摘要：本文運用現(xiàn)代認知心理學(xué)中的圖式理論，將理論和教學(xué)實踐相結(jié)合來指導(dǎo)當前的復(fù)習(xí)，從幫助學(xué)生建立正確完備的認知圖式入手，旨在培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建基本圖式的能力，從而理解基本的物理概念。

關(guān)鍵詞：圖式；物理概念；復(fù)習(xí)教學(xué)

物理概念是整個物理學(xué)知識體系的基礎(chǔ)，如果把物理這門學(xué)科比作高樓大廈，那么物理概念就是構(gòu)成這座大廈的基石。因此，物理概念教學(xué)成為物理教學(xué)的核心。李政道在回答怎樣才能學(xué)好物理這一問題時就曾強調(diào)：學(xué)習(xí)物理的首要問題是要弄清物理學(xué)中的基本概念。物理概念教學(xué)的效果如何，直接關(guān)系到學(xué)生對于物理知識的認知程度，進而影響到學(xué)生整體知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與拓展，可以說學(xué)好物理概念是學(xué)好物理的關(guān)鍵。然而，很多學(xué)生卻往往忽視對基本概念的掌握,特別是不能夠形成概念網(wǎng)絡(luò),更不能夠比較深刻地了解概念間的聯(lián)系。

因此，無論是在新授課中，還是在復(fù)習(xí)課中都應(yīng)重視物理概念的教學(xué)，以此為基礎(chǔ)來教好、學(xué)好物理知識。怎樣才能使學(xué)生在復(fù)習(xí)課中加深對概念的理解，對物理概念的復(fù)習(xí)有興趣，并能通過學(xué)習(xí)真正理解概念。圖式理論是現(xiàn)代認知心理學(xué)的重要理論之一，圖式理論作為一種教學(xué)策略,它以直觀形象的方式表征知識。利用圖式的形象性、直觀性、層次性、關(guān)系性和可擴展性等特點,將它引入到中學(xué)物理復(fù)習(xí)教學(xué)中,有利于學(xué)生進行有意義學(xué)習(xí),從而提高學(xué)習(xí)效果。

一、圖式理論的內(nèi)涵

現(xiàn)代圖式理論是在吸收了理性主義和經(jīng)驗主義，又在信息科學(xué)、計算機科學(xué)的發(fā)展以及心理學(xué)關(guān)于表征研究的基礎(chǔ)上，于20世紀80年代興起。對現(xiàn)代圖式的理解從三個方面入手，一是“一般性”，即圖式中貯存知識具有一定程度的概括性；二是“知識性”，圖式既描述某類事物的必要性特征，又描述其特點性特征；三是“結(jié)構(gòu)性”，圖式中各個知識結(jié)點之間按一定關(guān)系聯(lián)系組成一種層次網(wǎng)絡(luò)，同時，圖式還可以是一種等級結(jié)構(gòu)。所謂圖式是指圍繞某一個主題組織起來的知識的表征和貯存方式。人的一生要學(xué)習(xí)和掌握大量的知識，這些知識并不是雜亂無章地貯存在人的大腦中的，而是圍繞某一主題相互聯(lián)系起來形成一定的知識單元，這種單元就是圖式。比如，我們見到某種動物的圖片，就能很快想起它的名稱、性情、生活習(xí)性等很多有關(guān)該動物的知識。這說明該動物的外觀特征是與它的名稱、性情、生活習(xí)性等有關(guān)知識聯(lián)系在一起貯存在人的大腦中的。

