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我们不用定义来解决“什么是意识”这个问题。对于这种人们常用的概念,往往是人们都知道它指的是什么,但确切地描述,又会众说纷纭。一门学科引入它作为概念后,上来先为它下定义,就会引起理解不同的人之间无谓的争论。如果先进行各种研究讨论,到取得一定结果以后,到人们在概念的内涵与外延上取得共识的时侯,再用确切文字定义,就水到渠成了。
一、对意识的初步分析。
1、意识、意识活动和意识功能。意识是大脑的一种属性,它是大脑里进行的一种活动,是大脑的能够进行这种活动的属性。意识是大脑中进行的一种以信息流动、信息处理为主要形式的活动,在活动中有时也有肢体运动参与。我们使用“意识活动”这个概念描述意识的活动特征。从含义看,“意识活动”强调的是意识的活动性,“意识”强调的是意识活动所引起的一系列现象,意识比意识活动含义更广泛。
意识不是大脑所有的活动,它只是大脑活动中的一类。我们把这类活动的作用用“意识功能”这个概念表示。“意识功能”是意识活动的产物。意识有这样一些功能:意识能监视、控制全身的活动(严格说,意识不能监视、控制人体的所有活动);意识能使人类认识、改造世界,包括人类自身;意识能发泄、表现、抑制自己的感情;意识能使人有独立的思想、人格、个性、个人意志等。
意识、意识活动、意识功能三个概念是指的同一事物的不同侧面。这三个概念不是包含关系,意识不包含意识活动,它就是意识活动,意识也不包含意识功能,它的作用就是意识功能。三个概念的区别是强调的侧面不同,在需要强调不同侧面时,分别使用不同的提法。
2、讨论意识的途径。由于除哲学以外没有其它科学认真地讨论过意识,人们对意识一直没有一个确切的认识。
在迷信说法中,意识是灵魂,是生命特有的可以脱离肉体存在的东西。它强调了意识与生命的特殊关系,但是否定了意识的客观物质性;它强调了意识对肉体的独立性,但是否定了意识与肉体的不可分离性。意识的确是生命的特有现象,但不是所有生命都有意识,只有人才有意识;意识有产生个人思想、个人意志、个性等的功能,在这些功能中表现出意识对肉体有相对的独立性,但意识并不能脱离肉体而单独存在,意识会随肉体的死亡而消失。因此意识不是迷信说法中的灵魂。迷信说法之所以有人相信,就是因为它也有正确的东西(意识的生命性和意识对肉体的相对独立性),只是它把正确的东西荒谬地夸大,对不利于自己的东西加以歪曲,迷惑了糊涂的人。我们要从科学的角度研究、讨论意识。
作为大脑的一类活动,意识显然是心理活动,应该是心理学研究的对象。可是由于它与心理学的其它对象纠缠在一起,很难单独作为心理课题研究。例如思维、情感都是心理学专门的课题,意识就和它们纠缠在一起,使思维、情感具有意识的特征。以至于很多人把具有意识特征的思维和具有意识特征的情感当做意识。
人认识、改造世界的能力和一个人独立的思想是意识的重要组成,但它们都是思维活动的结果。如果思维是意识特有的一种活动,可以把意识作为一个大课题,把思维作为它之下的一个小课题来研究。但是,实验表明没有意识的动物也有简单的思维能力,最著名的是荷勒的大猩猩实验。在他的实验观察中,大猩猩可以在够不到食物时想出把短棍接长的办法拿到食物。这里的大猩猩显然表现出简单的思维能力。计算机也可以模拟一些思维,目前模拟思维的计算机是绝对没有意识的。这些都证明思维是可以独立于意识以外的活动,思维并不是意识的特有活动。但讨论意识离开个人思想,离开人的认识改造世界的能力,就不是完整的讨论。在这里,意识显然与思维纠缠在一起。
再例如,人类特有的感情也是意识的重要表现,感情显然是情感活动的结果。如果情感活动是意识特有的活动,可以把意识作为一个大课题,把感情作为它之下的一个小课题来研究。但是,动物也能表达感情,它们也有情感活动。动物的这些情感活动也是没有意识的感情活动,这表明情感活动并不是意识特有的活动。但讨论意识离开对个人感情的讨论,离开对感情的表现、发泄、压抑的讨论,就不是完整的讨论。在这里,意识显然与情感纠缠在一起。
于是问题出现了:如何把意识最本质的东西突出出来,使意识能够既作为一个独立的心理课题,又不至于与其它课题纠缠不清。我们从意识的许多功能中找到一条核心的功能,把它叫做意核。在继续的研究中又发现,意核对其它活动的控制和相互促进,使其它活动发展进步,可以解释出意识所有的功能的产生:意核控制和促进思维发展,从而产生了对世界的认识和改造功能;意核控制和促进情感活动的发展,从而产生了个人感情和人对感情的表现、发泄、抑制;意核控制和促进意志活动的发展,从而产生了个人意志、个性、性格。
这些发现使我们确定了讨论意识的途径:先讨论意核的功能,再讨论意核的生成,进一步讨论意核对其它活动的控制,讨论意核促进其它活动的发展,讨论意识全部功能的生成,就这样形成一套完整的意识心理学理论。
3、意识的核心功能──意核。人类的意识表现得很复杂,有很多现象表明意识的存在和它的独特性,但是什么是它最本质的东西、最本质的功能呢?我们在研究用计算机模拟意识时,对比这个被称为电脑的设备,发现目前的计算机再先进,它也只能靠人编的程序工作,而没有以“我”的面目监视、控制自身活动的能力。电脑控制的机器人也是这样,是靠程序控制自动操作的,但是由于没有自我,它并不知道自己做些什么,为什么这样做。而人与它们的区别不就是这一点么?意识的本质不就应该是这种功能么?这就是意识的核心功能──简称为意核。意核指的就是大脑的这种以“我”的面目监视、控制全身活动的功能。
意核的功能不包括在记忆、思维、情感、需要、感觉、意志、肢体活动等任何一种活动之中,也不是它们的综合活动或组合活动。意核是独立于记忆、思维、情感、需要、感觉、意志、肢体活动之外的一种大脑的活动能力,意核又是意识的各种功能中的一项功能。对它可以独立研究、讨论。
意核与记忆、思维、情感、需要、感觉、意志等心理活动和肢体活动结合在一起,由意核监视、控制这些活动,就会使这些活动具有意识特征,构成完整的意识活动。例如,由意核监视、控制思维,促进思维发展,发展后的思维加强对世界的认识,由实践到经验,再由经验到理论,再由理论到系统理论,形成具有意识特征的认识世界的能力。另一方面,发展后的思维使人从实践得到认识,由认识得到的经验、理论提出发现、发明、创造等改造世界的设想,再经过实验、实践实现设想,形成具有意识特征的改造世界能力。再例如,由意核监视、控制情感活动,促进情感活动的发展,感情在发展中产生高尚的、伟大的、美好的感情,这些感情还具有了个人色彩,形成具有意识特征的个人感情;意核对感情的进一步控制才形成了具有意识特征的对感情的表现、发泄、压抑能力。以此类推,就会解释出意识的全部功能的产生过程。这样就构成一套合乎逻辑的、系统的意识理论。
需要指出,在这些讨论中我们应用了动态心理学的基本思想:各种活动在相互作用中互相促进、不断发展的思想。在讨论中,我们使用动态心理学专用的词汇:生成。一个新的心理活动、新的功能从原来功能中产生出来,叫做生成。
意核是一种人出生时不具有、后天生成的大脑功能。意核有一个从无到有的生成过程:最初,意核是由记忆中分离出来的一个区域产生的,这个区域是在存储由感觉获得的丰富资料、由肢体活动积累的经验、由思维形成的认识时形成的。然后在这个区域中生成了监视、控制全身其它活动的功能。第三步,意核生成后,它又促进了记忆、思维、情感、需要、感觉、意志等心理活动和肢体活动的发展,使这些活动具有了意识的特征。最后,意核和被意核改造的其它心理活动共同形成人们心目中的意识。
4、意识是人类进化过程中产生的大脑功能。有些人主张动物也有意识,这就使意识更加令人难以研究、讨论。我们反对这种主张。因此我们要明确指出意识是人类特有的功能,除去人类之外,地球上任何其它的生命都没有意识。
