思维科学探索-第48章

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的科学方法和对象有机地结合起来。科学方法的这种移植与
渗透，在现代科学研究中具有决定性的意义。它不仅给科学
带来了重大突破，同时也加强了科学由分化向综合的整体化
趋势。当今，如何充分运用现代科学的最新成就，特别是应
用系统论、信息论、控制论的方法来剖析我们的教学过程，
将有助于对教学过程的本质理解，有助于揭示教学过程的客
观机理，有助于用客观的、确切的科学标准代替主观的、笼统
的经验标准，使教学由经验走向科学，这是实现减轻师生负
担，提高教学质量的重要途径。
信息是物质普遍联系的属性，是主体与客体交互作用的
媒介。认识过程首先是获取信息，对信息进行处理，然后根
据所得的信息对外界进行控制，并通过信息反馈进行自我调
节。从而达到主客观统一的过程，其一般过程可用信息流的
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。教学通
图认识过程信息流框图①
教学是在教师主导下学生学习间接知识的过程，是一种
特殊的认识过程。从信息论的观点看，各科知识就是信息源，
通信的目的就是解除接收终端这种先验不肯定性
有效性指一定
信的目的正是要变学生的“不知”为“知”。因此，教学过
程就是信息传输过程。一个人的神经系统就是一个高级通信
网，教学通信系统的基本模式是：见下页。它与一般信息传
输系统有共同的一面又有不同的一面，所不同的是：人是活
的自动机，人所特有的自组织能力与自编程序的能力是任何
物理接受机不能比拟的。因此，可靠性、有效性与自动性应
该成为评价教学系统优劣的几个主要标准。可靠时间内传输
性指抗干扰能力，即学生所得信息的保真度
教学信息量的多少，即传输效率自动性即通过教学，使学
生获得的自动获取知识能力的大小。这是人作为自动机的教
学通讯系统所特有的。
框图来表示：
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学生是教学信息传输系统的主体
图教学信息传输系统基本模式
教学的基本对象是：各科知识、学生集体与教师集体，
是一个多元的复杂系统。系统方法就是要运用联系变化的观
点和整体与部分统一的思想，从系统的整体规律性和各组成
部分（要素）相互作用的关系中揭示被研究对象的本质与规
律。尽管教学系统是一个复杂的多元系统，　其主要矛
盾还是这个通信系统的始端与终端的矛盾，即认识主体的
未知与认识对象的“已知之间的矛盾。因此教学通信系
统的“　主项”　④　应该是学生而不是教师。教师在这个系
统中处于“编码”与“组织”的地位，教师的作用在于将人
类几千年积累起来的知识按照学生的认识规律加以组织、改
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教学信道及其干扰
没有对学生的调查、了解和充
造，以便于学生的理解和接受。“编码”工作的好坏对教学
信息传输的可靠性、有效性、自动性影响极大，它能“加
速”　、“延缓”　教学信息传输的进程。正是从这个意义上
讲，我们说整个教学工作是在教师主导下进行的。但在强调
教师主导作用的同时，必须清醒地看到在教学系统中处于主
体地位的是学生而不是教师
导”
分把握，教师的“编码”工作就失去了依据，就无从“主
没有学生自觉、主动、积极的参与认识活动，学生的
认识活动是无法完成的。为此，应该把对学生的研究，特别
是学生中经常出现的大量的、普遍的错误的研究，作为我们
探索的起点。
必
基于以上认识，我们以“浮力”这个课题为突破口，在
两个不同类型的班中就学生对浮沉现象、浮力定律的认识与
掌握情况作了调查，发现了学生中存在的大量的、普遍的错
误。为了弄清这些错误产生的原因，我们进一步在初中、个
学、幼儿园等各类型的二百多名学生中进行了系统的调查研
究，同样发现了一些带有普遍性的错误认识。从这些“大
量”、“普遍”的错误中初步可以看到其中孕育着的
然”，即学生接受间接知识的特点和规律。
信道的作用是传输信息。信源的输出，经过信道传输
后，使接受者或多或少地知道信源的输出是什么。理想的传
输是一点不差地知道信源的输出是什么。由于干扰的存在及
其影响，一般说来，很难完全知道。教学信息传输的目的是传
授知识与培养能力，我们的理想是教师的讲授全部被学生接
～　～
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取决于：物体的密度和体积密度和重量密度与压力
表示液排的人，占
物
人，　浮力等于排水体积人，　、
＝　；
浮力等于排开体积人，　）　＝　排物（　人，
种错误，达人，占
受。由于干扰的存在及其影响，这同样是不可能的。教学信
道的干扰在输出系统与接受系统中都存在，但就学生是认识
主体这一观点来看，主要来自学生的“内干扰”。学生大脑
模型中的每一个抽象神经元就是一个接收信道。因为人是活
的自动机，他（她）不会象物理接收机的终端那样消极、被
动地接收输出系统发出的信息，学生对新知识的接受要受到
其原有知识、经验和能力的影响。由于学生集体原有知识、
经验、能力的复杂性和随机性，在教学信道中产生了性质不
同的各种“干扰”，大大阻碍了新知识的理解与接受。弄清
这些干扰的内容、性质及其产生原因，是提高教学信息传输
的可靠性和有效性的关键。学生在“浮力”问题上产生的种
