text: 第三讲 物理课程与教学的理论基础
  (Bloom. 1956)。
  按照行为主义的观点，最好将教学过程分为越来越细的教学步骤，内容的呈现顺序 仍然是学科的逻辑结构。
  从这个意义上来说，课程内容不是一个变量，所以内容同 "物理教学法"的发展没有太大的联系。
  加涅将学习任务分解为辨别、分类和反应序列。
  对课程设计的影响:将学习任务按照相对复杂性进行有序安排，简单的学习任务构成复杂学习任务的基础 另一种对物理教育产生更大影响的心理学理论是"皮亚杰主义"，即早期的建构主义，包括前面 提到的布鲁纳的观点。
  长期以来，皮亚杰关于具体运算和形式运算的观点对世界范围内的教学设计都起到了指导作用。
  皮亚杰的认知发展阶段论不仅影响了课程的设计(一些课程计划已明确采纳了皮亚杰学派的观点， 例如ASEP，1974)，还引发了大量对学生的认知发展水平与其他因素关系的定量研究(尤其在美国)。
  在英国，许多新开发出来的课程将阶段理论作为一种工具使用，以确定其中是否存在过高的要求，并同与学生年龄相关的能力建立联系。
  (Shayer Adey,1980,AdeyandShayer,1994) 这样一来，皮亚杰学派就使课程设计产生了一个重要的转变，由仅仅将课程内容作为课程开发起点转向还包括学生认知能力的发展这一方向上。
  从皮亚杰学派的观点 看，课程内容是一个结构变量，可以按照 "认知发展的逻辑"来设计顺序。
  后来，基于皮亚杰的推理模式开发了大量课程资源，作为科学课程中的干涉内容， 其目标不是主要针对改善科学学习，而更多地针对学生认知发展(Adey,Shayer Yates1989)。
  关于皮亚杰阶段理论的真正意义和作用仍然存在不同看法，而且在当代文献中很少 提到，但其中的建构主义思想发展至今， 仍然是当代西方科学教育领域的主流理论。
  "教学的建构主义"自70年代后期兴起，基于皮亚杰早期的工作。
  开展了大量关于"相异构想"的研究。
  起初，研究者们只是关注儿童与具体学习内容相关的推理 ，后来，研究范围扩展到了各种情景下 学生的概念，包括关于实验(Carey, et al. 教与学以及他们的认识论(Butler Songer Linn,1991)。
  "从理论上说，在这种"范式"中占主导地位的观点是"建构主义和概念转变理论"， 这种观点支持着两个研究方向。
  一方面，许多研究试图揭示概念转变的一般过程，并找出能实现这种转变的一般策 在物理教育研究中，学习物理内容本身成为主要的变量。
  研究者关注学生学习具体 物理内容的认知过程，试图揭示学生的概念发展过程和思维方式。
  学生学习物理的过程是一个概念转变的过程，而不是新信息的点滴积累 学生建立在经验基础上的原认知对于建构科学概念起着重要作用 教学设计首先要了解学生的相关前认知与科学概念的异同 认知具有生产性和创造性认知具有生产性和创造性 不仅仅是所存信息的重演不仅仅是所存信息的重演 学生的前认知对学习的影响光学: 对光的直线传播的认识:大约30%的学生认为光在任何情况下都沿直线传播;有近半数的学生知道或观察过光线发生偏折的现象，认为光从空气射入水中时，不沿直线传播。
  对平面镜成像的认识:只有不到50%的学生认为物像等大，而有约35%的人认为像比物小，另外还有少部分学生认为 像比物大，或者三种可能都存在。
  对于像物变化关系(如 物靠近平面镜，像大小的变化)，只有约10%的学生认为 像的大小一直不变，而82%的学生认为像越来越大，少部分学生认为像越变越小;对于像的位置，大多数学生认为 像在平面镜上或在平面镜里。
  此外，他们还将力的概念与惯性、能量等概念相混淆。
  对于电路构成，大部分学生认为两根导线才能使灯泡发光，但是，只有约22%的学生能够给出正确的解释，即认为两根导线是为了形成闭合回路;约有24%的学生认为电池有 正负极，所以需要两根导线连接，但没有明确指出为什么。
  物理教育研究者已经对学生在许多领域存在的物理教育研究者已经对学生在许多领域存在的困难做了研究 困难做了研究 运动学 动力学 热和温度压力 机械波 振动 电场 直流电路 电磁场 几何光学 物理光学 相对论 现代物理 量子力学 L.C. McDermott Redish,"ResourceLetter PER-1: Physics Education Research", Am. Phys.67 (~Oct. 1999). 在对前认知研究的基础上，1982年Posner等人提出了著名的概念转变模型(conceptual change model简称 CCM)(Posner，Strike，Hewson，Gertgoz， 1982)。
