中图分类号:G633.7文献标识码:A
Middle School Physics Teaching Under Cognitive Learning Theory
ZHENG Ning, ZHOU Min
(Hu'nan Normal University, Changsha, Hu'nan 480081)
AbstractCognitive learning theory is a learning theory by studing of human cognitive process to explore learning rule. This paper through summarizes the main points of view of cognitive learning theory, analyzed the use of cognitive learning theory in high school physics teaching, aims to use its theories and ideas to provide new methods and strategies for the physics teaching.
Key wordscognitive learning; middle school physics; learning process
1 认知心理学相关
认知主义学习理论20世纪60年代兴起的认知心理学为基础,重点研究人的认知过程,认知包括感知觉、注意、记忆、思维和推理、问题解决等。①学习的过程是外界刺激和主体内部心理过程相互作用的结果。通过探究人的认知过程来启发教学。(1)感知觉。感觉是对客观事物个别属性的认识。知觉是直接作用于感觉器官的客观事物在人脑中的反映,是对事物的整体认识。②感知觉系统的目标之一就是识别并对新异刺激进行归类。(2)注意。注意是指人的心理活动对一定对象的指向和集中。注意的选择性、持续性、注意的转移、注意的分配是注意的重要特征。影响注意的因素有刺激的特点和任务的难度等。(3)记忆。记忆并不是孤立、静止存在的,它不可避免的与已有的知识相混合。记忆是贮存的,知识和信息以各种图式、概念或命题的形式存在于头脑中。但记忆又是时刻在重建的,根据环境对我们的需求,记忆系统会不断重新提取和建构相应的信息。(4)语言。如果我们定义语言的功能是表达某个事件,那么这个事件的基础就是概念。语言规则把各种概念组合起来,并且形成了一定范围内普遍认可的内涵和外延。(5)思维和推理。思维是人脑凭记忆和想象对客观现实概括的、间接的反映。语言的理解与表达、事理的分析与判断、问题的推理等都依赖于思维。逻辑推理的两个重要的部分是分析和抽象。
2 认知学习论在物理教学中的应用
2.1 物理学注重实验,是以实验为基础的学科
(1)在物理学中,各种概念、规律都是建立在坚实的实验基础之上的,因此要求学生具备一定的观察能力,要求学生通过敏锐的感知觉发现现象背后的本质和规律。观察和联想是最基础但却十分重要的能力。
(2)影响学生注意的因素包括学习内容的逻辑结构和重要程度,学生对学习内容的兴趣、熟悉程度等。③因此,要通过提高注意力来提高学习质量,必须使学生对所学内容保持高度注意。多媒体课件设计可以通过对学习材料的内容、形式等方面的设计保持学习者的注意,并在学习实践中不断发展学习者的注意能力。
2.2 物理学有严密、完整的理论体系,是一门基础学科
。概念、规律和方法作为学科的基础,要求学生识记并能够灵活运用。虽然许多规律、定律都是以数学形式表达,但并不能磨灭基本概念的重要性,仍然需要学生花费时间和精力促进长时记忆。
2.3 物理学传递方性质的知识,是一门注重实践的学科
物理学注重实验,从设计实验方案,观察实验现象,采集实验数据,分析实验结果,到最终得出实验结论整个过程中都体现着科学、严谨、求实的实验思维。概念的定义,规律的发现,理论的总结,在各个过程中都体现着逻辑和推理、分析和综合、演绎和归纳的思维过程。重视学生物理思维的培养有助于提高学生的学习能力。
2.4 物理学问题解决
