奧蘇貝爾認知同化學習理論在高中物理概念學習中的應用

摘要: 奧蘇貝爾的認知同化學習理論及意義學習使我們對傳統的接受學習有了更新的認識。他對概念學習的闡述及先行組織者策略在高中物理概念學習中的引入和應用，有助于學生對概念的學習更清晰有效，從而達到意義學習的目的。

關鍵詞: 奧蘇貝爾認知同化理論意義學習概念學習先行組織者

近年來我國的教學改革如火如荼，引入了許多當代國外的學習理論，如結構主義學習理論和建構主義學習理論。它們都強調學生的主動性、積極性，認為學生不是被動的知識接受者，而是主動的信息加工者，從而學生自己參與到對學科知識的發現探索和問題解決的過程中去。這對我們中國傳統的教學模式確實是一個很大的沖擊和革新，也促進了學生智力的發展和能力的提高。但是這樣的教學模式也存在片面性，在本土化的過程中也面臨了許多的問題，特別是對于高中這樣面對高考巨大壓力，而且在短時間內要學習大量知識的學習階段，結構主義與建構主義等學習理論因為要花費大量時間，從而不大可能作為主要的課堂教學模式，而受到百般批判的接受學習或“灌輸”學習仍然占據著課堂教學的主體地位。

一、奧蘇貝爾的認知同化學習理論

奧蘇貝爾的學習理論在近年來受到了越來越多的關注。奧蘇貝爾利用意義學習概念對傳統的接受學習進行了深入分析與革新，認為接受學習不一定是無意義的機械學習，當接受學習使得新知識與原有知識發生同化時，接受學習也可以成為一種意義學習，學校主要應采用意義接受學習，尤其是意義言語接受學習(Ausubel，1977)。因此，奧蘇貝爾的理論似乎更可能與我國的高中教學發生有效的“接軌”。

奧蘇貝爾認為，同化是意義學習的心理機制。同化理論的核心是:學生習得新信息，主要取決于他們認知結構中已有的有關概念;意義學習是通過新信息與學生認知結構中已有的有關概念相互作用才得以發生的，這種相互作用的結果是新舊知識的意義的同化。

奧蘇貝爾的意義學習分為表征學習、概念學習、命題學習和發現學習。概念學習和命題學習是課程教學中的主要教學形式。

奧蘇貝爾所說的概念學習分成形成概念與學習概念名稱兩個過程。在中學的學習階段，學生所獲得的概念的意義大多不是通過直接經驗，而主要是通過教材和教師對概念意義的定義獲得的，定義為學生提供了概念的關鍵屬性。奧蘇貝爾特別指出概念意義的學習和概念名稱的學習是不同的。因為常有這樣的情形:學生只記住了概念的名稱，卻搞不清概念的意義和內涵。對概念的定義常用命題的形式，奧蘇貝爾認為，新學習的命題與學生已有的命題存在著上位關系、下位關系及組合關系。其中，上位關系指要學習的內容包攝性較廣，可以把一系列原有的概念從屬于其下;下位關系指新學習的內容從屬于學生認知結構中已有的、包攝性較廣的概念;組合關系則指不屬于上位關系也不屬于下位關系的情況。奧蘇貝爾對命題學習中的上位關系、下位關系和組合關系的描述，為概念的教學提供了更清晰有效的引導，使得概念教學具體化了，教師可以根據他提出的概念學習的模式進行各種嘗試。

在高中的學習階段，由于教材的編寫或由于教師在教授過程中可能忽視了各概念之間的不同包含性及相關性的關系，或者忽視了學生在學習新概念時是否已有了相關的概念作為基礎或清晰的固定點，可以使得新概念的學習與原有的概念發生同化，從而使得學生在接受新概念時可能不是通過意義學習接受，而是通過機械學習接受。這樣不僅影響了教學效果，而且加重了學生的學習和記憶負擔，往往使得學生對各概念間的區別含糊不清，從而對進一步的物理學習造成了困難。而奧蘇貝爾提出的先行組織者策略可以在某種程度上解決這個問題。

奧蘇貝爾認為，促進學習和防止干擾的最有效的策略，是利用適當相關的和包攝性較廣的、最清晰和最穩定的引導性材料，這種引導性材料就是所謂的組織者。由于這些組織者通常是在呈現教學內容之前介紹的，目的在于用它們來幫助確立意義學習的心向，因此又被稱為先行組織者。組織者的主要功能是在學生能夠學習有意義的新內容之前，在他們已經知道的和需要知道的知識之間架設起橋梁。

