格式塔學(xué)習(xí)原理在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用模式

卜令蘇 郭懷中

(安徽師范大學(xué)物電學(xué)院 安徽 蕪湖 241000)

1 引言

物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為本的科學(xué).中學(xué)物理課程改革要求我們更加重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，要求學(xué)生深刻理解和體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究的本質(zhì)特征和物理思想，同時(shí)要努力避免探究的形式化.苛勒(W.Khler)*格式塔心理學(xué)(或完形心理學(xué))，是現(xiàn)代心理學(xué)流派之一.20世紀(jì)初出現(xiàn)于德國(guó).其代表人物為苛勒、韋特海墨等.是格式塔心理學(xué)派頓悟說(shuō)學(xué)習(xí)原理的主要?jiǎng)?chuàng)立者.他指出，學(xué)習(xí)結(jié)果(解決問(wèn)題)受制于整個(gè)學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)者在各部分之間所發(fā)現(xiàn)的關(guān)系.學(xué)習(xí)就是依托此關(guān)系重建知覺(jué)場(chǎng)的過(guò)程；這一過(guò)程的關(guān)鍵是頓悟，即在學(xué)習(xí)者意識(shí)中突然出現(xiàn)一個(gè)包含著能達(dá)到預(yù)期的整個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的手段在內(nèi)的新“格式塔”(德文Geslalt,意為完整結(jié)構(gòu)).學(xué)習(xí)者需要一個(gè)完全開(kāi)放的情境，否則只能不斷嘗試錯(cuò)誤的行為，教育者必須使學(xué)習(xí)者在引起頓悟之前看到問(wèn)題的各個(gè)部分之間的關(guān)系[1].格式塔心理學(xué)的頓悟說(shuō)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的認(rèn)知過(guò)程研究，重視學(xué)生的主觀能動(dòng)性和目的性.反對(duì)機(jī)械的、盲目的學(xué)習(xí)觀點(diǎn)，對(duì)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知興趣和問(wèn)題意識(shí)，使學(xué)生在積極主動(dòng)的心向指引下進(jìn)行學(xué)習(xí)有著重要的作用.因此，將格式塔學(xué)習(xí)原理運(yùn)用到中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中能夠提高學(xué)生探究的主觀能動(dòng)性，有效地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng).

2 應(yīng)用實(shí)例與實(shí)驗(yàn)過(guò)程模式研究

格式塔學(xué)習(xí)原理只適用于中學(xué)物理教科書(shū)中的部分實(shí)驗(yàn).該原理運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)時(shí)有些特別的要求，其實(shí)驗(yàn)過(guò)程也存在一定的模式.我們先分析格式塔學(xué)習(xí)原理應(yīng)用于中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的兩個(gè)實(shí)例.

2.1 格式塔學(xué)習(xí)原理在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

(1)實(shí)驗(yàn)及主要過(guò)程

該實(shí)驗(yàn)是人教版義務(wù)教育中學(xué)物理教科書(shū)“光現(xiàn)象”一章中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)探究的主要過(guò)程：

1)復(fù)習(xí)引入.復(fù)習(xí)小孔成像、凸透鏡的光心和主光軸等概念.

2)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境.讓學(xué)生用放大鏡觀察課本或其他物體，教師手持點(diǎn)燃的蠟燭和凸透鏡，引導(dǎo)學(xué)生觀察所成的像的大小、正立、倒立等現(xiàn)象.教師提出：“關(guān)于凸透鏡成像的這些現(xiàn)象，你能提出什么問(wèn)題需要解決？”并對(duì)學(xué)生提出的一些問(wèn)題給于肯定，總結(jié)出實(shí)驗(yàn)探究的主要問(wèn)題：“物體通過(guò)凸透鏡成像的大小、倒正等跟什么因素有關(guān)？凸透鏡成像的規(guī)律是什么？”

3)猜想與假設(shè).

學(xué)生甲：像的大小可能跟物體到凸透鏡的距離有關(guān)，因?yàn)椤靶】壮上瘛彪m然是光沿直線傳播形成的，但是所成的也是像，且像的大小與物體和小孔的距離有關(guān).