问题解决应用在物理学中就是给学生设置一个问题,让学生按照一定的要求去解决这个问题。解决问题的过程,就是已有的知识经验迁移的过程,是学生的知识体系自我建构的过程。在具体的教学中,学生思考完成任务是十分重要的,但同时要培养学生协作学习的能力。
3 认知学习理论对中学物理教启发
3.1 认知学习理论中学习的过程(见图1)
加涅认为,学习是这样一个过程:环境中的刺激作用于学习者的感受器后进入到感觉登记器,开始进行瞬时记忆的保持过程;然后进入短时记忆系统,进行记忆的短时储存;然后再把信息转移到长时记忆里,完成信息的储存。当(下转第223页)(上接第201页)以后反应发生器需要这些信息时,就会从长时记忆系统中进行检索与提取;如果长时记忆系统中无法提供所需的原始信息时,则需要将长时记忆系统中的原始信息返回到短时记忆系统中,并重新进行编码组织,整合后的信息由短时记忆系统直接进入反应发生器。反应器对外在信息或重新编码的信息进行分析与综合之后,以此支配、调节效应活动的反应器,实现学习过程的流程。在学习的整个过程中,动机与执行控制两个系统始终发挥着调节、监督和控制的功能。
图1加涅的学习过程模式
根据以上分析,加涅确定出学习的八个阶段,即“动机(期待)――领会(注意:选择性知觉)――获得(编码)――保持(储存)――回忆(检索)――概括(迁移)――动作(反应)――反馈(强化)”。④并且每一个阶段都有它相应的心理状态,这从本质上体现了学习是内部状态和外部条件共同作用的结果。
3.2认知学习理论对中学物理教学的启发
。。
(2)形式多样,学生参与。多媒体的灵活性和很强的感官刺激性,再辅以教师的提问、互动等环节,可以有效促进学生动眼、动耳、动脑、动手、动口等多感官同时参与,多方面巩固学习效果,使学生由被动接受式学习转化为主动探究式学习。
(3)丰富内容,寓教于乐。多媒体的丰富性和趣味性,再加上教师独具魅力的风格教学,会激发学生的想象力。在课件中可以添加一些与所学知识紧密关联的生活现象,既可以扩大学生的视野,又能培养求真求实的科学精神。⑤
(4)培养能力,注重实践。课堂并不是单纯的传递知识,而是通过学习活动培养和提高学生的学习能力。要注意的是,提供给学生练习的机会要多,但如果超出一定数额,学生已经形成默认的习惯和套路,再多的练习,学生也不能获取新的知识,而只能成为一种自动化。
(5)及时反馈,合理评价。课堂时间短且教学内容多,这就要求教师对学生的表现及时合理的回馈和评价。评价可以引导教学朝积极的方向继续进行,可以激励和维持学生的学习动机,也可以对课堂的现存问题做出诊断,调节教与学。
注释
①J・H弗拉维尔,P・H米勒,S・A米勒.认知发展[M].上海:华东师范大学出版社,2002.
②Best J.B.认知心理学[M].北京:中国轻工业出版社,2005.
③贾玉红.从认知学习心理理论思考英语教学[J].工会论坛,2008.1:105.
关键词:生物信息学;医学;教育;建议
生物信息学(Bioinformatics)是一门发展迅速的生物学分支学科,由生物学、计算机学、信息管理学、应用数学及统计学等多门学科相互交叉而形成,本质是利用计算机技术解决生物学问题,通过信息的处理和整合实现发现和创新。;②生物系统和结构的建模;③与生物科学相关的计算机技术的应用,这个范围还在不断的扩增中[1]。医学生物信息学是指以医学研究和临床应用为中心开设的生物信息学,本文讨论的内容主要围绕医学生物信息学展开。近20年来,互联网、数据库和计算方法的发展,为生物信息学的研究提供了更为广泛和灵活的方法;多种模式生物基因组测序的完成,功能基因组、蛋白质组研究的开展,各种高通量生物实验技术快速发展为生物信息学,提供了更大研究空间的同时,也对海量的生物学数据进行有效地挖掘和整合提出了严峻的挑战;而以基础研究与临床医疗结合为宗旨的转化医学的兴起对衔接二者之间的桥梁———生物信息学,提供了广阔的应用空间。对生物信息学人才的热切需求,以及上述机遇和挑战导致了生物信息学专业在全世界的蓬勃发展。以美国为例,在1999年之前,全美只有6所大学设置有计算生物学与生物信息学专业,而到2002年,则有31所大学设置了计算生物学与生物信息学专业博士学位,其中有12所大学是在2001年~2002年之间设置的这门专业[1]。