研究表明，中學生認知能力的發(fā)展并非是線性的，從13到18歲，將出現(xiàn)階段性的高原期和飛速發(fā)展期。高中階段的學生認知能力的發(fā)展接近于成熟的程度，能運用抽象的適于形式邏輯的(演繹的或歸納的)推理方式去思考解決問題，可以進行獨立的探究活動和自主的研究性學習。高中學生的抽象、邏輯思維能力不斷增強，使得其思維更具有預計性和內(nèi)省性。
概念獲得和問題解決的研究表明：正式物理學習前，學生頭腦中存在的前概念、直覺概念、樸素概念以及在學習中形成的相異概念、錯誤概念對教學產(chǎn)生巨大阻力，是造成學生物理學習困難的一個重要原因。正式的科學教育并未真正改變學生的前概念，它在對學生的問題解決產(chǎn)生正面影響的同時，還會產(chǎn)生新的錯誤概念。此外，學生物理概念形成和問題解決還受到已獲得的專業(yè)知識、數(shù)理基礎、元認知水平、問題的熟悉程度、問題的情境特征、問題表征等方面的影響。
一、在物理教學中，有學者關注學生學習之前已有的前概念和學習方式對學生物理學習的影響，已取得了許多可喜的研究成果，其中在探究式學習、合作式學習、動手學習方面的研究成果最為顯著。大多數(shù)研究認為，采用以上教學模式不僅培養(yǎng)了學生的探究能力和問題解決能力，而且探究、合作、親身經(jīng)驗更有利于學生概念的發(fā)展、轉變，有助于學生獲得對知識的深層理解。物理教學中應注意采用多樣化的教學方式，有效地促進學生形成科學概念，發(fā)展問題解決的能力。
二、學生個性發(fā)展對物理學習的影響從后兒童期(6-13歲)過渡到青年期(13-20歲)的中學生，自身的獨立意識開始覺醒，具有一定的分辨是非的能力。情緒表達上趨于獨立，不再事事依賴父母。高中學生在行為導向上基本有了自己的價值觀念與倫理標準。另一方面，處于青年期的中學生，興趣愛好日益廣泛，求知欲與好奇心強烈，樂于參加各種創(chuàng)造性活動，對學習和科技活動有極大的興趣和愛好，對于競爭性、冒險性和趣味性的活動更是樂不知疲。此時，影響學生物理學科或其它理科的學習的因素主要有：自我概念、成就動機、直覺能力、興趣、對學科的先驗態(tài)度、價值觀念以及父母的態(tài)度等。
研究證明，對學科的態(tài)度與學科成績呈正相關，學生喜歡熱情、知識豐富、友好、風趣的教師，喜歡的教學方法為：實驗、教師演示、投影、視聽。另有研究表明，對科學的態(tài)度因科學內(nèi)容的呈現(xiàn)方式而變化，且變化的方向與呈現(xiàn)的方式有關。對非理科學生采用更富人性化的科學課程，會獲得更大的成功。將來自現(xiàn)實生活情景中的個案研究引入物理課程，有助于培養(yǎng)學生對科學的興趣，特別是對那些不太喜歡物理的學生更有效。當給予學生更多的學習自由時，他們更能分享學習經(jīng)歷中(所學的東西和進行學習的過程)的樂趣，對學習更有責任感。
三、個體差異對物理學習影響科學職業(yè)的選擇、科學成就皆與個性差異有關聯(lián)。個性差異主要表現(xiàn)在以下幾方面：(1)理性的或直覺的;(2)判斷的或知覺的;(3)外向的或內(nèi)向的;(4)思考型的或感知型的。研究發(fā)現(xiàn)，對科學的興趣與心理類型有關，某一種課程可能只適合于某一種心理類型的學生。
個體能力或智力高低呈正態(tài)分布，且個體在智力的類型上存在很大的差異。每個學生天生就具備各自不同的才能,很少有人在各個領域都相當完美。R. J. Sternberg認為一個人的成功，不單靠傳統(tǒng)的分析型智力(它與傳統(tǒng)的考試分數(shù)呈顯著性的高相關)，還需要創(chuàng)造型智力和實踐型智力，所以，學校課程要有助于學生三重智力的發(fā)展。H. Gardner認為人的智力有多重，不同智力的組合，就構成了不同智力的人。根據(jù)智力理論多元化的發(fā)展趨勢，學校課程的設置要有利于不同的智力潛力的開發(fā)，學科課程標準的制定應考慮學生智力類型的差異，應使之具有更廣泛的適應性。
由性別而引起的個性差異也值得重視。一般地，認知能力的性別差異歸因于社會心理因素或生物心理因素的差異，且這兩種因素的影響都是學習興趣上出現(xiàn)性別差異的原因。一項對7到9年級學生的研究結果表明，青年期男生形式推理能力發(fā)展比女生更快，男生傾向于選擇科學和技術類學科，且這種傾向隨年齡和形式推理能力的發(fā)展呈正相關;而女生對語言、社會研究、人類學研究更感興趣，且這種傾向與其形式推理能力的發(fā)展呈正相關。有研究者認為，男生和女生在科學成就、動機、態(tài)度上的差異主要來自后天的教養(yǎng)，而并非天生的，社會期望是造成這種差異的最主要原因。從長遠看來，采取長期而直接的措施來改變性別方面的定勢印象和角色模式有助于改變這種狀況。我們應該正確對待這些差異，消除產(chǎn)生差異的外在的環(huán)境原因是消除性別差異的一個重要途徑。
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