人类曾经与猴子、猩猩有共同的祖先。与曾经雄居地球的恐龙相比,人类这个物种在体形、力量上并没有什么优势。人类祖先是在体形和力量上比较弱小的一个物种。为什么人类能够在强手如林的动物世界中一支独起,独霸世界,并逼迫得很多比它在体形和力量上强大得多物种灭绝呢?人类凭的是有认识并改造世界的能力。那么,是什么使人类有高于其它动物的认识能力和无比强大的改造世界能力呢?不是别的,就是人类大脑具有的意识。
我们知道,大脑完成认识与改造世界工作的不是意识,而是思维。是人类的思维产生了各种认识,是思维想出了改造世界的方法,是思维产生了发明创造。另一方面,有很多实验都证明一些动物也能够进行简单的思维。但是为什么这些动物的思维没有发展到人类的水平呢?为什么这些动物没有认识并改造世界的举动呢?就是因为它们没有意识。人类的意识促进人类的思维高度发展,这才能认识世界,改造世界。
有人曾经说,是制造工具,促使人类从动物中分离出来。从考古的意义上讲,这种说法是正确的,但是从进化的意义上讲,这种说法并不准确。在动物实验中(最权威的是荷勒的大猩猩实验),猩猩可以折断树枝去取食物,猩猩也可以连接小棍去取食物,这可以算做是制造工具的行为。在另外一些实验中甚至可以教会大猩猩使用由词汇、语法构成的手势语言。表明大猩猩也有使用交流工具的能力。但大猩猩并没有因此进化成类似人类的物种,是因为猩猩的遗传基因决定了它们的大脑不够发达(这一点与大猩猩不能使用声音语言一样),大脑的不发达使它们不能生成意识,没有意识又使它们不能从简单的使用和制造工具行为进化到进一步认识并改造世界的行为。也就是说,它们的大脑不具备产生意识的条件,它们因此不能进化为类似人的物种。值得庆幸的是,在遗传基因的变化中人类的祖先幸运地获得了使大脑发育得很发达的遗传信息,使得人类的大脑发达到能够生成意识的程度,人类的祖先才发展为今天的人类。这段讨论说明了意识生成一定要有必要的先天条件。
在白鼠的大脑发育实验中人们看到:大量运动的白鼠大脑皱折要多于不运动的的。这表明:动物的大脑在出生后还要继续发育,在大脑的后天发育期内,后天的活动会使同种动物的大脑发育有很大差异。对这个结果,本文称之为大脑的多用则发育原理。意识是在大脑发育后生成的。狼孩具有人类大脑,却由于生活在狼群中而没有发展出人类的思维和意识。这个事例表明了人的大脑只提供了意识生成的条件,意识的生成还与后天环境有关。只是绝大多数人都生活在能够生成意识的人类社会条件下,后天环境对产生意识的影响被掩盖起来。狼孩的事例向我们表明:后天环境是意识生成必不可少的条件。
意识是先天条件与后天环境的共同产物,先天条件不足的动物和后天环境不足的人都不能生成意识。为了突出意识产生于后天,我们用动态心理学的词汇“生成”描述意识的产生。
上面,我们表明四个观点:第一、意识是人类大脑具有的功能;第二、意识使人类具有了认识和改造世界能力;第三、意识的生成要以大脑的相当发达为先天条件;第四、意识是大脑在后天环境中生成的。
二、意核。
1、意核是意识各种功能中的核心功能。意核是意识的核心功能,它体现出意识的本质。
只要对自身进行试验,你就会知道:你的绝大多数活动都要受到意识的监视和控制。例如做动作:你抬一抬手,视觉和动觉、触觉都会把得到的手的动作情况汇报给意识;在抬手的过程中,意识还要控制着手抬的高度,控制着胳膊弯曲的程度;意识还为你决定了抬手的目的,监视着该动作能否达到目的,根据感觉报告的动作情况,修改动作方式或结束动作。另外,意识也监视和控制你的心理活动:你思考一个问题,意识知道思考的问题是什么,从哪儿想起,意识为你安排如何思考。意识更要监视你思考到什么地方,遇到什么问题,意识为你确定解决问题的方法,修改解决问题的方法,结束思考等。我们把这种意识对人体活动的监视和控制功能叫做意核,意核虽然是意识各种功能中的一种功能,但它是意识的核心功能。
不仅如此,意核是以“我”的面目完成监视和控制的。当你动作时,你会意识到“是我在动作”。当你摸到其它东西的时侯,你会意识到“是我在摸我以外的东西”。意核的“以我的面目出现”的功能叫做自我意识,它能使一个人作为清醒的活动主体而存在、而活动。
综上所述,意核的功能表现为两点:第一是对全身活动的监视、控制,第二是以“我”为主体实现监视和控制。综合起来说,意核是大脑的一种以我为主体控制监视人体活动的能力。
2、初等认识和高等认识。我们把由感觉器官获得的资料和由肢体活动、心理活动产生的经验再经过大脑思维活动处理产生新资料的过程叫认识。认识是大脑的一种活动,是大脑获得资料的活动,但它不是简单地把信息传递给大脑,而是由思维对信息进行处理后送到大脑的。认识有时作为动词使用,指的是活动过程;有时作为名词使用,指活动获得的新资料。思维是处理信息的主要操作。
先简单说一下思维,思维有初等思维和高等思维。试验证明了一些动物能够进行简单的思维,那是一些没有意识的思维,这种思维叫初等思维。儿童在生成意识前也会生成这种初等思维。语言活动和意识生成后,人类的思维在它们的促进下发展为高等思维。所以,动物的思维都是初等思维。人类个体在语言和意识生成前的思维是初等思维,在语言和意识生成后,有语言和意识参与的思维是高等思维。
动物也能够认识,例如野兽对食物的情况、对周围环境都有认识,家畜对主人、对主人指示也有认识。再例如很多动物对要发生的事情有简单的预见,这是通过认识实现的;家畜家禽对主人的习惯很熟悉,是通过对主人的认识实现的。这些都是动物的认识。动物的认识过程比较简单,它们把感觉到的东西记忆下来,在头脑中由初等思维做处理,就能够得到认识。这些认识会保存在它们的记忆中,成为它们行事的依据。儿童在生成意识前的认识能力与动物类似,比动物略高级一些。为了与意识生成后的认识加以区别,我们把动物、儿童的认识叫“初等认识”。
意识获得信息的过程我们叫做高等认识。注意,我们本来应该说,在意识生成后进行的认识叫高等认识。但是高等认识是意识获得的全部信息,意识不获得高等认识以外的信息。所以我们换一种说法,两种说法的含义一样。为什么这样?在了解意核生成过程以后,就会有答案。意识得到的高等认识信息已经不是感觉器官、活动部位、心理状态原来的信息,它们经过很多道手续进行处理,才报告给意识。这些处理大体包括形式简化、特征提取、符号化、思维简化等。意识得到的认识信息已经非常简单、抽象、概括。这使得经高等认识后的信息与感觉信息、肢体活动信息、记忆信息、心理活动信息有了很大不同。
高等认识资料的表示方式与初等认识完全不同,高等认识获得的资料是用交流语言、内化语言(一种由交流语言简化成的大脑内部语言)、形象语言(用图形、声音形象、其它感觉形象表示的语言)表示的,也是用这种形式保存在记忆中的。而初等认识是用形象语言表示和保存的。大脑中的其它信息(例如触觉接受的疼的信息)是用大脑神经信息编码表示和保存的。这是因为高等认识是由高等思维完成的,高等思维又生成于言语活动之后,高等思维使用的语言中就增加了交流语言和内化语言。每个人都知道这样的事实:我们的意识只能读懂大脑中用交流语言、内化语言、符号语言表示的东西,而对大脑中用神经信息编码记录的东西毫无所知。由于传递给意识的全部信息都是高等认识,上述就事实表明,高等认识也是有语言限制的。我们把交流语言、内化语言、形象语言叫做意识可读语言。
认识还在不断发展。初等认识发展为高等认识后还要继续发展。在意识控制思维活动后,意识用对思维的认识进一步改造思维,由此生成了科学思维。科学的思维参与认识过程的信号处理,生成科学的认识。经过人与人的交流,集中人们思维的成果,科学的认识就成为人类共有的知识和理论,它们也是人类共同的认识。
