多媒体条件下的物理程序教学

◎福建省福清元洪高级中学 陈 康

多媒体条件下的物理程序教学

◎福建省福清元洪高级中学 陈 康

借鉴行为主义理论，以物理的传送带问题为例，利用多媒体设计制作课件，合理设置教学单元，提高强化频度，及时强化，实现程序教学，完成教学目标。

操作性条件反射；强化；程序教学；多媒体辅助教学（CAI）；传送带问题

20世纪中期行为主义心理学在美国风靡一时，著名心理学家斯金纳是代表人物，他最重要贡献是提出了操作性条件反射的概念，操作性条件反射是反应-强化的联接过程。在这个理论的指导下，斯金纳强调及时强化，在教学领域提出了程序教学并研制了教学机器，将教学程序内置于机械装置，实现了循序渐进的教学。在当时引发了一场教学机器运动。

教学机器由于其固有的缺点，终归沉寂。当前随着计算机的普及，程序教学的合理思想内核在计算机辅助教学（简称CAI）中重新获得应用。

中学物理是以几个基本概念与基本规律为主干构建的完整的知识体系。当学生建立了基本概念与基本规律之后，帮助学生巩固与加深理解是教学中的一个难题。

本文试图分析行为主义理论，结合多媒体教学及物理学科本身的特点，以物理的传送带问题为例，合理设置教学单元，以证明行为主义理论在这方面的可行性。

一、行为主义理论的操作性条件反射学习观

斯金纳的操作性条件反射理论强调了“反应-强化”联接。其特点在于强化伴随着反应产生。他通过动物实验得出结论，有机体做出反应，得到“奖赏”，即强化刺激，使得反应发生概率增加。由此推及到人类的学习，他认为绝大多数人类的学习也是操作性条件反射。他提出教育就是塑造人的行为。有效的教学关键就是通过分析强化的效果，建立准确的强化机制。

由于强化的重要意义，斯金纳着重探讨了强化的分类（比如积极强化与消极强化）与强化的原则。斯金纳将其原理推广到教学领域，设计了教学机器，按照教学程序，循序渐进，希望通过程序安排，能够在学生中得到教师所期待的反应。

教学机器的衰落不可避免。一是理论上只研究行为，否认精神与意识，将人与动物等同，受到认知心理学和人本心理学派的抨击。二是实践上学生减少了师生互动的机会，容易产生猜测答案、追求进度的不良倾向。

勿须讳言，行为主义理论在理论层面上，存在着严重的缺陷。与建构主义理论比较，行为主义只观察与研究学习行为本身，并不像建构主义那样关心学习者在心理层面是如何根据自身经验重新建构知识。

中学物理是以几个基本概念与基本规律为主干构建的完整的知识体系。基本概念是现实的抽象，基本规律反应了基本概念之间的本质联系。学习者明显应当依靠原有的经验帮助自身建构基本概念与规律（本文目的不在于分析如何帮助学生建构）。行为主义的反应-强化观点解释得很勉强。

但是当学习者的基本概念与规律在心理层面建构起来以后，为了巩固与加深其理解，必须辅以适当的练习，行为主义的观点可以很好地解释这个过程。

斯金纳强调学习是科学，教学是艺术。学习上，强调必须明确行为目标，可以进行标准参照评价，就是基于任务（taskbased）的评价。教学上，认为操作性条件反射的关键在于强化，强化增加了反应发生的概率，因此如何安排强化是问题所在。因此建议将教学内容合理分解成一系列的教学单元;利用提高强化的频度，可以增加积极强化;保持低的错误率，降低消极强化;对学生的反应及时强化;学生的学习可以自定步调；以实现教学目标。此即程序教学的基本原则。

二、计算机辅助教学实现程序教学

计算机辅助教学是一种新的教学技术，教师利用计算机替代传统的教学工具实现教学。不过只有在八十年代末，多媒体技术兴起后，计算机辅助教学才得到迅速发展。多媒体计算机可以将各种媒体信息如文字、图像、声音、影像按教学目的，通过投影机显示实现教学。

计算机辅助教学最重要的特点在于其具有良好的交互性，教师可以及时得到学生的学习反馈，及时控制教学难度，调节教学步骤，实现适应学生能力的个性化教学。事实上，这些正是程序教学的特点，这也就是程序教学思想在计算机辅助教学中获得新生的本质原因。

程序教学的特点在于提出课件开发是个“过程”而非“产品”。教师必须重视课件的开发过程：了解教学目标，分析教学对象，分解教学内容，安排教学顺序，才能合理地编制课件。

在当前现实的条件下，教师直接用编程语言开发课程软件存在着一定的难度，所以更常见的是应用课件写作系统制作课件，这大大降低编制的难度与教师的负担。而最常见的课件写作系统是PowerPoint（简称PPT）。

PPT的软件特点决定了它可以实现程序教学。PPT是微软公司开发的演示文稿软件。PPT软件包含了若干的幻灯片页，每页均可以设置不同的资源分支链接，可以根据学生不同的能力或需求选择进入学习。

三、合理设置教学单元，利用PPT实现传送带问题的程序教学

在高一年教学中，学生学习了力学，运动学及牛顿第二定律之后，通过练习，大体可以掌握一般的习题计算方法。

但是有一类题目是学生学习的难点，就是传送带问题。传送带是应用比较广泛的一种传送装置，以其为素材的物理题由于涉及到的物理参量较多，学生往往比较困惑。但在教学中，只要合理设置教学单元，分解教学难度，分步进行力学与运动学分析，一般还是可以取得较好的效果。

传送带问题不变的物理参量如下：传送带的速度为V，传送带与物体间的动摩擦因数为μ，传送带的长度为S，倾斜角θ（水平传送带可视为θ=0°）。物体的质量为m，置于传送带一端的初速度为V0。

设物体与传送带间的滑动摩擦力为f=μmgcosθ，（此值可视为最大静摩擦力力f静max）。重力沿斜面的下滑分力GX=mgsinθ。

可以用下表进行分析：

由表可知道，此类问题非常适合程序教学，只要教师合理地设计教学PPT课件，合理设置教学单元，通过物理参量的分步判断选择进入学习，可以比较快地在短期内熟练掌握。图一是PPT课件首页的截图。

（图一）

（图二）

图二所示为教学步骤设计的流程图。关键在于物理参量分支选择的设计。篇幅所限，选用前三种传送带作为示例设计课件。水平传送带的速度与物体速度方向相同及相反，倾斜传送带的速度由上而下，物体置于传送带上方，初速度也由上而下。

物理教学过程中常可以遇见一些比较复杂的问题，此类问题往往具有情景模糊、条件隐蔽、过程复杂的特点。实践证明：如果我们借鉴行为主义理论中的合理成份，在教学中合理安排教学单元，设置教学步骤，利用多媒体设计制作课件，提高强化频度，及时强化，增加积极强化，实现程序教学，可以取得较为良好的效果。

（责任编辑：詹国荣）