这些大学通常以生物学、生物统计学、计算机科学或者生物医学信息学为依托设置这门专业,不同大学对该专业学生的培养模式也有所不同。在我国,很多高等院校将生物信息学作为专业课程设立,医学高等院校也逐步将其作为基础课程或选修课设立。作为一门新生学科,生物信息学在大部分院校尚处于探索阶段,没有成熟完善的教育模式可以借鉴[2]。在这种情况下,来自前期已毕业学生和用人单位的反馈意见对生物信息学教育模式的总结提高具有重要意义。作为一名临床医师和医学研究人员,笔者深刻体会到在实际工作中,无论是自身合理应用生物信息学知识进行思考和设计,还是找到能够迅速融入并满足实验室研究和临床工作需求的生物信息学专业人才都不是一件容易的事情。。本文着重探讨信息技术在医学领域中的应用,侧重于医院信息管理和信息系统建设方面的医学信息学(Medical Informatics)不在本文讨论范围内。理想的医学生物信息学人才培养目标应该是这三类人的集合:①计算机专家,掌握计算机算法、计算机语言、软件、数据库结构和相关知识框架,以及硬件知识;②生物信息学专家,具有熟练应用计算机储存、处理、分析和整合相关生物信息的能力;。结合我国实际情况,想让临床医学专业学生或医学生物信息学专业学生同时完成以上3个方面的培训显然不切实际。理想的培训模式,是通过对临床医学专业和医学生物信息学专业学生不同侧重的培训,再通过二者的合理分工和配合,来满足以上3个方面的需求。对医学院校学生,尤其是医学研究生,生物信息学培训的内容应侧重于对其计算思维能力和信息学应用能力的培养,目的是使其能熟练地从生物信息学角度发现和提出生物学或临床医学方面的科学假设,针对该假设设计合理的研究方案,并为后续研究提供正确的初始数据;对以生物医学为中心的信息学专业人才培养,内容应侧重于对其计算机技术和生物信息学在医学实践应用方面能力的培养,目的是与前者配合,指导并帮助其完成科学假设的设计,对前者提供的初始数据进行管理、存储、检索、分析和整合,以及完成更高要求的计算机技术方面的应用,例如应用软件的设计,生物系统和结构的建模,等等。
1 医学生的计算生物学与生物信息学思维培养
本部分特指医学专业学生的生物信息学教学,部分医学院校开设的医学生物信息学专业教学将在下一部分中提及。无论是医学基础研究,还是以循证医学为代表的临床研究,生命科学研究的一般过程,都遵循发现问题资料查询预实验提出科学假设设计实验验证假说资料查询和结果分析科学理论总结的基本思路[3]。在这个过程中,计算生物学与生物信息学不仅是进行资料查询和结果分析的重要工具,更应是在提出科学假设和实验设计阶段就需要贯彻执行的理念和思维方式。换言之,具体的生物信息学与分子生物学实验一样都是验证生物医学假说的实验方法,是将一个生命科学假设用计算和信息学思维方式表达和实现的过程。。由于临床医师大都承担了繁重的临床工作,申请者亲自完成课题的机会很少,获批课题的具体实施及数据管理、存储、检索、分析和整合多由研究生或实验室工作人员负责。因此结合我国的实际情况,将生物信息学与具体课题耦合,即将一个科学假设用计算和信息学表示并有效实施的思维和实践培训,才是医学生生物信息学培训的中心内容。由于我国临床医学教学采用长学制(5年、7年或8年)教学,对实践性和针对性都很强的生物信息学而言,过早或过于笼统的培训都显得意义不大,所以笔者认为针对医学生的生物信息学培训安排在研究生阶段是比较合适的,教育中心是以医学研究需求为指导,强调信息学思维培训和实践操作。具体提出的建议有两点,一是根据学生专业背景调整理论教学内容。医学院校学生的数理基础、计算机基础及统计学理论基础不能和工科院校的学生相比,医学专业包括基础医学、临床医学、口腔、预防等专业,涉及广泛,各个专业背景的学生对这门课程的需求不尽相同。因此在理论课程上,要根据不同的专业背景和研究内容形成“个性化”的培养方案,目的是让学生有选择有针对性地掌握相关生物信息学内容,例如数据库的类型和选择,常用软件的种类和应用等,同时又不会对过于高深的生物信息学理论产生反感。二是结合研究生阶段的课题,开展研究内容模拟和实践操作练习。。这样学生的学习兴趣和效率会大大提高。为了解决上课时间与课题时间冲突的问题,可以采用生物信息学授课老师加入导师组成员,通过网上教学和答疑、夜间授课、集中授课与个别指导结合等多种方式灵活解决。