本段提出初等认识与高等认识的区分,提出高等认识是意识获得的唯一信息,提出高等认识资料是由意识可读语言记录的,都是独创性见解。
3、意核的生成。一个人刚刚出生时,并没有意核,就是说他大脑中没有一个以我的面目监视、控制全身活动的机制存在。随着发育,随着这个人接收外界信息的增加,随着他的肢体活动能力和心理活动能力的发展,特别是随着他言语活动和思维活动的发展,意核才在大脑生成。
那么大脑是如何生成意核的呢?基本过程是这样:在意核生成前,大脑的某一记忆区域存储对客观世界(包括外界和自身)初等认识的资料,当这个区域发展出独立处理这些资料的能力,又在处理过程中获得了对“我”的认识,并取得监视、控制全身活动的权利以后,这个区域就生成了意核。详细讨论如下。
对人类大脑的研究表明,大脑细胞是存储和处理功能兼备的,本文称之为大脑存储和处理功能兼备原理。这一点与被叫做电脑的电子计算机不同。电脑的CPU具有处理功能,但只有很少的存储空间,资料保存主要靠存储器;而存储器只有存储功能,处理要靠CPU。这种特征使电脑的硬件必须共同完成一个任务。人脑细胞的存储和处理兼备特征使人脑的一部分可以具有独立的功能。在大脑研究中已经证实:人类大脑有很多功能定位区,它们分别完成相对独立的任务,甚至形象思维与逻辑思维都由大脑的不同部位完成。人们称这种现象为大脑功能定位。我们把这叫做大脑功能定位原理。对大脑的研究还表明,大脑的分工并不是绝对的,在一些功能定位区受到损伤时,其它部位可以代替它的部分功能。我们把这叫做大脑功能替代原理。这样的大脑结构就为意识的生成打下良好的基础。顺便指出,这种把实验结果总结为原理并作为规律的做法,在动态心理学中经常使用。
意核是意识的核心功能,意识是人类大脑特有的功能。意核生成过程就要由正在发育的儿童说起。正在发育的儿童渐渐生成初等认识的能力。由于他们生活在人类社会环境中,使得他们有较好的初等思维能力,有较为发达的记忆能力,并因此获得了丰富的“初等认识”。这些初等认识主要是思维对感觉得到的资料和肢体活动获得的经验进行处理的结果。根据大脑功能定位原理,这些“初等认识”要保存在大脑的一个固定的区域中,我们把它叫做“认识存储区”。意核的功能将从这个区域生成。最初,这个区域的任务就是保存对全身活动的“初等认识”资料,也不过就是一个具有记忆功能的区域。根据大脑的存储和处理功能兼备原理,这个区域还要对这些“初等认识”的资料进行处理,这种处理是向人体各处索取经初等思维操作处理过的情报。这相当于收集全身活动的情报,具有监视全身活动的性质。根据大脑的多用则发育原理,这个区域的细胞由于大量的记忆活动和收集情报活动会特别发育起来,该区脑细胞的发达为该区生成新功能创造条件。渐渐地,收集全身情报到“认识存储区”的处理工作就转变为对全身活动的监视功能。
“认识存储区”神经细胞的特别发育也使它有可能扩大存储容量和生成新处理功能。新的处理功能来自该区域获得的认识资料。当意核获得某种认识后,会试图把认识转化为活动,这种活动如果是以前没有的,就生成了新的处理功能。具体而言,这里指的获得的认识资料就是对控制全身活动的认识,试图进行的就是“认识存储区”向全身发出活动指示。在意核的监视功能生成以前,没有意识的动物和生成意识前的儿童也有指挥、控制全身活动的能力,它是由一个叫做自动控制系统(后面还要详细讨论它)完成的。在“认识存储区”获得的“初等认识”中,也有对协调全身活动的认识,“认识存储区”凭借这种认识产生一种“试图”,试图向自动控制系统发出一些活动指示,其中有些指示竟然被自动控制系统执行了,“认识存储区”由此获得这种试图成功的新认识,依据这个新认识“认识存储区”加强发出活动指示的活动,渐渐地“认识存储区”便这样有了对全身活动的控制能力,于是一种新的处理功能便在“认识存储区”生成了。
大脑的一个普通的记忆区──认识存储存储区,就这样生成了监视、控制全身活动的功能,使它具有了意核功能的两项特征。这个认识存储区也就转变为意识功能区了。
4、意核生成过程的三项说明。
第一、试图是动物和人的一种本能。在上面的讨论中我们说:当意核获得某种认识后,会试图把认识转化为活动,这种活动如果是以前没有的,就生成了新的处理功能。这种说法,有些人可能感到离奇。
早在桑代克进行迷笼实验(饥饿的猫被放在有插销的笼中,它用大量胡乱动作,最后打开笼子吃到笼外食物)后,他就提出尝试错误理论。尽管他的理论有很多不恰当的地方,但实验揭示一个事实:动物(和人)在无法实现自己欲望时会胡乱使用一些活动试图实现自己的欲望,在大量失败后,就可能从胡乱尝试的方法中找出偶然出现的正确方法。产生这种“试图”时并不必须有思维参与。小孩、不聪明的人在猜测时无根据、不动脑子地胡猜,就是人类无思维参与产生“试图”的例子。
根据这些现象,我们提出我们的“试图理论”:在某些需要无法实现时,动物和人会本能地采用一些胡乱的活动(包括肢体活动和心理活动)试图实现需要,这个举动叫做“试图”。一些能够满足需要的活动被确定下来,于是就形成了一种新的活动能力。我们认为“试图”是动物和人适应环境、维持生存的一种本能。在他们没有经验或办法实现欲望(或需要)时,一定会产生一些胡乱的试图以求欲望(或需要)的实现。而很多正确的活动方式、新的能力、新的功能,甚至新的思想就产生于对这些试图的选择(主观选择和客观选择)之中。“试图理论”是我们的动态心理学中讨论功能生成的一个重要依据。
“试图理论”与桑氏的“尝试错误理论”的区别在于:本理论只根据实验和观察,指出动物与人有这种本能,把它作为一种产生新活动能力的规律,没有对细节进一步猜测,进一步讨论。而桑氏的问题恰恰在于他忽视了实验本身指出的普遍规律,自己根据实验细节猜测出几条规律,他讨论的有些细节没有普遍性,结论就不免有片面和不符合事实的东西,只好由人指责了。“尝试错误理论”有问题并不表明桑氏迷笼实验没有意义,也不意味着根据这个实验得不出普遍性规律。
第二、认识对意核生成的两项作用。在意核生成的前一部分我们指出,认识要求大脑为它分配一个“认识存储区”,这个区域又生成了意核功能。这是认识对意核生成的第一项作用,认识为意核生成创造了物质条件。在意核生成过程的后一部分,我们又提出:在获得对全身活动控制的认识后,意核又依据这种认识试图发起对全身活动的控制。这是认识对意核生成的第二项作用,认识又可以作为意核生成新功能的依据。
第三、意核的生成与人类的言语有密切关系。动物虽然也能相互交流信息,但动物不能创造和使用人类的由词汇、语句和严格语法组成的交流语言,也因此动物不能生成意核和意识。儿童只有生活在人类社会环境中才能生成意核,起关键作用的是语言交流。那么,语言对意核生成起什么作用呢?首先语言促进了思维的发展,为思维提供了一个抽象操作的工具──词语;同时意核也提供了抽象思维的操作方式,这种方式就是把一批具体事物用一个词汇表示,再把一批词汇作为一批事物用一个新词汇表示,多次这样做,就可以使信息大大简化。这种简化,大大加快思维对信息的处理,提高了认识的水平。其次是,语言使意识获得“我”的概念,获得了“我”是主体的重要认识。这里用什么符号表示“我”并不重要,不同民族就使用不同的符号表示“我”,有些部族人还只能用自己的名字表示“我”。关键在于从大量的有关“我”的资料中抽象出“我”的概念,并且用一个词汇表示它。有了“我”这样一个简单的概念,意核便有了“我”这样一个简单的看问题的立场,意核才能以“我”的面目监视和控制全身活动。
5、自我意识的生成。最初生成的意核只是产生了对全身活动的监视、控制功能。意核还要以我的面目从事这种控制和监视工作,才算具有完整的功能。这就是说,还要生成自我意识。那么,自我意识是怎样生成的呢?
