運用“信息加工理論” 指導科學教學

運用“信息加工理論” 指導科學教學
縉云實驗中學    湯美華
[摘要]：把信息加工理論的復述策略、精加工策略、組織的策略運用于科學教學，對學生進行學法指導，有利于提高課堂教學效果，有利于發(fā)展學生的學習能力，對新形勢下的教學改革有較好的指導意義。
[關鍵詞]：信息加工   復述  精加工   組織
認知心理學認為學習就是一個信息加工的過程，其結果是使個體獲得了知識并貯存在記憶中。信息加工的一般過程可用如下的模型表示：
元認知
                             復述
          注意    知覺              反應
                                      復述
環(huán)境中         感覺                             工作      編碼      長時
的刺激         記憶                             記憶      檢索      記憶
     

                        衰退                         遺忘            遺忘
    （消失）                     （消失）       （可恢復）

該模型中的感覺記憶、工作記憶和長時記憶都是信息貯存庫，用于保存信息，但其分工又有不同：外界環(huán)境中的各種刺激信息直接進入感覺記憶，被選擇和注意的信息進入工作記憶，工作記憶中的信息經進一步加工后，才進入長時記憶，教學的目的就是把知識貯存到學生的長時記憶中去。
進入感覺記憶中的信息量很大，但保持時間短，教師應有意識地采取適當措施使學生保持對所教內容的注意，這少部分受到注意的信息便成為選擇性知覺的對象，使信息進入工作記憶，工作記憶的特點是保持時間短、容量有限，如何對進入工作記憶中的信息進行加工，使之進入長時記憶中，這就是我們在課堂教學中，所要重點解決的問題。
認知心理學把知識分為陳述性知識和程序性知識，本文就科學課中陳述性知識的教學進行探討。陳述性知識是關于“是什么”的知識，包括各種事實、概念、原則和理論等。如氧的元素符號是O，標準大氣壓的值是1.01×105Pa, 單位體積的某種物質的質量叫做這種物質的密度，密度的計算方法是：密度等于質量除以體積等，對于陳述性知識的學習，一般采用三類策略，即復述策略、精加工策略、組織策略。
一、復述策略
復述是指在工作記憶中重現信息，也指為了保持信息而對信息進行多次重復的學習方法：如為了記住某些學習材料，反復一遍遍地誦讀、抄寫等。在信息加工心理學中，復述被認為是一種信息編碼方法，是把新信息貯存到長時記憶中的方法之一，復述可以使信息在短時記憶中保持活躍狀態(tài)，維持的時間更長一些，有助于把新信息貯存到長時記憶中去。在科學學習中，對于元素符號、金屬活動順序表、化學式、化學方程式、物理符號如：密度ρ、質量m、單位千克kg、g=9.8N/kg等，在課堂教學中要留出時間，讓學生一遍遍地讀、寫、看來記住它們。一般來說，復述要取得好的效果，除了復述的次數增加外，還需注意以下兩點：第一，復述要及時。這是因為適合采用復述策略的陳述性知識，通常是一些意義性不強的學習材料，復述只能原封不動地保持新新信息，而沒有和已有知識建立任何聯系，因此，也容易從長時記憶中遺忘，它們的遺忘遵循“先快后慢”的規(guī)律，如不及時復述，大部分內容會很快遺忘。在元素符號、分子式、方程式、實驗現象、物質性質等內容的教學，一定要及時復習。新課教學時，反復讀、抄寫，本課結束時要復習，作業(yè)布置有復習，下一堂課上課前要復習，然后還要注意周復習、單元復習、月復習，通過這些形式的及時復習，可把信息牢固地貯存到長時記憶中。第二，復述時，多種感官并用。心理學研究表明，采用多種感官協同記憶，如讀、寫、看相結合，可以使信息通過多種通道來編碼，有助于增強記憶效果。
二、精加工策略
精加工是指在工作記憶中完成的對新信息的精心制作或精細加工，是對要記住的新信息附加額外信息的過程。通過這個過程，使新信息更有意義，從而促進對新信息的理解，可以加深對學習材料的記憶，通常用的方法有：（1）對新信息進行聯想；（2）產生關于新信息的視覺表象；（3）將新信息的字面意思進一步擴展；（4）把新信息同別的事物進行比較；（5）舉出一個新信息的實例；（6）補充新信息的某些細節(jié)；（7）找出新信息的上位概念或下位概念；（8）對新信息進行合乎邏輯的推理等。在科學學習中，如何運用精加工策略？下面舉幾例進行說明。