一、基于畢業(yè)論文寫作的信息素養(yǎng)教育目標——以物理學(xué)專業(yè)為例

作為物理學(xué)專業(yè)學(xué)生重要學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的畢業(yè)論文寫作，是一種重要的專業(yè)實踐教學(xué)形式，是全面發(fā)展學(xué)生信息素養(yǎng)的一個有效途徑。教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會制訂的《高等學(xué)校物理學(xué)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》指出：“論文內(nèi)容可以是理論研究、實驗研究、文獻綜述、調(diào)研報告或應(yīng)用開發(fā)。論文應(yīng)具有完整性和一定的系統(tǒng)性，對所研究的問題應(yīng)有比較充分的調(diào)研，分析具體，結(jié)論可靠。提交的論文應(yīng)符合通?？萍颊撐牡囊?guī)范和要求，內(nèi)容基本正確。對論文的評價重點是學(xué)生的學(xué)風(fēng)、對知識的綜合掌握、應(yīng)用能力、分析能力和解決問題的能力”。[6]因此，結(jié)合物理學(xué)專業(yè)特點制訂畢業(yè)論文寫作的信息素養(yǎng)教育目標就顯得非常重要。因為科學(xué)合理的信息素養(yǎng)教育目標，能夠促使學(xué)生主動將信息素養(yǎng)能力納入自身能力建設(shè)中，使學(xué)生的信息素養(yǎng)能力隨著專業(yè)知識的增長而得到不斷的強化，并最終成為保障其終身學(xué)習(xí)的一種能力。[7]對于物理學(xué)專業(yè)學(xué)生而言，基于畢業(yè)論文寫作的信息素養(yǎng)教育的總目標是在發(fā)展學(xué)生物理學(xué)專業(yè)素養(yǎng)的同時，促進信息素養(yǎng)的發(fā)展，使學(xué)生成為終身學(xué)習(xí)者。具體的信息素養(yǎng)教育目標：一是使學(xué)生掌握信息檢索策略，學(xué)會運用專業(yè)數(shù)據(jù)庫，具備檢索物理學(xué)專業(yè)信息的良好能力；二是使學(xué)生學(xué)會批判性的運用所獲得的信息，并選擇有益信息融入自己的知識結(jié)構(gòu)和價值體系，會在所獲取信息的基礎(chǔ)上進行初步的學(xué)術(shù)創(chuàng)新；三是在論文寫作過程中遵循學(xué)術(shù)規(guī)范、學(xué)術(shù)道德和信息道德；四是在答辯過程中能夠有效的傳遞、交流信息。

二、基于畢業(yè)論文寫作的信息素養(yǎng)教育策略

畢業(yè)論文寫作中的信息素養(yǎng)教育是基于物理學(xué)專業(yè)情境的學(xué)習(xí)過程。這種滲透式的專業(yè)信息素養(yǎng)教育可以使學(xué)生鞏固所學(xué)物理學(xué)專業(yè)知識，擴大知識面，發(fā)展學(xué)術(shù)素養(yǎng)，全面提升信息素養(yǎng)。

1.通過論文選題培養(yǎng)學(xué)生的信息檢索能力物理學(xué)專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)論文選題可以是教師科研項目的組成部分，也可以在教師指導(dǎo)下自由選題。例如，與教師科研項目相關(guān)的畢業(yè)論文題目：一維三原子鏈的晶格振動分析，一維線性諧振子薛定諤方程的數(shù)值計算，相互作用帶電粒子運動軌跡的數(shù)值模擬與分析，航天器變軌過程分析，光學(xué)渦旋的產(chǎn)生及衍射特性，數(shù)字全息顯微技術(shù)研究，光學(xué)實驗中的圖像處理與應(yīng)用，等等。學(xué)生參與教師的科研項目，可以增加科研實踐機會，拓展物理學(xué)專業(yè)知識視野。學(xué)生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下自主選題時，要綜合考慮自己的知識掌握情況和專業(yè)能力，并根據(jù)自己的專業(yè)興趣選定論文題目。學(xué)生可以從科學(xué)研究中尚未解決的難點問題，以及公眾關(guān)心的熱點問題中自主選題，也可以在他人研究成果的基礎(chǔ)上進行選題。無論如何選題，都是以大量信息為基礎(chǔ)的，充分利用信息，善于捕捉為己所用的信息，了解課題的學(xué)術(shù)意義、學(xué)術(shù)創(chuàng)新和國內(nèi)外最新進展，就會大大拓寬研究思路。[8]在論文選題過程中，課題檢索是一個必不可少的環(huán)節(jié)。通過課題檢索，有助于學(xué)生掌握各種物理學(xué)專業(yè)數(shù)據(jù)庫的檢索途徑、方法和技巧，如學(xué)會熟練運用中國知網(wǎng)、超星數(shù)字圖書館、萬方數(shù)據(jù)庫、維普等中文數(shù)據(jù)庫的使用方法，了解SCI、EI、ISTP、EBSCO、IOPP、ScienceDirect、SpringerLink、IEEEXplore等外文數(shù)據(jù)庫的使用方法。這樣可以督促學(xué)生自覺主動地利用圖書館的各類館藏文獻資源進行自主探究學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)會課題檢索，掌握文獻檢索知識，豐富信息知識，鞏固所學(xué)物理學(xué)專業(yè)知識，使學(xué)生的專業(yè)信息能力得到發(fā)展。