自我意识是在意核的控制下对“我”进行认识的结果。意核是怎样认识“我”的呢?它需要完成三项认识工作:第一、对自身与外界区别的认识。第二、对自身机体统一性的认识。第三、对自身历史统一性的认识。很明显,在我们的理论中,自我意识生成于意核生成之后。观察儿童成长的过程,他先学习控制自身的活动,后产生“我”的认识。这与我们的理论是相符合的。
意核是怎样认识到自身与外界的区别的呢?这主要得益于人体生有丰富的感觉器官。在感觉器官接受的信息中,很大一部分是关于外界情况的。除去视觉、听觉以外,触觉在确定自身与外界的界限上贡献非常大,痛觉则在确定自身范围上起着决定的作用。而人体的内部感觉又不断向意识报告内脏、各器官的情况。高等认识生成后,认识到内部与外部是严格区别的不同事物,进而把人体抽象为“我”,把这个界限外的事物抽象为“外界”。于是一个“我是独立于外界的个体”的认识产生了,它成为自我意识生成的第一个基础。
意核是怎样认识到自身的统一性的呢?这得益于意核对全身活动的监视、控制功能和人体丰富细致的内部感觉器官。它们把人体所有情况都报告给意识,包括对全身活动情况的报告和身体状况的报告。高等认识生成后,对这种现象加以认识,经过必要的思维、抽象,一个“我是一个全身紧密联系、并可以配合行动的统一整体”的认识产生了,它成为自我意识生成的第二个基础。
意核是怎样认识到自身的历史统一性的呢?这得益于人脑记忆具有的长久记忆功能。由于长久记忆,过去的经历与现在的经历合成为“我”的经历。长久记忆的重要性可以从下列反例表现出来。有些小孩忘记了小时侯的模样,忘记了那时做过的事。尽管给他拍了照,录了像,他也会奇怪:“那是我吗?不是吧!”一些失去记忆的人,也不知道“我是谁?”。正常的人在对长久记忆中的历史资料进行认识后,就得出“过去的我与现在的我是一个统一的整体”的认识。这就是自我意识的第三个基础。
这样,“‘我’是具有与其它事物独立性、具有全身统一性和历史统一性的独立体”的完整认识就产生了。由于这些认识保存在意识功能区,就是原来的认识存储区,意核便把“我”与这个存储区合为一体,把“我”与这个区域的功能(即意核)合为一体,并产生以“我”自居的试图。当意核(它不过是大脑某个区域的功能)以“我”自居的试图实现后,就生成了自我意识。它开始以“我”的面目出现,对人体进行监视和控制,这时的人就开始懂得什么是“我”了。
至此,意核的全部功能都已经生成。也可以说,这时的人已经有意识了。
6、意识的生成。从意核生成的讨论中,我们看到,讨论一个功能的生成,要逐一讨论它的所有功能是怎样逐一生成的。我们在讨论意核的生成时,先讨论了它监视功能的生成,又讨论了它的控制功能的生成,最后讨论了它的以“我”的面目出现的功能,此后才确认意核的生成。讨论意识的生成也要逐一讨论意识所有功能的生成。但是这并不难,沿意核控制、监视人体的其它活动的、促进它们发展的线索就可以得到意识所有功能的生成过程。
例如,意核监视、控制思维活动后,首先把思维的进行确定为“我想”“我思考”;然后它开始安排思维的方式方法,确定或改变思路;在思维过程中指挥回忆活动搜集资料、搜集过去成功的思维方式、方法、思路。在思维遇到困难时,意核指挥意志活动参与思维,帮助稳定情绪,使思维坚持下去。最后,意核控制的思维产生“我”的思想,“我的思想”不过是以“我”为主体思维得到的结果,但它具有明显的个人特征。意核控制的思维还不断进行着对世界的认识,并通过思维提出发明、创造、生产的办法,实现对世界的改造。这样,个人思想、认识和改造世界的能力等意识功能便逐一生成了。
再例如,意核控制、监视情感活动,首先意核把情感活动确定为“我的感情”“我的情绪”“我的爱恨”;然后,意核根据对情感活动的认识来监视、控制情感活动,决定是否表现感情,是否抑制感情,是否毫不控制地发泄感情;意核还控制着对感情的学习,使原始的、简单的感情发展为高级的、有风度的、表现多样的、含蓄的感情。最后意核控制的情感活动成为具有个人特征的感情。感情有了个人色彩后,人类特有的、丰富的、多样的、变化多端的、柔情的、缠绵的感情故事才不断产生。
以此类推,不难得到意识全部功能的生成过程。
在讨论意识生成过程以后,我们可以较确切地描述意识:意识是指意核以“我”的面目监视、控制人体的各种活动后产生的所有现象。意识活动是指在意核监视、控制下人体进行的各种活动,这些活动包括意核监视、控制的肢体活动和意核监视、控制的心理活动。意识活动的中心在大脑,所以意识活动绝对是一种心理活动。
三、发动意识活动的需要问题。
1、需要是机体活动的发动力。世界上的运动分有序运动与无序运动两种,所有的有序运动都是由某种需要发动的。例如,当太阳内部的原子反应(属于无序运动)积累大量能量后,就产生释放能量的需要,于是发动了爆发活动,在太阳表面就可以观察到黑子现象。汽车停止时,产生要求司机发动的需要;汽车没有燃料时,产生要求人为它加油的需要。这些需要满足后,汽车才能正常行驶。生物的活动是广义的运动,动物和人的活动更要有需要发动。动物在需要食物时,就发动寻找食物的活动。人在需要知识的时侯,就会发动学习知识的活动。但是,无生物是不知道自己的需要的;动物仅仅是在非意识层次知道自己的需要,但不能计划自己满足需要的活动;而人能够意识到自己的需要,并能够为满足需要制定行动计划。
无生物的需要只是一种客观存在的需要,没有相应的心理活动。动物和人的需要是以心理活动的方式表现出来,这就是心理学中讨论的需要活动。在本文中,需要活动这个概念专指动物和人产生某种需要的心理活动,需要则包含没有心理活动的需要和需要活动,需要与需要活动是有联系但含义不同的概念。在进一步讨论中,我们常使用“XX的需要”这样的说法,它是指一种具体的需要活动。前面的XX代表需要达到的目标,例如需要满足食欲,叫食欲的需要。再例如,需要发动一个认识活动,我们就叫认识的需要。后者是一种较高级的需要,它的目标不是得到一种物品,而是完成一项活动。“XX的需要”用法,可以使需要活动随产生的需要不同而划分成不同种需要活动,例如,认识的需要就是一种需要活动。
人的有些活动只由需要发动,不由需要活动发动,如人的内脏活动。自然的呼吸是一种内脏活动,它是由人体对氧气的需要发动的,但不必有相应的心理活动。只有在呼吸不畅时才产生有心理活动的对呼吸的需要活动。肢体活动、心理活动则是由需要活动发动。
2、发动意核的需要活动。意核也是一种活动,它也要由产生某种需要的需要活动发动。在意核由生成到发展的过程中,有很多种需要活动发动它,其中有一种是最重要的需要活动,这就是对认识的需要。
认识的需要是一种需要活动,它要求发动对不了解的事物加以了解的活动。认识的需要是人类特有的、其它动物没有的一种需要活动。观察儿童的行为可以发现,儿童对周围的事物有强烈的好奇心,这种好奇心就是“认识的需要”的外在表现。动物也有好奇表现,但它不是为了满足认识需要的。例如,小猫见到一个球,就会扑上去,抓,咬,追。它是把捕食动作转化为游戏,它的需要是玩球。但小猫并不需要认识这个球,它也不会由此产生对球的什么认识。小孩则不同,当他们具有一定的活动能力后,就从只会把玩具放到嘴上吃、看它走、听它响等幼稚状态下摆脱出来,他们往往拆开玩具,看看它们为什么会走、为什么会响。在他们掌握语言以后,他们就开始不断向大人问为什么,了解自己不了解的事物,这也是认识的需要在起作用。我们从对上述现象的观察中确定,认识的需要是人类特有的需要活动。