  现有概念的不满。
  (3)新概念的合理性(plausibility)。
  (4) 新概念的有效性(fruitfulness) 概念的可理解性、合理性、有效性之间密切相关，其严格程度逐级上升，人对概念 有一定的理解是看到概念的合理性的前提， 而看到概念的合理性又是意识到其有效性的前提。
  在提出概念转变模型的同时，Posner等人指出复杂的背景因素影响着学生的学习，他们把影响概念发展的个体的经验背景称为"概念生态"。
  在概念转变模型取得一定研究成果的同时，有研究者开始反思并对概念转变模型提出质疑和批评， 主要的观点概括起来大概有以下几点: (1)过于关注学习者前认知对知识建构的负面影响，忽视前认知中的积极成分。
  过于强调认知冲突的作用，而利用认知冲突的教学策略并不是非常有效，特别应该认识到，概念转变不是建立在 认知冲突基础上的概念取代(Smith, A.，Roschelle,J.，1993)。
  2)概念转变发生在复杂的教育、社会和文化背景下，会受到情绪、动机、态度等因素的影响，并且应该看到，概念转变也是一个社会建构的过程(Caravita，Halden， 1994;Driver, Asoko, Leach，Mortiner， 1994)。
  Pintrich等用"冷概念转变"来 指出概念转变模型用纯认知的观点来解释 概念转变过程的弊端(Pintrich (3)不要过于强调儿童日常经验中的核心信念对具体概念的限制,概念转变常常并不是 随核心信念的改变而整个地改头换面，而是一个一个地进行的(Duschl，Gitomer， 1991)。
  (4)概念转变并不一定是一步完成,它是一个渐进的过程,有时两种概念同时存在和使用 (Demaster，Good&Peeble，1996) Posner对最初提出的概念转变理论进行了修订，改变了过于强调纯认知 的观点，承认了动机等情感因素的重要性，扩展 了概念生态所应该包含的因素。
  在修改的理论中，他们还指出，前认知并不一定开始就存在于学习者头脑中，也可能是来自于教学，并且他们把前认知和将要建立的科学概念都 包含进了概念生态中，强调了概念生态的动态发展和各因素的相互作用(Strike, 与此同时，许多研究者都展开对概念转变的理论和实践研究，使概念转变理论不断的发展完善， 对科学学习的影响越来越深入。
  Vosniadou领导的研究小组开展了长期系统的研究，在沿袭Posner基本观点的基础上，提出了更为系统的理论模型，并在此基础上在科学领域进行进行了大量实证研究 (Vosniadou，1994，2003; Vosniadou，Brewer， 1992，1994)。
  Vosniadou认为有些概念很难改变，因为框架理论是以日常经验为基础，以多年的证据为依托的，从而形成相应的本体论和认识论，而概念是以本体论和认识论为根基的， 所以概念改变都会引发框架理论系统的变化。
  Vosniadou特别强调基本信念对具体概念的制约作用，她认为这个理论能够解决研究者对于概念 转变模型的质疑，并且大力倡导在数学学习领域 开展概念转变的研究(Vosniadou，Verschaffel， 2004)。
  概括起来说，Vosniadou强调学习者的前认知具有高度的内在一致性，她用"认知发展途径"来表达自己的理论，关注学习者对现象和事物的心理表征。
  这些心理表征是如何形成的，已有知识 会对这些心理表征产生怎样的影响，形成的心理 表征会如何影响新信息的获取等问题是 Vosniadou的研究重点关注的问题。
  针对这个问题， Chi等人提出了概念转变的本体类别的观点。
  其基本观点是各种概念分属不同的类别，一旦学习者把概念归于某个类别，那么这个概念也就同时具有了这个类别的特征。
  他们把概念分为三个大的类别:物质、过程和心理状态。
  每个类别又可以分成很多个小的类别， 各种概念就分属于各个小的类别。
  学习者的前认知和将要学习的科学概念，有可能属于同一个本体类别，也有可能分属不同的本体类别。
  同一类别内的概念转变比较容易，而不同本体类别间的转变会比较困难(Chi, Slotta deLeeuw，1994)。
  上述理论与Posner的概念转变模型是一脉相承的，都是基于对前认知认识的"一致观"。
  即认为学习者的前认知具有内在一致性，体现在两个方面. 一方面学习者的前认知与中世纪科学家的理论有相似性;另一方面，学习者在解释不同问题时候 会使用相似的心理模型。