1、對新信息進行聯想。新信息進入工作記憶后，新信息本身處于激活狀態(tài)，以新信息為線索，學習者展開有意的聯想，貯存在學習者長時記憶中的一些與新信息有關的信息相繼被激活，并進入工作記憶，與新信息建立起聯系，從而完成具有學生個性特色的意義建構，加強了信息的記憶。如學習分子的概念時，其中有一點是要讓學生理解分子之間有空隙，我就引導學生把分子想象成豆粒，物質就是由許許多多象豆粒一樣的分子堆積而成，豆粒與豆粒之間有空隙，分子與分子之間也有空隙，然后讓學生聯想用什么方法向人們證明豆粒之間有空隙？很快有學生說：在豆粒中撒入芝麻，芝麻能進入豆粒中。也有學生說：倒入水，水能滲入，說明豆粒之間有空隙。然后再問：水由水分子構成，你能用什么方法證明水分子之間有空隙？學生經思考后想到，水能溶解食鹽、蔗糖、酒精等，說明水分子間有空隙。然后演示水與酒精的混合，體積減少，說明是酒精與水相互進入分子間的空隙中去，取得了很好的教學效果。
在電解水的實驗中，正極產生氧氣，負極產生氫氣，發(fā)現學生經常記混了。我引導學生對“負氫正氧”進行聯想：“父親頭正癢”，學生一下子就記住了，而且不會出錯。同樣的例子還有金屬活動順序表，如何幫助學生快速正確記憶？我的方法是：先用諧音，然后展開聯想：K（嫁）、Ca（給）、Na（那）、Mg（美）、Al（麗）、Zn、Fe、Sn（辛鐵西）、Pb（嫌）、H（輕）、Cu（統）、Hg（共）、Ag（一）、Pt（百）、Au（斤），連起來的意思就是：（有一個姑娘要）嫁給那美麗的辛鐵西，（嫁妝）嫌輕，統共一百斤。
2、產生關于新信息的視覺表象。認知心理學研究表明，運用多種感官協同記憶，既可增強記憶的效果，也有利于信息的提取。在提取知識時，只要回憶起當時的情景和現象，就有利于信息的再現。講分子運動論時，分子的運動，學生看不到，如何讓學生“看”到呢？我演示了兩個實驗：（1）取一支兩端開口的玻璃管，一端放入浸過酚酞并風干后的長條形的濾紙，另一端放入浸潤氨水的棉花，一會兒濾紙由內向外依次變成紅色，說明氨氣分子運動過來使酚酞變色，從而說明分子是運動的。（2）取兩團棉花，分別浸在濃鹽酸和濃氨水中，取出，用鑷子夾出，保持一定的距離，過一會兒，可觀察到在兩團棉花的中間產生大量白煙，說明氯化氫分子和氨分子都是運動的，相遇后反應生成白煙（NH4Cl）。
摩擦力學生有體會，但如何讓學生看到呢？我用一把油漆用的刷子，在桌面輕輕刷過，發(fā)現刷子的毛彎曲，是什么使它彎曲呢？是摩擦力。學生對摩擦力就有了感性認識。上述方法，都是通過實驗，使學生形成知識的視覺表象，從而加深學生對知識的學習和記憶。
3、把新信息同別的事物進行比較。學生初學密度，密度單位千克/米3是一個復合單位，其意義很難理解，在應用及運算中，經常出錯。我就采用類比的方法引導學生進行加工。先舉一個例：10個蘋果給5個人分，每人幾個？“2個”學生都會算，然后列出一個式子：10個÷5人=2個/人，然后讓學生說“個/人”什么意思？再問千克/米3什么意思？通過這種類比的方法，學生很快就理解了密度單位的意義。
在科學教學的過程中,象這樣的例子還有很多。如在學習電阻時,電阻與電流、電壓的關系是學習的難點,我讓學生對電阻和密度進行比較：密度是物質的一種特性,由物質種類決定,密度不會隨質量和體積的變化而變化。同樣,電阻是導體的一種性質,由導體本身所決定,其大小與通過的電流或其兩端的電壓無關。
精加工的方法還有很多,本文就不一一細述�？傊�，精加工策略是為知識的建構提供更多的信息,為知識的提取提供更多的途徑,來增強學習和記憶的效果。
三、組織的策略
認知心理學的研究認為，工作記憶的容量有限，在短時間內只能記住5±2個獨立的信息單位，因此，它成了“信息加工的瓶頸”。而工作記憶在信息加工過程中有非常重要的作用，只有進入工作記憶中的信息，才能得到進一步的加工。為了增加工作記憶的信息容量，提高加工效率，可采用組織的策略，組織的實質是建立新知識間的聯系，使之結合成一個整體，形成一個個知識的“組塊”，減少了獨立的信息數量，從而提高了總容量。
如在化合價的學習中,學生要記住很多物質的化合價，信息容量大，學生很難記住，我讓學生對化合價進行歸類,以口訣的形式進行記憶，即：一價鉀、鈉、銀和氫，二價鈣、鎂、鋇、銅、鋅；二三鐵、二四碳，負二元素硫和氧；三鋁四硅五價磷，氟、氯、溴、碘為負壹。這樣，一個復雜的表格、零散的知識，通過歸類組合成六個知識單元，讀起來瑯瑯上口，學生一下子記住了。
再如鹽的溶解性，是判斷復分解反應是否發(fā)生的重要依據，我也讓學生將其歸類成下面幾句話：鉀、鈉、銨鹽都可溶，硝酸鹽遇水影無蹤（可溶）；硫酸鹽不溶硫酸鋇，鹽酸鹽不溶氯化銀；鉀鈣鈉鋇堿可溶（其它堿不溶），碳、磷酸鹽常不溶。同樣，通過組織的策略，把分散的、孤立的知識集合成一個個整體，由于減少了知識獨立單位，建立了新知識間的聯系，形成6個信息塊，這樣的信息量最容易進入長時記憶中，并且經過組織的信息也便于從長時記憶中提�。ɑ貞洠┬畔�。
把信息加工理論的認知策略用于指導科學教學,既能提高教學的效果，又教給了學生認知的方法，還能發(fā)展學生的學習能力，對新形勢下的教學改革有較好的指導意義。

參考文獻：
龐維國《自主學習—學與教的原理和策略》 華東師大出版社 2005年5月
路海東《學校教育心理學》東北師大出版社 2004年10月

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