中學物理課堂學習系統中協同思想的滲透

長期以來，我們的教師在教學中經常忽視了學生的主動性，學生的學習處于被牽著鼻子走的被動狀態，這對整個教學和學生的發展不利。基于這些情況，本文從協同學理論出發，就中學物理課堂教學中，如何將協同思想滲透于學習系統的問題進行了初步的探討，并通過具體的案例分析了協同學在物理課堂教學中的滲透。

一、協同學理論及其對學習系統的影響

1 協同思想的基本觀點

“‘協同學’一詞來自希臘文，意思是協同作用的科學，即是關于系統中各個子系統之間相互競爭、相互合作的科學。”后來哈肯教授將協同學進一步發展。“目前協同學已成為描述系統從無序到有序，從有序到有序轉變的條件和規律的橫斷學科。”引文中的“從有序到有序轉變”指的是系統從一個有序到一個新的更高層次的有序系統的轉變。協同學思想有兩個基本論點——“協同效應”和“自組織”。

“協同效應”是核心概念。對于一個系統，它的子系統存在著自發的無規則的獨立運動，同時又存在著子系統之間關聯而形成的協同作用。在遠離臨界點時。子系統間的關聯弱，系統呈現無序狀態。隨著控制參量的不斷變化，當系統接近臨界點時，子系統間的關聯增強，獨立運動相對變弱，當控制參量達到“閾值”時，關聯起主導作用，此時系統中出現協同現象，子系統間協調、合作，使系統從無序走向有序。在系統發生質的飛躍前后，序參量起著支配子系統協同行為的作用。“序參量是協同學用來描述系統有序度的，是所有子系統對協同運動的貢獻總和。”因此，要想使一個系統發生協同效應，分析序參量，讓它們合作起來協同一致地控制系統是關鍵。

“自組織”是實現協同效應的途徑，是在一定的環境條件下由系統內部自身組織起來的行為。“自組織發生的必要條件是：(1)系統必須是開放系統，與外界不斷進行物質、能量和信息交換；(2)系統必須遠離平衡態，其內部存在著物質能量分布的顯著差異，不斷進行著物質能量的宏觀轉移和變換；(3)系統內必須存在著非線性反饋的動力學機制；”(4)系統的各要素的發展表現漲落性特點。

2 協同思想與學習系統

“學習系統的實體就是學習者——‘人’系統。”學習系統的內部結構包括學習者的身體素質結構和心理素質結構，學習過程是使學習系統由一個有序系統不斷向更高層次的有序系統的轉變。

學習系統具有自組織性：學習系統是開放的，它不斷通過物質、能量、信息，調整自身；學習中不斷地產生懷疑和否定，是一個不斷遠離平衡態的過程；學習過程會有新奇的想法，具有非線性關系；學習系統中舊的認知結構失穩，出現漲落。

在學習系統中利用協同思想，使其予系統自發組織起來，發生協調、同步、相互合作的效果，提高學習效率。充分利用學習系統的自組織性，改善教學中他組織占主導地位的被動學習狀態，提高學習主動性。

二、協同思想在中學物理課堂學習系統中的滲透

1 中學物理課堂中的學生學習系統

基于物理學科的特點，就中學物理課堂教學中學生學習系統進行如下探討，它主要包括學生學習系統在物理素養方面的發展，包括物理知識的認知更新、物理技能的把握、學習物理的意識和情感的增強、物理學中邏輯和非邏輯思維能力的發展等綜合因素。

2 物理課堂學習系統中蘊含的協同思想

中學物理課堂教學中，學生從教師、教材等外界接受到信息、擾動時，打破原有學習系統的平衡，系統進入無序狀態，學習系統中存在非線性關系的眾多要素中的部分要素就會引起漲落，得到大多數子系統響應的漲落，轉變為支配學習系統演變的序參量，推動系統進入新的有序狀態，當控制參量達到一定程度，子系統間的關聯起主導作用，學習系統內部的各要素自發組織起來，產生協同一致的效應，最終達到學習系統新的平衡。

3 控制協同效應的序參量

在系統的演化中，序參量主宰著演變過程，研究協同思想在中學物理課堂學習系統中的應用，我們必須首先找到在物理課堂教學中，學生學習系統中的序參量。根據協同學理論，綜合分析得到，描述學生學習系統的兩個序參量是興趣和求知欲望。