  Tyson等将这一流派的理论进行了梳理，提出了多维解释模型，从知识论、本体论与社会/情意三个维度来解释学习者的概念改变(Tyson, Venville, Harrison,&Treagust，1997)。
  这并没有使这一流派的研究归于一统，而仍然呈现相互争鸣的格局。
  与上述观点正好相反，以DiSessa为代表的研究者的观点建立在前认知的"碎片观"的基础上。
  他们认为，人的日常经验并不像科学概念那样与某些基本原理紧密地联系在一起，而是以分散的初级的图式的形式存在，它们是对现实的表面的解释。
  错误概念是由特定的图式引起的，是局部的、孤立的，概念转变就是要使这些孤立的原始图式不再单独去解释相应的现象，而是与更复杂的知识 结构联系起来(DiSessa, 1993)。
  在过去的三十年中，由于研究工作的推进，已在有关学习的五个领域内产生了新的概 作为有关人类学习的新信息的积累成果，对"有效的学习是如何进展的"这一问题 的观点，已由"受益于勤奋练习"转变为 "学生对知识的理解与应用"。
  对于记忆的理解已经超出了简单的联想范畴;许多研究描述了知识及其内涵的结构。
  了解学习者如何形成信息的相连贯的结构，对于理解被组织的知识的本质时是极其有用的，而这种被组织的知识通常潜藏在有效的理解与思考之下。
  对专家学习的基础研究是影响当代学习理论最为重要的因素之一。
  学习理论现在可以解释学习者如何获取探求问题的技能，并将这些通用的策略应用于许多问题求解的情境。
  在学习解决问题的技能方面，初学者与在特定领域的专家之间，存在着明显区别。
  可以教会个人调节自己的行为，这些持续的活动使个人内、外部的行为的控制成为 可能。
  这些活动中包含如下策略:预测结果，计划，分配时间，为改进理解的自我解释， 注出错误便于领会，激活背景知识等。
  参与社会实践是学习的一项基本形式。
  学习环境的设计接受 学习 发现 学习 有意义 学习 机械 学习 主动 学习 被动 学习 探究式 学习 探究式学习是新一轮课程改革倡导的学习方式，其实质是注重学生的主体性，目的是实现各门课程的教学目标，适用于任何课程。
  物理课程中的探究式学习，实质是将科学的探究本质与促进学生发展的科学教育本质统一起来， 目的是促进学生科学素养的全面发展，而不是单纯地发现知识和培养技能。
  研究表明:学生在探究过程中可以更好地掌握知识和技能。
  在探究式学习过程中，学生的学习既有发现学习也有接受学习，例如:学生有时需要接受教师的指导和帮助，有时需要教师引入概念。
  探究式学习有多种方式，本质是在教师的指导和帮助下，学生用科学的研究方法研究问题，探索 自然的奥秘。
  物理概念的形成涉及到深层次的认知结构的变化 大量研究结果表明,探究式学习是学习物理的最好方式 学习物理是探究与建构统一的过程,是知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观 协调发展的过程 可以把物理内容分为物理事实、物理概念、物理模型、物理原理和定律、物理理论、 物理实验方法和技能 物理事实是客观存在的事物或发生的事件，是物理学研究的对象。
  认识物理事实是学生学习物理的基础。
  如水在一定温度下沸腾，磁铁吸引铁钉等。
  物理概念是通过对观察事实的抽象概括而形成的认识，可以包含大量的观察事实，具有一致性、 简约性和可预测性。
  如沸点、力、磁场、磁极等。
  物理概念具有层次结构，最上位的物理概念称为科学观念。
  如动能-机械能---能; 学习方式:在物理事实和前认知的基础上通过个体建构和群体建构形成，有时需要教师引入。
  概念的学习是循序渐进的，需要辨别不同概念和建立联系。
  模型是为了便于研究而构建的在本质方面类似于真实对象的代表物。
  可分为具体模型和抽象模型，前者如纸飞机、热气球、 原子结构模型等;后者如质点、点电荷、 光线、磁感线、理想气体、匀速直线运动、 匀变速直线运动等。
  中学物理包括大量的理想化模型，建立理想化模型是物理学的重要思想方法学生需要理解建立模型的基础和必要性，需要经历建立模型的过程，需要知道模型的适用条件，学会应用模型来解决问题。
  物理原理是对物理概念之间关系的概括性认识，如阿基米德原理。
  有些经过大量实验验证并且被普遍接受的原理称为定理或 定律，如自由落体定律，光的反射定律等。
  物理原理和规律是在物理概念、模型的基础上通过科学探究得出的。
  研究表明:学生可以通过探究建立具体关系，但达到概括性的认识需要教师指导和 帮助。
  物理理论是为了解释观察事实和进行预测而建立的一系列概念、假设和关系网络。
  如分子运动论。
  理论的建立包含着复杂的科学思维过程，不是一次探究的结果。