2 以医学为中心的生物信息学专业人才培养
如果说对医学生进行生物信息学教育的目的是使其学会将一个生命科学假设用计算和信息学表示,并正确提供初始数据,那么以医学为中心的生物信息学专业人才培养的目的,就是使其学会用计算机学和信息学处理并证实科学假设的过程。具体的内容包括,与实验室工作人员和临床医生配合,从计算生物学与生物信息学角度指导并帮助其完成科学假设和课题内容设计;在课题实施阶段对后者提供的初始数据进行管理、存储、检索、分析和整合,以及满足后者更高要求的计算机技术的需求,例如应用软件的设计,生物系统和结构的建模,等等。目前,计算生物学与生物信息学专业研究生的培养模式主要有3种:①以生物学为中心的多学科培养模式。理论教育以生物学为中心,在6~9个学期内陆续完成生物学部分课程(相当于普通生物学系1/3~1/4课程)的选修,然后根据兴趣和实际情况选择一个相关实验室完成研究生课题。这种培养模式被大多数综合大学采纳。②以工程设计为中心的培养模式。③以医学为中心的培养模式。指以医学研究和临床应用为中心设置计算生物学和生物信息学,绝大多数由医学院校设置,侧重生物信息学与临床医学的结合。在进入课题阶段之前会有1~2年临床相关概念和信息的培训,主要开设的课程包括生物学、细胞生物学、分子生物学与基因组学、化学与物理学、计算机科学、数学和统计学等,甚至包括部分医学课程,后期实践阶段通常选择一个相关实验室完成研究生课题。总的看来,医学生物信息学基础课程设置与国际趋势相符,也符合以医学为中心计算生物学与生物信息学的培训要求。但从近年生物信息学专业研究生就业情况来看,确实存在素质参差不齐,学不能致用,不能很快融入研究工作等问题。笔者认为,这种现象可以从三个方面加以改进:①以职业发展和学位教育为导向,建立多层次、多形式的医学信息学教育和继续教育体系。各医学院校可在统一专业培养目标和定位的基础上,根据自身的学科基础和特色,结合学生毕业后的工作领域和就业方向,形成“个性化”的专业方向和培养方案。②加强师资力量的建设,形成以课程为中心的教学团队。现有医学生物学教材内容宽泛、偏重理论,对实践环节的指导较少,需要授课老师有选择的挑选合适的内容并予以补充和完善。这对授课教师的素质提出了更高要求,要求其能根据实际情况因材施教,有所取舍,强化重点。目前,各院校教学团队和师资力量配备受限,建议可以课程为中心,培养、引进学术带头人,从其他专业挑选骨干教师兼任等多种形式,形成以课程为中心的教学团队。③实践教学与综合能力的培养。生物信息学是一门实践性非常强的学科,要将“学有所长,学以致用”作为人才培养的最终目的。可以通过构建开放式实践教学平台,建设实践教学基地等方式尽可能强化实践操作训练[4],后期部分学生可以结合个人兴趣,本着双向选择的原则,将实践阶段训练固定到导师和实验室,并安排其参与完成某一项课题的设计、实施和总结,在整个过程中要特别注意培养学生的学习兴趣和自学能力,强调知识的自我更新。
综上所述,医学生物信息学人才培养的最终目的是使生物信息学能满足现代医疗和医学研究发展的需要,使医学生物信息学人才成为有效连接基础研究与临床医疗的桥梁,为现代医学的发展提供新途径[5]。
参考文献:
[1]Mark Gerstein,Dov Greenbaum,Kei Cheung and Perry L.Miller.An interdepartmental Ph.D.program in computa-tional biology and bioinformatics:The Yale perspective[J].Journal of Biomedical Informatics,2007,40:73-79.
[2]倪青山,胡福泉,饶贤才,等.医学院校生物信息学实践教学初探[J].基础医学教育,2011,13(6):538-539.