人类个体为了满足认识的需要,要进行很多活动来配合认识活动,例如观察、用动作作用于被认识的对象等。而意核要监视、控制这些活动,就生成意识活动,在不断认识过程中形成完整的意识功能。
回顾意核的生成过程:正是大脑不断产生认识的需要,使大脑获得大量简单认识的资料,大脑要为这些资料划分出认识存储区,才为意核的生成奠定了物质基础。还是由于不断产生的认识需要,认识存储区才不断向全身收集情报,由此生成对全身的监视功能。又是由于不断产生的认识需要,使认识存储区获得了对控制全身活动的认识,而认识“存储区能否控制全身活动”的需要,产生了向自动控制系统发出指示的试图,从而生成了意核对全身的控制功能。同样出于认识的需要,获得了自身与外界区别的认识,获得了自身是一个统一的整体的认识,获得了历史的“我”与现时的“我”是一个统一体的认识,从而生成了自我意识。
不仅在意核的生成过程中,就是在意识活动的过程中,认识的需要也是非常重要的。例如在人的发展过程中有一种自我扩张的心理阶段,就是由对自我能力认识的需要发动起来的。再例如,人们对事物认识的需要发动了人类通过观察、实验获得资料,通过分析、总结形成结论,通过对实践资料的思考获得理论,再通过逻辑思维使理论成为系统的、逻辑的理论体系。还例如,发明创造是由“对新思想、新事物、新材料”认识的需要发动的活动中产生的。
3、讨论认识的需要的意义。任何活动都是由需要和需要活动发动的,这是动态心理学《活动理论》中一个重要的理论支柱。“认识的需要是人类特有的需要活动”是我们研究意识心理学时提出的新观点。它们联系起来使意核生成理论形成完整的逻辑体系。没有对认识需要的讨论,意核两个功能的形成就会使人感到没有理由。
进而,我们又能够以认识需要是发动意识活动的需要为线索,解释出意识活动的所有表现。
四、意识的程序和语言问题。本专题的目的是指出意识对人体的控制和监视不是万能的,有很多东西它不能管,这就表现出意识监视、控制能力的局限性。并从理论上对意识监视、控制能力的这种局限性做出解释。
1、意识的语言问题。意核在保存认识资料动的认识存储区生成,该区域资料的记录方式对意核的功能影响会很大。大脑有大量信息处理和信息传递活动,表示这些信息的是大脑神经编码,人们在实验中对它有所探测,但是目前还无法解读它们。在人类言语活动生成前,简单认识是用形象语言记录的。形象语言是由表象信号进一步简化而来。感觉器官获得的信息量太大,不能全部传递给大脑中枢部位,要经过一系列处理和简化。例如视觉信息经过去色、特征提取,大面积去除等处理,就得到视觉表象。这种表象再经过典型化处理,才能作为记录用的形象语言。典型化处理是一种对形象的抽象处理,例如视觉,用一种树的表象信息表示所有的树,就是典型化处理。经典型化处理后的信息已经是一种符号化的形象,不再是原来的形象,所以叫形象语言。
在语言活动生成后,认识存储区的资料由于交流的需要开始使用交流语言记录和保存。由于交流语言有虚词和语法结构,这些是说给对方的,对自己没什么用,因此就产生没有虚词,语法不严格,实词简化的内化语言。内化语言比交流语言简单,更有利于记录和保存认识资料。
由于意核生成在这样的语言环境中,能够被意核读懂的也只有用形象语言、交流语言、内化语言记录的资料。意核不能读懂大脑神经编码表示的信息。意识以意核为核心,它也只能读懂这三种语言记录的资料,不能读懂大脑神经编码。意识得到感觉信息,是被处理、被转变后的形象语言,而不是感觉器官原来的大脑神经编码。这些处理可以看作是由大脑神经编码翻译成意识可懂语言。意核和意识由于受到语言的限制,功能也受到限制。例如,它不能了解人体内用大脑神经编码记录的内部情况,也不能了解记忆中用大脑神经编码记录的情况,它不能产生用大脑神经编码编写的指挥活动的程序等。
2、意识的工作区域问题。意核是认识存储区生成的功能,尽管这个区域变得很发达,但是毕竟有容量的限制。很多资料要转移到大脑的其它区域保存。于是出现意识的工作区域问题。资料只有在意核功能区(原来的认识存储区)中,意核(从而意识)才感觉资料是清晰的、明确的。在其它存储区的、尽管用三种可懂语言记录的资料,意核(从而意识)也感觉资料是不清晰的、不明确的。因为在资料转移到其它区域后,意核功能区只保留这些资料的目录、摘要,没有其它细节。也只有在把其它区域的资料调入意核功能区,意核(从而意识)才感觉资料是清晰的、明确的。
从对回忆过程的自省观察中,每个人都能证明意识工作区的存在:在回忆完成前,你对要回忆的东西只有模糊的印象,当你完成回忆后,与这事情有关的所有细节便很清晰、很明确了。回忆实际是把其它区域存储的资料调入意核功能区,使意识能够阅读的过程。
意识的功能也受工作区的限制,由于工作区容量有限,思考时常常出现想不清楚、感觉象一团乱麻的现象。人们往往把这种现象叫思路混乱,其实思路混乱只是表面现象,本质的原因是意识功能区工作区容量不够,工作区与非工作区资料交流不畅所至。我们根据自己的经验都知道,对于简单的问题,根本不需要理清思路,即便是漫无边际地瞎想,也能想出结果。足见思路清楚不是决定因素。对于简单问题来说,意识功能区容量再小,也足够大,需要的资料完全放得下,与其它区域交换资料的渠道也畅通,思路混乱一些,也能完成思维。对于复杂问题则不然,由于意识功能区容量有限,思维所需要的资料放不下,与区外交换资料的渠道也不能畅通,就会感到一团乱麻。解决的方法表面上是清理思路,实际上是在确定思路后清理工作区,把思路外的一部分东西清除出去,只保留思路需要的那部分,为思维工作腾出足够的容量,并能够保证与区外交换资料的渠道通畅。
经常思考的人,由于多用则发育原理,大脑的意识功能区发育得好,容量大,思路不清的现象就少。他们好象不用经常去清理思路,也能把复杂的问题想清楚。另外,经常思考的人,在确定好的思路方面经验也丰富,这使得他们能够轻易地找到好的思路,占用最少的意识功能区,解决复杂问题。
3、意识的程序问题。“程序”是计算机词汇,它是驱动计算机工作的信息流。大脑的活动有没有程序呢?应该有!人们都知道,意识就能为思维安排程序:先想什么,后想什么,依据什么,如何收集必要的资料等。意识也可以为肢体活动安排程序,先由哪个部位活动,后由哪个部位活动,活动达到什么目的。但是意识又不能为人体的很多活动安排程序:不能为消化系统安排程序;不能安排感觉接受信息、简化信息的程序;不能安排需要和情感活动的程序;甚至对于记忆,意识也不能安排把资料放在何处,怎样寻找存放好的资料等操作;更不能为意识、意核安排工作程序。
人的活动应该有一致性,要有程序就应该是所有活动都有程序,不可能一些活动有程序,另一些活动没有程序,那么为什么有些活动的程序意识能安排,有些活动意识不能安排呢?为什么意识甚至不知道一些活动有程序呢?