學(xué)生乙：像的大小可能跟距離有關(guān)，因?yàn)橛^察到照相時(shí)物體到鏡頭的距離就比鏡頭到像的距離要大.

4)制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)環(huán)境充分開(kāi)放，有凸透鏡、蠟燭和光具座等供學(xué)生選用.

5)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)收集.實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生會(huì)有發(fā)現(xiàn)規(guī)律時(shí)的興奮表現(xiàn)，教師要督促其做好記錄并繼續(xù)探究.在發(fā)現(xiàn)大部分實(shí)驗(yàn)組都找到“一倍焦距”、“二倍焦距”兩個(gè)臨界距離，找到成像大小、倒正和虛實(shí)的影響因素時(shí)，繼續(xù)提出問(wèn)題：“像和像距的大小跟物距是怎樣的關(guān)系？”

學(xué)生進(jìn)一步探究，找到問(wèn)題的答案.接著同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果進(jìn)行分析與論證，對(duì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程進(jìn)行評(píng)估、交流與合作,完成實(shí)驗(yàn)探究的全過(guò)程.實(shí)驗(yàn)結(jié)束，學(xué)生收獲了問(wèn)題解決后的成功喜悅，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)探究的問(wèn)題意識(shí)和樂(lè)趣.

(2)實(shí)驗(yàn)分析

1)格式塔具有自我組織和自我完善的功能.當(dāng)某一事物呈現(xiàn)在我們面前時(shí)，內(nèi)心就有一個(gè)格式塔與之對(duì)應(yīng)，當(dāng)內(nèi)心的格式塔與客觀事物不符時(shí)，格式塔就會(huì)出現(xiàn)“缺陷”;這時(shí)格式塔就會(huì)表現(xiàn)出彌補(bǔ)自身缺陷的活動(dòng)傾向，活動(dòng)的結(jié)果使格式塔達(dá)到自我完善(Gestalt).基于這種觀點(diǎn)的心理學(xué)家認(rèn)為，學(xué)習(xí)過(guò)程就是面對(duì)當(dāng)前的問(wèn)題情景，在內(nèi)心經(jīng)過(guò)積極的組織，從而形成一個(gè)格式塔的過(guò)程.學(xué)生用放大鏡觀察物體和教師手持蠟燭演示現(xiàn)象，以及凸透鏡成像的眾多現(xiàn)象在學(xué)生心里是一個(gè)比較混亂的整體印象，這個(gè)格式塔顯然存在著“缺陷”，使得學(xué)生有探究的興趣和意向去完善心中的格式塔.打破舊有的格式塔，形成新的格式塔就是創(chuàng)造性思維.

2)格式塔頓悟?qū)W習(xí)的核心是要把握事物的本質(zhì);若學(xué)習(xí)者不能察看到問(wèn)題完全開(kāi)放的情景，就只能不斷嘗試錯(cuò)誤的行為，教育者必須使學(xué)生在引起頓悟之前能看到問(wèn)題各個(gè)部分之間的聯(lián)系.在上述實(shí)驗(yàn)中，“物體”、“凸透鏡”、“物體所成的像的大小、倒正”和“距離”(包括小孔成像的大小問(wèn)題)等要素以及它們之間的聯(lián)系作為整體呈現(xiàn)在學(xué)習(xí)者面前，還包括實(shí)驗(yàn)室的儀器配置等要素,都屬于學(xué)習(xí)者頓悟前的開(kāi)放性情境因素.實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生會(huì)很快找到“解決問(wèn)題”的關(guān)鍵因素.而有些同學(xué)則是在看到“光具座”這個(gè)實(shí)驗(yàn)器具后突然領(lǐng)悟到“距離”可能是解決問(wèn)題的突破點(diǎn).