2.通過文獻綜述培養(yǎng)學(xué)生的信息能力在確定好論文題目之后，學(xué)生需要進一步進行文獻的檢索和整理，并在此基礎(chǔ)上進行文獻綜述。文獻綜述是指在全面掌握、分析與課題相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，對該課題在一定時期內(nèi)的已有研究成果進行分析、歸納、整理和評述而形成的論文。文獻綜述一般要對研究現(xiàn)狀進行客觀的敘述和評論，以便預(yù)測發(fā)展、研究的趨勢或?qū)で笮碌难芯客黄泣c。[9]在文獻檢索過程中，教師要指點學(xué)生注意文獻資料的新穎性、價值性和真實性，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)合理的篩選、評價所獲取的信息資源，提取有價值的信息內(nèi)容，并將收集到的文獻資源進行分類，將其融入到自己的知識體系中。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)充分利用所獲取的信息，完成文獻綜述。當然，本科生的文獻綜述只要能夠?qū)σ延醒芯砍晒M行較為全面的分析和述評即可。文獻綜述的作用體現(xiàn)在多個方面：第一，充分了解課題的全面情況，把握課題的發(fā)展規(guī)律，熟悉已取得的成果和存在的問題，以及從事該課題工作的主要學(xué)者的成就和水平；[10]第二，可以培養(yǎng)學(xué)生熟練運用信息檢索工具的能力以及根據(jù)主題收集信息、整理信息的能力；第三，文獻綜述對參考文獻的要求可以幫助學(xué)生掌握學(xué)士學(xué)位論文的規(guī)范要求；第四，文獻綜述可以有效減少學(xué)生的抄襲現(xiàn)象，便于對學(xué)生進行信息倫理道德教育。

近幾年來，我和本校的物理教師，在完成教學(xué)任務(wù)的同時，開展了一些物理教學(xué)專題研究活動，對物理教學(xué)質(zhì)量的提高起到了一定的作用．下面就教學(xué)專題研究中的幾個問題，談一些看法和做法．

一、提高認識是搞好教學(xué)專題研究的前提

所謂教學(xué)專題研究，就是針對教學(xué)過程中存在的一些突出需要解決的問題，運用科學(xué)方法，有目的、有計劃地去探索教學(xué)規(guī)律的研究活動．其根本目的是為了深化教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量．

然而，并非所有教師都能從思想上認識到教學(xué)專題研究的作用和意義．有的教師課務(wù)很重，感到?jīng)]有時間進行教學(xué)專題研究；有的教師認為教學(xué)專題研究是專門從事教研人員的事情；有的教師則對普通任課教師能否開展教學(xué)專題研究，在思想上缺乏足夠的信心；有的教師還認為搞教學(xué)專題研究會分散精力，影響正常教學(xué)任務(wù)的完成；也有的教師認為搞教學(xué)專題研究花費時間，但研究成果未必就能在報刊上發(fā)表．