是这样的,问题不在于有无程序上,各种活动都有程序,只是人体的大部分活动程序是由大脑信息编码“写”的,意识与意核读不懂它们,就不知道这些程序的情况。意识为活动安排的程序是用三种可懂语言“写”的,意识自然就知道它们。
对于人体的活动而言,它们是按大脑信息编码“写”的程序工作的,用三种意识可懂语言“写”的程序对活动没有意义。但是在意识向自动控制系统发出指示,把安排的程序交给自动控制系统时,自动控制系统会把三种可懂语言程序翻译为大脑神经编码程序,从而保证活动指示被执行。这里的情况与计算机的高级语言程序翻译为计算机实际执行的脉冲电信号语言程序非常类似。
有些活动,自动控制系统不能把意识安排的程序翻译成相应的大脑神经编码,意识为它们安排的程序就无效。例如呼吸、消化、意识、意核这些活动,自动控制系统就不能为之翻译。
自动控制系统的翻译还是单向的,它不能把大脑神经编码程序反向翻译为三种可懂语言程序,所以意识对很多活动不能知道其原来的程序。有些活动,意识可以通过感觉了解活动进行的情况,想象出其活动程序,虽然与反翻译类似,但不是真正的反翻译。
拿消化系统来说,消化系统是由很多器官配合工作的,每个器官的活动都要有控制信息,它们之间的配合也要有相应的信息。显然,一定会有消化系统每个消化器官的单独工作程序和它们之间的相互配合程序,这些程序就是用大脑内部信息编码“写”的。意识不能读懂大脑的内部信息编码,这些程序又不能反翻译成三种可懂语言,意识就永远无法知道消化系统的工作过程。以此类推,感觉活动的程序,记忆活动的存取程序,需要和情感活动的程序,以及意识活动的程序都是由大脑内部信息编码“写”的,意识都不能读懂它们,并永远不能知道它们的工作过程。
意识是大脑的活动,驱动它应该有相应的程序,但这些程序是由大脑内部信息编码“写”的,意识是无法了解的。另一方面,意识即便为自己安排出程序,由于自动控制系统不能翻译,这种安排也无法实现。所以,意识既不能知道自己的工作程序,又不能为自己的工作安排程序。
大学物理实验教学虽然重要,但当前发展现状并不值得乐观,在许多高校普遍存在以下方面的问题:一是实验内容陈旧,据有关统计,60%以上来源于经典物理,反映当代物理发展的新趋势、新方向的内容较少;二是实验项目类型缺乏新意,现行的大学物理实验开设的实验大多是一些验证性、仿效性的实验,设计型的、创新型的实验很少,这既不不利于激发学生做实验的兴趣,更难达到培养学生创新的能力;三是考试考核方式方法落后,目前大学物理实验考核办法基本上是沿袭传统方法——统一时间,让所有学生做同一个实验,在根据学生完成的实验报告给予评分,既不重视学生做实验的过程,也不看重学生在做实验过程中表现出来思想、能力,因此,考试难以做到客观准确;四是教学管理落后,多数高校的大学物理实验教学的管理仍停留在传统的教学管理模式和水平上,未能充分利用信息技术革新的优势,学生只能按照学校的课程计划一成不变地去做实验,导致大量的实验资源(仪器设备、师资)闲置,未能发挥应有效益,开放性实验形同虚设,致使许多有兴趣、有天赋潜能的学生的要求难以得到满足。凡此等等,我们必须认真思考并回答——当今大学物理实验教学向何处去?
2信息化是大学物理实验教学的发展趋势
大学物理实验教学信息化就是以计算机、互联网等信息化技术手段带动实验教学、管理的科学化、现代化,以提高实验教学质量和效益的过程;它是将现代信息技术与先进的管理理念相融合,转变大学物理实验教学的方式方法、师生教学互动模式、管理模式、成绩评定模式,重新整合大学实验教学资源,提高实验教学质量、提高大学生科学素质和科研能力的过程。大学物理实验教学信息化管理的精髓是信息集成,其核心依托计算机数据库及其网络平台,数据管理系统把实验教学项目的选择、方案的设计、时间地点的安排、仪器的配置与准备、指导老师的选择、实验报告的撰写与收集、实验成绩的评价等各个环节集成起来,形成师生及管理者共享资源、信息,实行最优化原则来提高现有实验仪器设备的利用效率,充分发挥教师的能动性和积极性,同时在尊重大学生的自主性的基础上,激发其学习的兴趣、发掘其学习潜能,从而使大学物理实验教学取得良好的教育、教学效果。相对于传统的教学模式,实验教学信息化具有二大特征:一是改变实验教学的传统管理模式,实行立体全方位管理,实现对教师、实验课堂、实验设备、学生全面管理的管理目标。就得要求对实验教学管理进行深化改革,在现有信息资源共享的基础上,使教师与学生、教师之间、实验教学部门与理论课教学部门之间以及负责实验教学的部门与学校相关部门之间交流和沟通更直接,从而大大提高管理效率,降低管理成本。二是运用信息技术对实验教学的各个流程和环节(如教师、学生、教学过程、作业批改、成绩评定等)实行有效控制和管理,实现各种要素配置最优化、各个环节紧密结合而达到最合理化,即能实现资源共享,又可以达到实时监控。是故,信息化是当代大学物理实验教学发展的趋势。
3加大教改力度,实现大学物理实验教学信息化
实现大学物理实验教学信息化是一项较为复杂的系统工程,至少应进行以下几方面:第一,实验项目开设选择信息化改革;现代科学技术(物理学更甚)发展日新月异,作为物理学的基础课程——大学物理实验,其内容的选择必须与时俱进,体现现代科技发展变化的时代风貌,反映其时代特征。要开设好大学物理实验项目、确定实验内容(既适合本校学生的实际,又要体现现代科技发展要求),就要充分利用互联网等信息技术,搜集国内外大学物理实验开设的情况,通过网上调查,确准了解、把握本校学生的学习基础等实际情况,确定开设实验项目,并随着情况变化而不断调整,以确保大学物理实验教学目的的有效贯彻。第二,实验教学管理的信息化改革;实验教学管理信息化可分为三个层次:最高层次是学校层次,中间是教学系部层次,最后是实验管理员和任课教师层次。传统意义上的实验教学管理仅仅集中或注重中间层次,学校很少掌握实验教学的有关数据、信息,对开设了些什么实验项目、是谁主讲、实验计划、进度等等很少过问,这往往导致实验项目开设缺少顶层设计与指导,降低该课程教学目的的全局性、前瞻性;传统的实验教学管理也不太重视最低层次的管理,导致管理难以做到具体化、精细化。[3]由于信息技术的进步,为实验教学管理实行全面化、三层次协同化提供的技术支持,充分利用计算机和互联网等信息技术平台,学校从宏观上进行设计、指导,系部进行具体规划管理,将学校的意图、指导思想传达给授课教师,并将教师反映的信息数据汇总存档保存,同时向学校有关部门报备;教师与实验管理员合作,收集授课对象——学生的有关信息数据,在此基础上开设具体的、切实可行的实验项目计划,制成电子文档,发送给系部管理者。如此,对实验教学管理既可宏观调控,又能具体、精细到人,甚至到每一节课、每一个实验。第三,实行教学计划、教学方案、教学内容等有关课堂教学信息化;[4]实验教学是以学生为主体、教师为主导的双边活动,教学能否取得预期效果(使学生掌握相关知识、发展能力等)其关键在于教师的所作所为。教师的基本能力素养是比较稳定的,难以短时间内得以提高,但课前准备工作(主要包括教学计划、教学方案)可以做得尽可能的完善完美。