[3]张乐平,冯红玲,宋茂海,等.生物信息学教学与医科学生计算思维培养[J].计算机教育,2012,19(4):12-16.
[4]寻萌,陈艳炯,杨娥,等.《生物信息学》教学实践探讨[J].西北医学教育,2011,19(6):1220-1223.
1.1元认知知识对中学物理学习的影响
物理学习研究表明:学生对自身的认知能力和他人认知能力之间的正确认识,影响着对物理学习计划的完成.学生对认知客体即物理本身的认识也一定程度上影响他们对物理的学习.
1.2元认知体验在中学物理学习中的地位
元认知体验是认知任务完成的重要因素之一.积极的元认知体验会激发人们的认知潜能,从而提高认知的加工效率.
1.3元认知的监控对中学物理学习的影响
物理学习研究表明,物理学习成绩优异者具有很强的自控能力,经常对自己近期学习情况和学习策略进行反思,并及时调整.这种自控力贯穿在整个学习活动中.一个会学习的学生,其元认知能力体现在两个方面:首先是学习者能激发学习动机,树立学习目标,并能将长远目标和近期目标有机结合,具有较高的学习主动性和自我效能感;其次是学习者根据自身现实情况,善于选择合适自己的学习方法,总结经验教训,及时调整学习策略.
2运用元认知理论指导中学物理学习方法
物理学习过程是学生在已掌握的基础知识上,把外在的逻辑知识结构,内化为内在的认知逻辑结构,再外显为已掌握的知识结构的过程.在此基础上,进一步探讨元认知理论指导物理学法,从而提高学习效率.
2.1在物理学习中注重学生掌握元认知知识
2.2创设学习情境,优化知识结构,诱发学生元认知体验
物理学习中的元认知体验,主要包括伴随主体活动的自觉意识和情感体验.元认知体验能激发学生的认知热情和潜能,促进学习主体积极改变策略,发挥学习者的主观能动性,设法创设学习情景,诱发学生元认知情感体验:第一,师生关系的和谐是教学情境和谐的外显现象.和谐的师生关系促使学生产生想要学和要学好物理的需求;第二,教与学的和谐是教学情境的外显行为.教师善教,学生善学,物理学习才可以取得良好的效果.要通过各种新奇有效的教学方式吸引学生参与教学活动;第三,教师要善于表达自己内心的感受.稳定学生学习情绪的有效途径之一是和谐的教学情境,融洽的师生关系可以帮助学生克服不良心理,诱发学生的情感体验.提高学生的自信心,有利于学生情感体验升华,发挥其学习主体作用:第一,发现学生的优点,对其鼓励和赞扬,提高学习兴趣;第二,设法为学生提供展示自我的机会;第三,让学生体验成功的喜悦.兴趣是最好的老师,教师要想法设法让学生看到自己的成绩,体验到物理学习的乐趣,促进情感体验升华,从而投入物理学习活动中去,教学理念实现从“要我学”到“我要学”的转变.
2.3不断反思,加强学生的元认知监控
。在学习过程中,可以让学生行动起来,调查一些资料,整理和收集数据,以使学生的头脑当中深入地贯彻这些事实,逐步地提高学生面向人类、社会、别人的同情和思辨心,以使学生富有责任感和超越自我的人文意识得以增强。
2智慧
智慧是具有它自身特别内涵的,指的是遇到不好通过逻辑的思维对矛盾加以分析和解决的时候,根据实践经验和生活经验实施的不是常规的应对方法和态度。闪现智慧,常常是在主体基础之上的心理结构、情感与认知意志素质的情景性反应,这种情形下,闪现智慧就是灵机一动。可是在其他的一些时候,智慧主要指的是实践经验和过程性的经验。没有固有知识能够应用当中的无路慌域就是科研的前沿,科学家只能够凭借固有的经验来进行。可是,这些非知识形态的经验,是创造、发现这些知识的过程中积淀于科研人员头脑当中的感觉和思维,这属于情感意态,这就是人们经常提及的人文素质。人文素质具备的人就一定具有优秀的道德品质,与此同时,也是最有力和最灵活地学会技术和知识的成就事业人员。在此,重视学生人文素养形成过程中活动教学的重大意义,如今所倡导的STS教学和研究性学习,其中,学生的活动是占主导的。