因此，為了搞好教學(xué)專題研究，首要任務(wù)是要弄清進行教學(xué)專題研究的意義和作用，掃除上述心理障礙．在實際中，若任課教師不搞教學(xué)專題研究，只憑教學(xué)經(jīng)驗，也許能把課勉強地講下去，但教學(xué)質(zhì)量只能停留在較低的水平上．若能結(jié)合教學(xué)進行專題研究，用科學(xué)方法研究教育對象和教學(xué)規(guī)律，就能使教學(xué)質(zhì)量提高到一個新的水平，也會使教育者的教學(xué)能力得到很大的提高．實踐證明，教師只要重視教學(xué)專題研究工作，認真實踐和總結(jié)，一定會取得豐碩成果．例如，研制物理新教具就是提高物理教學(xué)質(zhì)量的一個重要方面，前幾年，筆者曾把它作為一項教學(xué)專題進行了系統(tǒng)地研究．首先對高中物理教學(xué)大綱所規(guī)定必做的演示實驗逐個進行分析，根據(jù)多年的教學(xué)實踐，找出現(xiàn)成的教學(xué)儀器的不足之處，從中確定幾件重要的實驗裝置作為主攻對象，再根據(jù)推陳出新的原則，進行新教具的設(shè)計和制作，并在實際教學(xué)中進行檢驗和進一步改進，最終研制出具有較高水平的新型“牛頓第三定律演示器”、“動量守恒定律演示器”、“全電路歐姆定律演示器”、“電阻定律演示器”、“電流天平”、“自制光柵”等，對物理實驗教學(xué)起到了很好的促進作用．我又把有關(guān)總結(jié)文章分別寄往《物理通報》、《物理教師》、《江蘇教育》等雜志，由于改進的儀器在教學(xué)中有實用價值，所以文章都得到了各地物理教師的好評．“電阻定律演示器”，曾在江蘇省教委主辦的“物理自制教具研討會”上被評為二等獎，并推薦參加了由聯(lián)合國教科文組織贊助的“全國理科自制教具研討會”，在會上進行了演示實驗，受到了國內(nèi)外專家的贊許．1995年，《物理教師》雜志又發(fā)表了我的“推陳出新和幾件新教具的研制”的教學(xué)專題總結(jié)文章．

二、找準選題是搞好教學(xué)專題研究的重要途徑

本科畢業(yè)論文是教育部對高等學(xué)校進行本科教學(xué)質(zhì)量評估和審核評估一個非常重要的考核點，本科畢業(yè)論文也是教學(xué)計劃中的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，本科畢業(yè)論文的質(zhì)量能夠反映高等學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量，能夠客觀評價教與學(xué)，體現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，是學(xué)生畢業(yè)取得學(xué)位資格認定的重要依據(jù)?？梢哉f本科畢業(yè)論文對于高等學(xué)校本科教育具有重要意義，但是本科畢業(yè)論文在管理系統(tǒng)[1]、質(zhì)量評估[2]、檔案管理[2]、重復(fù)率檢測[3]、質(zhì)量監(jiān)管[2,4,5]、寫作方法[6,7]等方面還存在各種不完善，從而導(dǎo)致本科畢業(yè)論文質(zhì)量得不到保障。體現(xiàn)本科畢業(yè)論文的核心是本科畢業(yè)論文的內(nèi)容，學(xué)生能否獨立查閱論文，并對獲取的信息進行正確的分類、歸納、總結(jié)和應(yīng)用，并應(yīng)用所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識提出問題，并找到問題的切入點，應(yīng)用科學(xué)的計算方法解決問題，使研究內(nèi)容具有一定的創(chuàng)新型。計算機仿真是科學(xué)的計算方法之一，如何有效學(xué)習(xí)和利用計算機仿真方法決定著畢業(yè)論文的內(nèi)容和質(zhì)量。本論文以理工科畢業(yè)論文中計算機仿真的應(yīng)用進行探索和研究。

一計算機仿真的必要性

計算機仿真在理工科本科畢業(yè)論文中的應(yīng)用是必要的，是由理工科的學(xué)科特點決定的。理工科知識的學(xué)習(xí)以高等數(shù)學(xué)、專業(yè)英語和基本的計算機語言等專業(yè)知識為基礎(chǔ)，專業(yè)知識根據(jù)理工科學(xué)科特點的不同而有所不同，課本知識都有一個共同點，那就是理論性都比較強，以電磁場理論這門課程為例，課程的基礎(chǔ)課程是高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理學(xué)，學(xué)完這兩門課程，打下一個基礎(chǔ)才能學(xué)習(xí)電磁場理論這門課程，電磁場理論也是基于數(shù)學(xué)理論知識開始學(xué)習(xí)的，在課程的第一章一般要介紹一些數(shù)學(xué)基本知識梯度、散度和旋度的基本概念，有了這些概念為基礎(chǔ)，將電磁學(xué)知識按照數(shù)學(xué)思路進行展開，研究電場、磁場的梯度、散度和旋度，以及所表現(xiàn)出來的各種電磁特性，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，如果數(shù)學(xué)知識打得不是很牢固，那么學(xué)習(xí)電磁場理論這門課程就比較困難，如何破解這個難題，將計算機仿真應(yīng)用其中是將抽象的理論課程變成可視化過程的方法之一。理工課程的這一特點也直接反映到本科生畢業(yè)論文上面，本科畢業(yè)論文就是在所學(xué)習(xí)基本知識基礎(chǔ)上開展科學(xué)研究的，而計算機仿真能夠很好地拓展現(xiàn)有基本知識，并且可以驗證你手工完成的計算結(jié)果，為你提供了一個后臺檢查工具，同時可將抽象的難懂的物理概念變得可視化，也可將無法實現(xiàn)的動態(tài)物理現(xiàn)象展現(xiàn)出來，因此計算機仿真在本科畢業(yè)論文的應(yīng)用就有一定的必要性。