将实验教学的内容、教学计划、教学方案进行信息化,能产生两个方面的良好效果:其一,科学合理的教学计划、适用完善教学方案公诸于网上,可供同行学习、参考,提高学习者的教学水平;其二,教学新手或教学水平较差的将其教学计划、教学方案公诸于网上,可以得到同行或水平较高者的帮助指导,再改进自己的计划与方案,快速提高自己的教学能力和水平。第四,学生课堂学习、实验操作信息化改革;[5]现代教学理论研究指出,现代课堂教学方式正向大众化和个别化方向发展。利用计算机、视频监控和互联网技术,将学生的课堂学习、实验操作实行信息化,教师可以轻松地监控整个课堂或多个课堂(主要是开放性实验)情况,尽可能地实现教学大众化,克服传统实验教学受场地和人数限制的缺点;另一方面,学生通过计算机和视频设备与指导老师直接对话,接受一对一的个别帮助与指导,实现课堂教学的个别化。第五,实现实验教学效果评估、考核、总结信息化;评估、考核是检验教学效果的方法手段。对学生实验考核实现信息化,即学生在装备计算机和视频监控设备的实验室完成考试考核,教师既可以得到学生考试的结果如实验报告,又可以了解掌握学生实验操作的过程,综合二者的情况,给出的成绩会更加科学合理;同时,利用计算机对试卷进行评判,可以减少人为因素,使之更为客观、高效,使教师从繁重枯燥的阅卷工作中解脱出来。每个学期或每门实验课程结束,教师写好总结与心得,电子文稿存档汇总,既可做考评依据,又可与同行或他人进行相互交流,或提高自己,或帮助他人。信息化是大学物理实验教学的发展趋势和方向,是一项富有挑战性的工作。需要我们不断地研究、探索、尝试,不停地总结经验教训才能逐渐地走向成熟、完善。
作者:周文真 单位:湖南科技学院
参考文献:
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[3]黄英群,王秀娥,赵佳,刘漪.大学物理实验计算机与网络辅助教学研究[J].中国地质教育,2007,(4):115-117.
新时期的初中物理实验教学中开发学生的联想能力很有必要,这既能够实现学生对于知识学习的融会贯通,也是对于学生思维能力的一种很好的培养,对于推进初中物理实验课程的教学效率无疑可以发挥很好的作用。教师在平时的知识教学时要让学生们意识到知识点间的相互关联,意识到在具体问题的解答时综合的应用学过的知识可以发挥的良好功效。同时,在进行实验教学时也要让大家意识到合理的发挥自己的联想与想象能力往往能够拓宽自己的思路,能够感受到从不同的角度与层面来理解与思考问题可以带来的收获。这些都是新时期的物理实验教学中教师应当培养学生们具备的能力,这对于学生综合初中物理素养的提升将会是很好的辅助。如讲《阿基米德原理》一节时,在讲到浮力的大小与哪些因素有关,可先让学生猜想:可能与深度有关,也可能与物体的密度有关,还可能与物体的形状有关等……让学生能够根据自己的思维进行假设,之后再通过实验进行对比、验证,这样的教学模式能够更好的激发学生的实践热情,培养他们的直觉思维能力,提升实验教学的效率。在进行实验教学时教师要鼓励学生们大胆的发挥自己的联想与想象,要勇于做出各种假设,并且要引导大家对于自己的各种假设进行有效验证。这样的教学过程能够充分体现学生的学习自主性,有了这种有效的独立探究后学生们对于知识的理解与体会也会更加深刻。
二、鼓励学生的自主探究
鼓励学生在实验教学中展开自主探究同样是新时期的初中物理实验教学中很值得采用的一种模式。教师可以引导大家针对相关的实验主题自己进行实验过程的验证,可以让学生在小组合作中来共同完成特定的学习任务。这个过程给学生的独立思考与自主探究提供了很大的空间,学生能够非常积极的参与到自主实验中来,能够和其他同学展开很多有意思的探讨与对话。教师还可以创设一些实验竞赛来引发学生的参与,让学生们在自主实验中来不断加强自己的实验探究能力。这些都是很好的实验教学方式,对于学生实验能力的培养与深化很有帮助。如讲《蒸发》一节研究影响蒸发快慢的因素时,教师就可以让学生进行自主探究实验设计,有的学生就利用控制变量的方法设计三个小实验:
(1)在手背上滴两滴相等的水滴,把一滴涂开,看哪个干得快?
(2)在桌子上和手背上涂上大小面积相同的水渍,看哪个干得快?
目前多数学校的实验教学仍是传统的教学模式,实验教学只是教师传授理论知识的“附属品”,只侧重于教师的实验演示。对学生的要求只限于了解实验目的,会用实验仪器,记住实验数据。学生思维只能在教师画好的圈子里转,学生只能观察到沿着教师设计好的实验思路去完成的实验现象。做实验变成了讲实验,学生对实验认识只停留在表面上。长此以往,学生实验学习的积极性必然会受到压抑,实验教学也将流于形式。因此,在物理教学过程中,更新实验教学观念,转变陈旧的教学模式是必然的选择。新的教学模式应充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位。让学生成为实验教学的主体,自己设计,自己组织,自己操作,最终由学生得出实验的结果,让学生真正成为实验的“操作者”和“设计者”。由学生自主地去观察、发现、搜集信息,并用已有知识对所获信息进行归整,可以给学生提供更多创造性思维的学习机会。设法让学生多动手做实验,让学生在实验过程中体验成功的喜悦和从失败中发现问题,获得新知识,从而在亲身体验中感受学习物理的兴趣。这样也很好地调动了学生自主学习的积极性和主动性。
二、新课程理念下,体现物理实验教学回归现实生活
在实验室和课堂上有目的地安排物理实验,对中学生来说还远远不够。实验室和课堂上的物理实验不可以替代学生在自然界和生活环境中进行的实验。要把他们的物理学习和他们身边的自然环境、社会环境及个人的日常生活结合在一起,从其中学,在其中用,使学校规定的物理实验教学变成令学生感兴趣的活的物理学习,才能更有效地使学生学到物理学的方法,领悟到物理学与人类社会的相互关系。例如,在农村很多家庭都在自家院子外安装一个门灯,但是门灯的开关却是问题,晚上经常要摸黑开灯,很不方便。在电学部分通过对“楼道灯”原理的学习,学生了解到这种电路的原理,对于院子的门灯同样适用。因此,教师可以鼓励学生在家长的帮助下对于家庭的门灯进行改装。对从出生就与自己相伴的自然界,学生已积累了相当多的体验、了解和认识。这对学生的物理学习兴趣、学习方法和具体的学习内容都可以产生较大影响。诸如,看见闪电的同时是否能听见了雷声,空气的流动与风的形成,穿不同的鞋或滑板在土地、沙滩上行走的不同感觉。让学生经常进行类似几乎不用什么工具就可在生活中完成的实验,可对物理学习产生很好的辅助作用。但是,学生的生活经验有时可能让学生形成一些错误的认识。如自行车不蹬不动,门不推不开,会使学生误以为力是物体运动的原因;抛出的石子总比纸片落下得快,让学生误以为重物就是比轻物下落快;灯一开就亮,让学生误以为导线中的电流也是以光速运动的。教师需要正确分析这些体验和经验,让学生认识科学的真面目。鼓励学生从对自然界、社会环境的了解中,从自己亲身体验或经验中,提出需要研究的问题,最大限度地拓展物理实验教学的时间和空间。