种错误充分说明了这一点。
我们调查的初二
人，占
名学生期中测验时就浮力公式一项出
现的错误有（未明确
）　人，
人，
水
浮力由内压强产生，不会写计算公式
人，　浮力等于物体重量人，
人，　），总计有
。在浮沉条件掌握上出现的错误更多，如认为浮沉条件
物
体和重量液体的密度和物体的重量？？计
。
种错误，
人，占
～　～
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提高第一级信噪比
质量与
是学
排液体积与
以上事实说明：学生在接受浮力公式和浮沉条件时，凡
前阶段学习过的有关概念均会与之产生干扰。如浮力与压
力，压强；密度与比重；物体密度与液体密度
物体体积；体积与深度体积与面积；质量与密度
响。教学信息传输过程是
重量？？等。“相似”概念与“相关”概念的干扰是十分严重
的，尤其是感性经验的干扰。学生对新知识的接受受到过去
有限时间内知识、经验与能力的影
由个以前事件所确定的，学生对新信息的接受情况
生头脑中原有信息系统的函数。即：
（　，
？
故此，我们的结论是：　“干扰”是信道的固有特征，学生在
学习过程中出现这样、那样的错误是必然的、合规律的现
象。对待学生中经常出现的大量错误，教师必然采取客观
的、科学的态度。教师的职责就在于从这些错误中发现学生
的认识规律，从而找出一种好的教学措施，以便有效地克服
干扰，提高教学信息传输的可靠性与有效性。
教学系统不同于一般的物理传输系统。当整个系统受到
了严重干扰，接受端的部分或绝大部分已经完全处于停滞状
态时，教师还可以照样滔滔不绝地讲下去，殊不知这完全是
一种无效劳动。这是教学信息传输系统一个值得引起严重注
意的问题。因此，如何抵抗干扰，努力提高教学信息传输系
统的可靠性与有效性，是教学研究的中心问题。从“浮力
教学调查中，我们发现：直观形象和直接经验所获得的信噪
比最大，提高第一级信噪比是克服干扰的有效途径之一。
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识细
图浮沉现象错误认识示例
以上事实充分说明了他们对浮沉现象还缺乏起码的感性
认识，在完全没有理解的情况下完全靠“背书”来接受新知
识，当然也就无法抵抗干扰。信号为噪声所淹没也就势在必
然了。因此，我们可以这样认为：感觉是最基本的认
胞，是“智力大厦”的第一块基石。智力的发展都是由这个
铁、一块木头放在水中时，计
误的图：
名答浮力＞重力，占。不少学生认为：
对浮在液面上的冰块其浮力与重力的关系调查中，初二
名学生中有
只有上浮物体才受到浮力
名学生中的
物体越轻浮力越大越深处浮力
使我
越大？？等，均来自直觉的错误。联系到历史上力是加速度
产生的原因还是速度产生的原因这一长达二千年之争，
。
们看到了人类认识史上一幅全息相关的生动图景，象亚里士
多德这样的先哲尚且抗不住直观错觉的干扰，足见“眼见为
实”在认识上所起的作用。人们从直觉经验中获得的信噪比
是最大的。皮亚杰确信思维起源于动作，而非起源于语言
我们对不能正确掌握浮力公式的
学生之所以不能接受正确概念，也多半根源于缺乏足够的感
性认识基础。
查，结果是：其中人中
名，在期中测验试卷讲评后半个月中再一次进行了个别调
名仍然不能正确写出浮力公式，
无一人知道浮力公式的来由，当进一步要求学生画出一
人次作出了以下几种完全错
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提高教学信息传输效率
细胞分裂、繁殖、发育而成的。没有足够感性材料作基础的
任何抽象化和形式化，只能为学生提供一座理论的谜魂阵，
必然会导致有关概念的胡乱联系而出现种种错误。因此，在
物理教学中，必须把以解题为中心的教学转变到以实验为基
础的轨道上来，充分运用实验手段，在第一级输入时尽量增
大信噪比，就能在传输过程中有效地克服干扰，提高信道容
量，增强可靠性，提高传输效率。这样的实验，应该不只是
科学史上某个实验的简化与重复，而应根据学生在学习中容
易产生的问题，根据学生的认识特点重新加以组织的教学性
实验，重在“铺路、架桥”，为完成概念的抽象、概括提供
足够的感性认识基础。
我们这样说绝不意味着否定抽象思维的重要作用。需知
感性认识的这种“支柱”性质是会随着学生心理发展水平的
提高而发生重要的地位变化。被很好掌握的理论知识本身，以
后会渐渐变成概括的更高水平的“支柱，认识的辩证运动
就是这样进行的。
教学信息传输系统的效率取决于输出系统与接收系统是
否“匹配”，能否在传输过程中使整个系统处于“共振”状
态，即输出系统的任一信息输出均能在接受系统中获得最大
“一切发展，不管其内容如何，都可以看
的响应，取得最高的传输效率。
马克思指
到一系列的发展阶段。”　学生的认识也是有层次有结构，
按照一定规律发展的。我们的教学要取得最高的传输效率就
必须符合学生在各个年龄阶段上发展水平与认识特点，即达
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跳能摘
成最佳“匹配”，就能使学生的思维活动和教师的讲授处于
“共振状态”，获得最好的教学效果。如果不切实际地过高
或过低于学生发展水平的教学都将导致教学信道的阻塞，造
成“吃不饱”或“受不了”的低效传输状态。
页。
我们所作的调查表明：学生在浮沉问题上的认识也是有
结构、有层次、逐步发展的。就铁块和木块在水中的浮沉情
况，我们在幼儿