“興趣是最好的老師”愛因斯坦這樣評價興趣的。興趣是一種強有力的驅動力，它是一切學習過程的始端。學生只有對某一種事物產生了濃厚的興趣，才會積極地去靠近，去探求。求知欲望是在好奇心的驅使下努力揭示事物本質的一種強烈愿望，是學生學習的內驅力。這兩個序參量促使學生渴望獲得知識從而調動起學生內心強烈的學習欲望。

從心理學角度來看，興趣和求知欲望是學習的心理動機。“所謂學習動機是指直接推動學生進行學習的一種內部動力，是激勵和指引學生進行學習的一種需要。”這種動機是滿足人類一切需求的最強有力的武器。所以將興趣和求知欲望作為學習系統的序參量能充分體現學習過程的特征。

從科學的本質來看，科學就是永無止境的探索。“科學知識指的是科學事實、科學概念、科學原理、科學定律、科學理論和科學模型。”科學知識的動態性和相對性要求人們不斷地去探索新知，探求真理，在這個探索過程中興趣和求知欲望起著支配作用。

從物理學科自身特點來看，無論是物理概念的建立，還是物理規律的發現，都需要較強的思維能力，而思維又是在感性認識的基礎上，運用各種思維的基本方法形成概念，發現規律的。這種對物理現象的感性認識來源于對物理學的興趣和探究本質的求知欲望。

4 物理課堂學習系統中體現協同思想的案例

下面以一堂初中大氣壓強的課為例，看協同學思想在其中體現。剛上課時，課堂秩序較亂，學生的注意力不能集中到將要學習的內容上，教師通過演示實驗來吸引學生的注意。實驗過程是：首先，在一個瓶口略小于雞蛋的玻璃瓶底部放少許沾了碘酒的棉團，瓶口處放一個煮熟的雞蛋，此時雞蛋不會落入瓶內。接著，教師將瓶內的碘酒團點燃，當其燃盡時，“砰”!雞蛋被瓶子“吞”了進去。學生被這一現象所吸引，停止了打鬧，注意力全集中到實驗上，教師趁機重新進行演示，學生的精力高度集中，隨著雞蛋再次掉進瓶內，學生陷入沉思，產生疑問。面對這一新奇現象，學生原有的認知產生動蕩，平衡被破壞，引起心理結構的漲落，對問題產生強烈的求知欲望，學習系統開始處于無序狀態。為更好利用這些漲落，教師推波助瀾，及時列舉了生活中大氣壓強的有趣實例，將學生的興趣和求知欲望激發到一定程度。這時的學習系統內部各要素空前活躍，彼此進行激烈的競爭，最終序參量控制整個系統，并與其他參量合作，支配著系統內各要素自發組織起來，形成協同一致的局面，促使學生積極地尋求答案。通過研讀教材，思考，討論等一系列努力，有些學生解決了疑惑，而有些學生仍有問題，這時教師輔助引導，帶領這些學生共同尋求答案，最終合理地解釋了實驗現象。教師的引導，起到協助學生認知向更高層次發展，促進學習系統從無序向有序演化的作用。在此過程中，學生很可能會產生許多奇異想法，這些想法恰恰是導致學習系統走向有序的重要漲落點，教師應該更加注重對此的點撥，輔助序參量推動學習系統走向新的有序。這節課教師合理地利用演示實驗等策略，激發起學生學習物理的興趣和求知欲望，激活了學生的思維，使學習系統中的各要素在序參量的支配下，自發組織，產生協同一致的效應。從而使學生學習系統在物理方面的認知發展到一個新的有序階段，增強了學生學習物理的意識和情感，促進了邏輯和非邏輯思維能力的發展，提高了學習效率，順利完成了學習系統向更高層次的發展。

三、結論

從協同學理論來看，如果我們的中學物理教學工作者，能夠恰當地在學生學習系統中滲透協同思想，充分發揮學習系統的協同效應和自組織性，這將有利于推動學習系統的演化，提高學生的學習效率，達到良好的教學效果。為了取得這樣的效果，這就需要物理教學工作者，利用演示實驗等呈現物理情境、設計概念沖突情景，引入日常生活的慣例、物理學史中的小故事等教學策略，首先去激發主宰學習系統演化的興趣和求知欲望，把握學生的疑問和奇異想法等不穩定點，抓住學生心理結構的漲落，協助學生的認知結構向更高層次的發展，推動學習系統從無序到有序，從有序走向新的有序。

(責任編輯 孫曉雯)