3)格式塔心理學(xué)強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)和行為的整體性，強(qiáng)調(diào)人的知覺(jué)的完整性和組織性;反對(duì)“元素主義”，反對(duì)行為主義心理學(xué)的“刺激-反應(yīng)”公式.韋特海默(M.Wertheimer)曾明確指出：“格式塔理論的基本公式可表示如下：整體的行為不是由個(gè)體的元素決定的，相反，部分過(guò)程本身倒是由整體的固有本質(zhì)所決定.”整體具有整體新的意義，具有超幾何的性質(zhì).在上述實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過(guò)探究發(fā)現(xiàn)了不同物距下像的大小、倒正和虛實(shí)的變化，找到了變化的臨界點(diǎn)，這些是“凸透鏡成像規(guī)律”的部分過(guò)程.而由這些部分過(guò)程組成的“整體”具有著超出部分總和的內(nèi)容.在學(xué)生繼續(xù)完成“像和像距的大小跟物距是怎樣的關(guān)系”后，我們便得到了“凸透鏡成像規(guī)律”中動(dòng)態(tài)規(guī)律的內(nèi)容：“物距減小時(shí)，像和像距都增大.”

4)格式塔心理學(xué)的頓悟說(shuō)強(qiáng)調(diào)認(rèn)知過(guò)程研究，并重視學(xué)習(xí)者的主觀能動(dòng)性和目的性，反對(duì)機(jī)械的、盲目的學(xué)習(xí)觀點(diǎn).對(duì)“凸透鏡成像規(guī)律”的教學(xué)，我們通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)探究的方法去理解知識(shí)，相比于單純強(qiáng)調(diào)對(duì)規(guī)律的記憶、練習(xí)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性和科學(xué)素養(yǎng)的效果會(huì)好很多.

2.2 格式塔學(xué)習(xí)原理在楞次定律實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

楞次定律實(shí)驗(yàn)是高中物理電磁感應(yīng)章節(jié)中的一個(gè)重要電磁實(shí)驗(yàn).該實(shí)驗(yàn)整體性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)的規(guī)律可用巧妙的語(yǔ)言表述，定律中蘊(yùn)含著能量守恒的概念，實(shí)驗(yàn)時(shí)易于創(chuàng)造開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)情境.

(1)實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)計(jì)和過(guò)程如下

1)問(wèn)題引入.電磁感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，不同情況產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是不同的.那么，感應(yīng)電流的方向由哪些因素決定？遵循什么規(guī)律？

圖1

2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).圖1是某位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)草圖.條形磁鐵在線圈內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，無(wú)非是N極或S極插入、N極或S極抽出4種情況，不會(huì)產(chǎn)生遺漏.我們?cè)O(shè)法根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄說(shuō)出感應(yīng)電流的方向跟線圈內(nèi)磁通量的變化關(guān)系.通過(guò)“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)”既跟感應(yīng)電流方向有聯(lián)系，又跟引起磁通量變化的磁場(chǎng)有聯(lián)系的物理量作為“中介”來(lái)表述這種變化關(guān)系.

3)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄.幾幅圖標(biāo)出了感應(yīng)電流的方向，根據(jù)右手螺旋定則判定感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向.

4)小結(jié)：分析、論證、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并概括成一句話表述出楞次定律[2].

(2)實(shí)驗(yàn)分析

1)苛勒通過(guò)黑猩猩學(xué)習(xí)本領(lǐng)實(shí)驗(yàn)的研究，認(rèn)為問(wèn)題解決是對(duì)整個(gè)情境概覽之后產(chǎn)生的，是作為一個(gè)整體的連續(xù)性過(guò)程.格式塔心理學(xué)是把直接經(jīng)驗(yàn)和行為作為自己的研究對(duì)象.學(xué)生在探究了電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件以后，對(duì)電磁感應(yīng)中感生電流的產(chǎn)生條件、閉合電路的磁通量變化以及感生電流自身產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向和磁通量變化都有了一些直接的經(jīng)驗(yàn).有了對(duì)這些經(jīng)驗(yàn)的概覽以后，格式塔就會(huì)有彌補(bǔ)“缺陷”的活動(dòng)傾向，尋求解決“感生電流方向規(guī)律性的”問(wèn)題意識(shí)，謀求建立新的格式塔.

2)感應(yīng)電流磁場(chǎng)的發(fā)現(xiàn)可以認(rèn)為是頓悟的過(guò)程，是在完全開(kāi)放的環(huán)境中看到了問(wèn)題各個(gè)部分之間的關(guān)系；在學(xué)生意識(shí)中突然出現(xiàn)一個(gè)包含能夠達(dá)到預(yù)期目的的整個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的手段在內(nèi)的新的格式塔，進(jìn)而重建了知覺(jué)場(chǎng).