奧蘇貝爾還區分了兩類組織者:一類是說明性組織者，用于提供適當的類屬者，它們與新的學習內容提供一種上位關系。另一類是比較性組織者，既可用于新觀念與認知結構中基本類似概念的整合，又可用于增加本質不同而貌似相同的新舊概念之間的可辨別性。

二、奧蘇貝爾的認知同化學習理論在高中物理概念學習教學實踐中的應用

下面就奧蘇貝爾的先行組織者策略在高中物理概念學習教學實踐中的應用舉一例說明。

案例:新課標高中物理課本選修3—4十三章:光的概念

教學設計及分析:

1.機械波概念的描述及它的主要性質

(1)介質:聲波、水波及教學中經常演示的繩子上的波動都屬于機械波。其中，空氣、水及繩子等波借以傳播的物質，叫做介質。

(2)成因或定義:組成介質的質點之間有相互作用，一個質點的振動會引起相鄰質點的振動，機械振動在介質中傳播，形成了機械波。

(3)橫波和縱波:質點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波叫做橫波，如繩子上的波動。質點的振動方向與波的傳播方向在同一條直線上的波叫做縱波，如聲波。

(4)性質或現象:機械波可觀察到反射、折射、衍射和干涉等現象。

在十二章中已經描述了機械波的概念，因此學生對機械波已經有了比較清楚的看見，在此首先對機械波的概念及性質再次描述，一方面可以作為對上一章內容的總結，另一方面可以作為這一章馬上要學習的光的概念的一個比較性的先行組織者。

2.光到底是什么

第十三章的前言部分，簡介了物理學史上對光的性質的探討，最終確立了光既有波動性，又有粒子性的波粒二象性。而本章主要從光的波動性方面對光的概念進行探討。

3.光的波動性

(1)介質:不同于機械波，光的傳播不需要介質。(此處可以引入物理學史上關于此問題的爭論、以太問題和邁克爾遜干涉實驗，或者讓學生課下查閱相關資料。)

注:此處內容教材沒有涉及，但作為與機械波的比較引入。

(2)成因或定義:前言部分已經提到光也是一種電磁波。變化的電場產生磁場，變化的磁場產生電場，變化的磁場和變化的電場交替產生，由近及遠向周圍傳播，從而形成了電磁波。(此處提前引入十四章的關于電磁波的內容，只是讓學生先有個印象，以期與機械波的成因有個比較。)

(3)橫波:根據麥克斯韋的電磁場理論，電磁波中的電場強度與磁場強度相互垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波，從而光波也是橫波。

(4)性質或現象:光波與機械波一樣，也具有反射、折射、干涉、衍射現象。特別是1801年的楊氏干涉實驗第一次證明了光是一種波。(這些是以后要重點學習的內容。)

此處對光的波動性的描述，是作為與機械波這個先行組織者比較的基礎上引入的，特別是前三個性質是對課本內容的外延與提前引入。這樣的比較可使學生對于光的波動性有較全面的了解，也可使學生看到光波與機械波不同與共同之處，從而使得這兩個概念在學生頭腦中不至于混淆的同時，對這兩個概念都有較清晰穩定的看見。

4.波動的概念

機械波和光波同屬于波動。

波動的概念:一種周期性振動的傳播，同時伴隨有能量的傳播。對于機械波，它的周期性振動是機械振動，對于光波，它的周期性振動是電磁振動。

波動都具有周期T與波速v。

奧蘇貝爾進一步發展了先行組織者的概念，指出，組織者既可以在學習材料之前呈現，又可以在學習材料之后呈現。波動的概念在此作為一個說明性的組織者，對機械波和光波的概念是一個上位關系，是包攝性更廣的概念，在機械波和光波的概念之后提出，從而更加深了我們對機械波和光波的認識。

以上是奧蘇貝爾的認知同化學習理論及先行組織者策略在高中物理概念學習中的一個應用。

物理概念可以說是物理科學的基石，而對物理概念的清楚認識將有利于我們對物理理論框架的整體建構。通過奧蘇貝爾理論在教學實踐中的應用，我們可以使得學生對物理概念在頭腦中形成更清晰穩固的聯結，概念之間也可形成脈絡清晰又不至于彼此混淆的知識框架與網絡，從而對學生進一步的物理學習奠定了良好的基礎，使得學生可以有意義、有興味地進行更深入的物理學習。

參考文獻:

[1]施良方.學習論.北京:人民教育出版社，2001.

[2]張大昌.普通高中課程標準實驗教科書.物理.選修3—4.人民教育出版社，2005.