活动教学优势主要体现为:第一,学生是跟同伴共同学习和沟通。跟同伴共同学习和沟通,学生思维能够处于相对灵活和自由的气氛当中,学生非常得轻松,这有助于活跃学生的思维,学生能够轻松地发表自身的看法与观点,且能够在活动当中不断地完善和修正,这在课堂教学当中是非常关键的。第二,学生在活动当中遇到的问题跟课堂不一样。在进行活动的时候,什么样的问题能够出现,并且是在什么时候能够出现,都是不知道的。在这样的学习活动当中,能够迅速地集中学生的注意力,激发学生的学习热情,学生灵机一动的所得到的素材比获得答案还要关键,这使得学生的感性认识与自身的经验内化,为将来探究奠定坚实的基础。
3描述
1.1效果评价分别观察并比较两组患者的心理状况和患者满意度。其中心理状况应用焦虑自评量表(SAS)和抑郁自评量表(SDS)评定,两量表均含有20个项目,采用4级评分,标准分50分以上表明存在焦虑或抑郁。50~59分为轻度焦虑或抑郁,60~69分为中度焦虑,70分以上为重度焦虑。患者满意度采用自行设计的量表进行问卷调查,包括对护理服务、护士态度和病区环境等3个方面,按照满意程度不同分为满意和不满意。
1.2统计方法应用SPSS16.0统计软件,计数资料比较采用χ2检验,P<0.05为差异有统计学意义。
2结果
2.1护理干预前后患者心理状况比较(表1)干预前两组焦虑、抑郁程度接近,干预后观察组无焦虑和抑郁所占百分比均有明显升高,而对照组变化不明显。
2.2患者满意度比较(表2)观察组患者对护理服务、护士态度和病区环境等的满意率均高于对照组,除病区环境外,余两项两组间差异有统计学意义。
3讨论
心血管疾病患者要忍受长期服药带来的副作用,心理负担重,容易产生焦虑、抑郁等消极情绪,危及患者的生理心理健康。其焦虑、抑郁等不良情绪,反过来又会影响疾病的过程,加大对患者的伤害,使其生活质量进一步下降。传统的常规护理模式很大程度上忽视了细节问题对患者的影响。人性化护理服务是以病人为中心,以现代护理观为指导,为患者提供最佳的人性化服务的一种护理模式,包括生理、心理、社会和文化各方面综合体的护理。在给予患者有效治疗的同时,配合积极的人性化护理措施,让其感受到更多的关心、爱护和尊重,加强对患者的心理疏导,提高患者及家属对疾病的理解程度,增强其治疗的配合度,对于早日康复出院具有重要意义。
创设教学情境的目的是使各种学习因素处在最和谐的状态,以便教与学的有效开展,任务驱动教学的教学情境即是一种任务化的情境(任务情境)。能使学生在“情境”的媒介作用下,将生动直观的形象唤起学生对原有认知结构中有关的知识、经验及表象的认识,使学生利用有关知识与经验去“同化”新知识,比较自然而真实的引出任务,从而激发学生的学习兴趣和注意、感知、记忆、想象、联想等思维活动,加深对任务的理解。
二、共同讨论、分析任务、发现问题
给出任务之后,教师就需要与学生一起讨论、分析任务,提出完成任务需要做哪些事情,需要解决哪些问题。需要指出的是,对于某些任务,在本环节不可能把所有的问题都一次提出来,对于一些任务中存在的问题,学生只有亲自做到那一步才有可能发现和提出。要解决的问题可能大部分是以前没有学习过的,这也正是解决这个任务的关键所在。。
三、针对问题、明确思路、提示重点
针对发现的问题,教师要引导学生提出解决任务的各种可能的想法,并做出评判,及时引导学生形成正确地解决任务的思路和计划。对于关键问题和难点问题,教师可以引导学生进行明确的分析、举出例子、并做出适当的示范;如果情境的创设利用了作品样例的赏析,那么作品样例又可供学生参考,这样便于启发思路、抓住要领、少走弯路。
四、自主探索、领会意图、解决任务
有了上面的分析和提示,学生对解决任务的过程应该是比较清楚的了,接下来就应该让学生亲自动手解决任务。。
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