3)“整體比它的各個(gè)部分的總和多”.我們來(lái)看楞次定律，從表面上看其表述相當(dāng)簡(jiǎn)單，然而它蘊(yùn)含有能量守恒的概念.楞次定律發(fā)表于1834年，11年后，焦耳才第一次指出了功與熱的等價(jià)性，而亥姆霍茲發(fā)表關(guān)于能量守恒的著名論文時(shí)是1847年.因?yàn)榧偃绺猩娏餮刂兄谑└凶饔玫姆较颍敲达@然就可以設(shè)計(jì)出違背能量守恒原理的實(shí)驗(yàn)來(lái)[3].對(duì)于感生電流方向規(guī)律的探究，有效地避免了機(jī)械的學(xué)習(xí)，體現(xiàn)了對(duì)學(xué)習(xí)者主觀能動(dòng)性和目的性的重視，促進(jìn)了學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性思維的延展.

2.3 實(shí)驗(yàn)要求和過(guò)程模式

通過(guò)對(duì)上述兩個(gè)實(shí)例的分析，我們初步歸結(jié)出格式塔學(xué)習(xí)原理應(yīng)用于中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)的一些要求和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的模式.

(1)實(shí)驗(yàn)要求

實(shí)驗(yàn)問(wèn)題要明確，能夠完整展現(xiàn).實(shí)驗(yàn)要素要清晰,整體性強(qiáng),并且實(shí)驗(yàn)環(huán)境具備開(kāi)放性.

(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程模式

1)創(chuàng)設(shè)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)情境促發(fā)學(xué)習(xí)者內(nèi)心呈現(xiàn)一個(gè)有“缺陷”的格式塔，使得學(xué)習(xí)者內(nèi)心自發(fā)地“提出問(wèn)題”并產(chǎn)生尋找解決問(wèn)題，彌補(bǔ)“缺陷”的強(qiáng)烈愿望.

2)問(wèn)題要放在一個(gè)完全開(kāi)放的情境中去，使得學(xué)習(xí)者在引起頓悟之前能夠看到問(wèn)題各個(gè)部分之間的聯(lián)系，從而抓住事物的本質(zhì).

3)發(fā)揮學(xué)習(xí)者主觀能動(dòng)性和目的性，使其自覺(jué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施，體驗(yàn)認(rèn)知過(guò)程，拓展學(xué)習(xí)者的邏輯和創(chuàng)造性思維，避免機(jī)械地、盲目地學(xué)習(xí).

4)由于格式塔學(xué)習(xí)原理認(rèn)為整體不等于部分相加之和，具有超幾何的性質(zhì)，因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)必須有“問(wèn)題深化”的環(huán)節(jié)，以收獲更深層次的實(shí)驗(yàn)探究成果.整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程要注重完整性，既要求做到前后連貫又要求把握好實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn).

4 結(jié)語(yǔ)

格式塔學(xué)派將知覺(jué)的組織原則應(yīng)用于對(duì)學(xué)習(xí)和記憶問(wèn)題的研究之中，以全新的角度研究了頓悟、創(chuàng)造性思維和遷移等問(wèn)題，形成了頗具特色的學(xué)習(xí)理論.除了以上運(yùn)用的整體觀和完形結(jié)構(gòu)外，還有直覺(jué)觀、異質(zhì)同構(gòu)等理論,這些理論學(xué)習(xí)對(duì)促進(jìn)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)同樣也具有著借鑒和指導(dǎo)價(jià)值.

參考文獻(xiàn)

1 王文秀，汪穎梅，張炳岳. 格式塔學(xué)習(xí)原理與物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革.揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)，2000(12)：59～62

2 張大昌，普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·物理(選修3-2).北京：人民教育出版社，2006.9～10

3 M·H·沙摩斯著.史耀遠(yuǎn),等譯.物理史上的重要實(shí)驗(yàn).北京：科學(xué)出版社，1985.195