保持原有運動狀態(tài)不變的一種性質(zhì)，與物體是否受力、受力的大小無關(guān)。用命題表征話則由“慣性是物體的固有屬性”“慣性具有保持原有運動狀態(tài)的性質(zhì)”“慣性與物體受力無關(guān)”等主要的幾個命題構(gòu)成。如果用表象表征則在學(xué)生頭腦中會有很多生活中慣性的場景，如汽車剎車、被絆倒向前傾、快跑一下很難停下來等場景?？梢?，對于同一概念會有多種表象表征。

對于物理概念的學(xué)習(xí)來說，表象不僅可以捕捉真實物理對象，還能夠?qū)σ恍┹^為抽象的概念的特性進(jìn)行感知。猶如，對電場、磁感概念的認(rèn)知，通過做實驗?zāi)M電場線和磁感線的分布規(guī)律，使得學(xué)生在頭腦中形成電場和磁場概念的表象。表象與命題相比有簡約性和便于記憶的特點，但表象表征更模糊、更概括，所以誤差較大。

3 產(chǎn)生式表征

當(dāng)我們要判斷某一運動是否為平拋運動時，光有平拋運動的定義命題表征是不能直接解決該問題的。這時認(rèn)為該概念是程序性知識，需要在頭腦中對其進(jìn)行分析判斷，這就是認(rèn)知心理學(xué)家所說的產(chǎn)生式表征系統(tǒng)。產(chǎn)生式指由于人經(jīng)過學(xué)習(xí)，其頭腦中儲存了一系列以如果/那么的形式表示的規(guī)則[ 3 ]。“判斷水平拋出的鉛球是否做平拋運動？”產(chǎn)生式系統(tǒng)表示如下表1：

由表1 可見， 第一個產(chǎn)生式的活動結(jié)果〔“激活”（回憶）判斷平拋運動的知識〕已成為第二個產(chǎn)生式的條件之一， 第二個產(chǎn)生式的活動結(jié)果（鉛球受力情況，看是否只受重力作用）又稱為第三個產(chǎn)生式的條件之一。同理，第三個產(chǎn)生式的結(jié)果為第四個產(chǎn)生式的條件之一。

產(chǎn)生式系統(tǒng)的形成是以相應(yīng)的知識為基礎(chǔ)的。如在第一個產(chǎn)生式 P1 中，條件是要激發(fā)判斷是否為平拋運動的知識，判斷平拋運動知識也是一個簡單的產(chǎn)生式，如表2。

如果學(xué)生沒能夠激發(fā)這些知識則不能將表中其他的產(chǎn)生式表述出來，也就不能判斷該物體是否做平拋運動。

從上述分析可以看出，概念的例子和非例子的判斷所用到的知識，概念應(yīng)用的條件化知識是以產(chǎn)生式（系統(tǒng)）表征的。物理概念的產(chǎn)生式的內(nèi)容，既可以借助于命題網(wǎng)絡(luò)組成，也可以由命題網(wǎng)絡(luò)和表征共同完成。如對于操作過平拋運動演示儀的人來判斷某一物體是否做平拋運動或平拋運動中的規(guī)律，那么這時用到的產(chǎn)生式系統(tǒng)中就有表象表征。練習(xí)是產(chǎn)生產(chǎn)生式系統(tǒng)的不可缺少的條件，所以在物理概念表征中少不了練習(xí)加以鞏固。

4 圖式表征

在現(xiàn)代心理學(xué)中認(rèn)為圖式是關(guān)于一類知識的信息組塊。它是認(rèn)知活動的基本構(gòu)件， 是經(jīng)過組織的知識，是最靈活的概念表征形式[ 3 ]。當(dāng)看到“慣性”這兩個字和遇到與“慣性”相關(guān)的現(xiàn)象時，就會對人腦中的記憶產(chǎn)生刺激，處于長時記憶中的一些東西就會受到激發(fā)。激活的是“慣性”概念的表象、命題網(wǎng)絡(luò)、產(chǎn)生式系統(tǒng)和與概念相關(guān)信息的表征，如概念的習(xí)得過程及相關(guān)的知識經(jīng)驗。頭腦中閃現(xiàn)公交車剎車時乘客身體向前傾的情景，想起了“慣性”是什么命題網(wǎng)絡(luò)，判斷某一現(xiàn)象產(chǎn)生能否歸屬于慣性的產(chǎn)生式系統(tǒng)，再現(xiàn)概念的習(xí)得過程和命題網(wǎng)絡(luò)等。

上述有關(guān)以“慣性”為主題的表象、產(chǎn)生式系統(tǒng)、命題網(wǎng)絡(luò)表征和各表征間關(guān)系的集合，就是“慣性”概念的圖式。所以，圖式是概念各種表征的一種有組織的整合。現(xiàn)代圖式理論的代表人物魯墨哈特提出了圖示的四個主要特點有：（1）圖式含有變量值；（2）圖式可以互相嵌套，按層級組織；（3）圖式能夠表征不同抽象水平的知識；（4）圖式表征的知識而不是定義[ 3 ]。例如，“平拋運動”概念的圖示，含有速度方向、受力情況的變量值，同時這個概念又有分層，平拋運動屬于拋體運動中，并囊嵌在“曲線運動”的圖示之中，另外還有助于推理，判斷什么是類平拋運動。

綜上所述，物理概念在人腦的表征方式有命題、表象、產(chǎn)生式、圖式等；物理概念在人腦中的表征內(nèi)容并非僅是相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)定義的措辭， 而是一種由多種成分組成的復(fù)合物。任何單一的簡單的表征，無法支撐起人們對概念的真正理解。因此，在進(jìn)行概念教學(xué)或?qū)W習(xí)中應(yīng)該盡量多種表征相結(jié)合，而不應(yīng)該只注重概念的標(biāo)準(zhǔn)意義，這樣不僅不利于記憶，還不得甚解。

參考文獻(xiàn)：

[1]張承芬.教育心理學(xué)[M].濟南：山東人民教育出版社，2000：121-156.

[2]瑞珍.教育心理學(xué)[M].上海：上海教育出版社，1997：64.

[3]韓仁生，李專銀.教育心理學(xué)[M].濟南：山東人民教育出版社，2008：115.