三、新课程理念下,物理实验教学中教师角色的转换
新课程提倡的是要让学生主动参与、发现、探究知识,在探究中掌握知识,培养创新精神和实践能力。在新课程理念下,要求教师的角色不再只是知识的传授者,而是学生发展的组织者、引导者和参与者;强调教师“教”的本质是在于帮助和引导学生的“学”,引导学生主动参与物理实验教学,促进学生主动富有个性的学习;倡导在实验教学过程中形成一个师生互动交流的学习过程,教师要把握好实验教学理念和放的力度,在学生自主体验的同时,加强引导随时发现问题并给予指导,使学生成为实验的主人。进行实验的教学过程中,教师是学生的引路人,适当提一些引导性问题,会起到有益的作用。如在用漏斗拾起乒乓球的实验中(流体压强实验),抓住学生因出乎意料而“目瞪口呆”的时机,提出一个引导思路的问题,就更为需要,这样可以促使学生的思维走到正确的方向并向纵深发展。让学生自己在实验中发现问题,产生质疑甚至争论,让学生自己感受从问题的提出到解决的整个过程,就充分突出了学生在实验活动中的主体地位,也体现了教师对学生学习进行必要的指导和点拨的作用。
四、新课程理念下,组织多种形式的实验教学
物理实验教学的组织形式是多样的。要建立开放的实验室,充分开发和利用实验室的丰富课程资源,尽快改变实验室的封闭式管理状态;要发挥教材中小实验的作用。课本中“纸盒烧开水”“小风轮”“电铃”“楼梯开关”等小实验、小制作,有很强的趣味性和知识性,要很好地利用;要有效利用多媒体,通过多媒体向学生展示多种多样的新技术,使学生对于这些新技术有所认识和了解;要多开展科技创新、小发明、小制作等物理竞赛和兴趣小组活动。如小火箭、简单计时器、两用卷尺、自制潜望镜、密度计等制作活动的开展,使学生置身于科学的海洋和有趣的物理情境中,扩大学生的知识面,提高学生的动手能力。
五、结语
一、演示实验首先要能培养学生的基本实验技能
“三维目标”的第一目标就是“知识与技能”,而所有的物理知识,包括物理概念、定律和理论,都是在实验的基础上建立起来的。因此,培养学生的实验技能,了解物理学的研究方法,培养严格的实事求是的科学态度,对学生今后搞科学实验和技术革新有重要的基础作用。这也是当前我们贯彻和实施素质教育,提高学生实验素质的正确教育思想。
实验课是培养学生实验技能的基本途径。认真上好实验课,既能帮助学生牢固地掌握物理知识,又能培养学生的实验技能,是训练和提高实验技能的基本途径。演示实验是学生使用仪器,进行实验操作的典范,它教给学生正确的实验方法。如:如何正确使用仪器、安排实验步骤、操作、读数和记录数据、列表和作图线、分析和推理,得出正确结论及分析误差等。通过大量的演示实验,学生可以在长年累月的耳闻目睹中,潜移默化地学到实验技能。实验时,教师可先介绍实验目的、方法及注意事项,然后教师在台上做示范,学生在台下跟着教师做,这种方法对于初中起始年级的学生是合适和有效的。学生在教师的步步指导下,养成良好的实验方法、实验修养。随着实验技能的不断提高,逐步培养学生自己设计实验,独立实验的能力。
二、改演示实验为研究性、探索性实验
“三维目标”的第二目标是“过程与方法”,要求我们在重视实验基本技能的同时,更要重视实验的过程,物理规律得出的过程。并且近年来中考物理对实验的考查,已不仅从学生实验发展到演示实验,而且已从简单的实验知识、基本技能转向考查对实验的思想、原理、方法的理解上,重在考查学生的实验能力和综合分析能力。
“照方抓药”式的演示实验可以提高学生的实验操作的熟练程度,但不能培养和锻炼学生的创新意识和创造能力。而探索性实验对培养学生思维能力、创造能力、自学能力、观察实验能力及解决实际问题的能力有独到的作用。正如爱因斯坦所说:“对真理的探索比占有更加宝贵”。探索性实验教学较普通的课堂教学有更广阔的活动空间和思维空间,可以激发和满足不同层次学生的探索与创新的欲望。学生在自己探索物理规律的实验过程中可以把动手和动脑结合起来,通过尝试错误发现知识,形成解决问题的策略,从而锻炼和培养学生的创新能力。
在八年级物理“弹簧测力计测量力”的讲授时,课本上只提到“在一定范围内,拉力越大弹簧伸的越长。”笔者就提出“弹簧受到的拉力与弹簧的伸长量具体是什么关系?”启发学生思考。然后提供给学生足够的器材:轻质弹簧、钩码(提示给学生每个钩码产生的拉力)、铁架台、刻度尺等,让学生自己选择合适的器材,设计步骤,设计记录表格,分析数据得出结论。其研究方法:①首先让学生按照自己设计好的实验方案做实验,使学生从实验中初步认识弹簧受到的拉力与弹簧的伸长量。②探索知识:指导学生对问题进行具体研究,处理实验数据、列表、画出拉力与弹簧伸长量的图象。③归纳总结:师生共同分析、归纳、总结出:在弹性范围内,弹簧受到的拉力与弹簧的伸长量成正比。这样,让学生用实验探索的方法自我进行推证,在推证过程中学生就自然而然地对核定的研究对象、成立条件、使用范围、注意事项搞得一清二楚。让学生由学知识变为主动探索自然规律,对知识学得更扎实更牢固,同时使学生受到科学方法的熏陶。
三、尽可能将演示实验改为学生分组实验
演示实验是教师利用课堂时间为学生演示,在操作的同时又引导学生对实验进行观察、思考和分析的一种物理实验教学方式。传统的课堂教学,演示实验通常教师演示,学生看,但是很多实验学生根本看不清,特别是后边的学生。不同程度的限制和阻碍了学生智能和潜能的发展,直接影响学生实验素质的提高。
笔者连续多年分别选择了初二和初三学生为调查对象,分析调查。结果发现:有超过80%的学生对实验有兴趣,只有不足20%的学生害怕做实验。这说明实验以其真实、直观、形象和生动的特点吸引了天生好奇、好动的中学生。兴趣是最好的老师,教师可以充分利用学生对实验的兴趣加以诱导,这无疑为激发学生的创新精神提供的良好的前提条件。并且从超过80%的学生愿意动手实验和愿意参加物理活动来看,学生通过观察实验,自然也会产生自己动手的欲望。因此教师可设法通过将演示实验改为学生分组实验让学生多动手操作,在实验和想象推理中培养学生的创新思维和创新能力。
在实验的过程中,教师要加强引导。学生独立设计出各自的实验方案后,可采用小组交流、全班评议、教师评价的方法,选评出最优的实验设计方案(可能有几种),在检查合理性、安全性后,开放实验室,让学生根据各自的实验方案,自己独立实验,以验证实验方案设计的科学性,使学生在设计、实验、观察、对比中,充分发挥自己的想象力,创造性地综合运用已有的知识,并在探索的实验中获取新的知识。
总之,在《新课标》强调“三维目标”的要求下,提倡“以学生发展为本”、“强调科学探究过程”的课程理念,教学既要重视基本知识和基本技能,又要重视知识、技能的形成过程,发展学生的能力。由于学生在演示实验中基本处于被动地位,课堂演示实验的效果很大程度上取决于教师对学生这种被动性的意识程度,以及意识到自身主导性作用发挥的程度,这些都对我们物理教师提出了更高的要求。