二幾種典型的計算機仿真軟件

以電子信息、光學(xué)工程和通訊工程為例介紹幾種典型的計算機仿真軟件。

（一）MATLAB語言編程。MATLAB語言是科學(xué)工程中一個廣泛使用的計算工具，是理工科學(xué)生應(yīng)用最為廣泛的計算機編程語言。MATLAB是MatrixLaboratory(矩陣實驗室）的縮寫，20世紀80年代初，MATLAB的創(chuàng)始人CleveMoler博士在美國NewMexico大學(xué)講授線性代數(shù)時，發(fā)現(xiàn)采用高級編程語言編寫程序很不方便，為了減輕學(xué)生編程的負擔(dān)，他構(gòu)思開發(fā)了MATLAB軟件[8]，經(jīng)過不斷發(fā)展，MATLAB已經(jīng)成為國際上最流行的編程軟件之一。MATLAB語言以數(shù)學(xué)矩陣為基本編程單元，編程語言簡單，具有強大的圖形表達功能，還可以提供許多面向應(yīng)用問題求解的工具箱函數(shù)，并且具有強有力的系統(tǒng)仿真功能，MATLAB還可以與其他計算軟件進行很好的兼容。根據(jù)中國知網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以MATLAB與主題關(guān)鍵詞的有2976篇，以MATLAB仿真為主題關(guān)鍵詞的有1756篇，以MATLAB/Simulink為主題關(guān)鍵詞的有749篇。上面是在文章題目中含有MATLAB字句的檢索結(jié)果，還有論文中應(yīng)用MATLAB編程的沒有統(tǒng)計在內(nèi)，可見用MATLAB語言編程進行論文寫作是大家常采用的一種科研方法。

現(xiàn)代社會是信息時代，如何吸收有效信息，適應(yīng)社會發(fā)展需要，是每個人，每個學(xué)生的一項基本功。為此，新一輪基礎(chǔ)教育課程改革提出關(guān)注學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，要求改變學(xué)生過去機械、被動、依賴的學(xué)習(xí)方式，倡導(dǎo)自主、探究與合作的學(xué)習(xí)方式。物理課外活動是學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的有效補充，是學(xué)生獲取物理知識，培養(yǎng)能力的第二渠道。我們結(jié)合學(xué)校實際，開展了初中物理課外活動，豐富了學(xué)生的課外生活。

一、物理課外活動學(xué)習(xí)的體系

物理課外活動的途徑有很多，按物理課外活動學(xué)習(xí)的方式，可將物理課外活動劃分為：自主活動學(xué)習(xí)（如小論文、小制作、應(yīng)用實驗）；合作活動學(xué)習(xí)（如社會調(diào)查、一物多用、分組實驗）；探究活動學(xué)習(xí)（如操作實驗、研究性學(xué)習(xí)實驗）。就初中階段而言，結(jié)合學(xué)生的年齡特點和知識水平，我們著手開展的物理課外活動主要是小實驗，小制作，小論文，小調(diào)查簡稱“四小”。學(xué)生通過“四小”活動，加深了對物理知識的理解，體驗了物理知識在實際中的應(yīng)用。

二、初中物理課外活動的實施

（1）課外小實驗，加深對物理知識的理解。

根據(jù)學(xué)生的知識基礎(chǔ)，教師精心設(shè)計物理課外實驗讓學(xué)生來完成。實踐表明物理課外實驗活動以豐富而又蘊藏著科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容，深得學(xué)生的喜愛。按活動的能力層次從低到高可歸納為以下幾類：趣味性實驗、家庭小實驗、探索性實驗、應(yīng)用性實驗、研究性學(xué)習(xí)實驗等。實踐中，我們注重了以下幾個可行性小實驗，學(xué)生通過實驗，增強了對物理的學(xué)習(xí)興趣。