ＡＰＯＳ理論對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟示

彭玉華　桑芝芳

在中學(xué)階段，許多學(xué)生把物理視為最難學(xué)的功課，對(duì)物理也有一種恐懼心理，而不愿去主動(dòng)學(xué)習(xí)。作為最能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣的實(shí)驗(yàn)課也很難發(fā)揮其應(yīng)有的作用，再加上教師落后、單一的教學(xué)方式不符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和心理特征，進(jìn)而使得一些學(xué)生的成績(jī)?cè)絹碓讲睢ｋm然有的老師已經(jīng)應(yīng)用了比較先進(jìn)的教學(xué)方式（比如數(shù)字化試驗(yàn)系統(tǒng)），但是由于沒能讓學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生缺乏親身經(jīng)歷物理實(shí)驗(yàn)過程的體驗(yàn)?；诖朔N現(xiàn)象，作者認(rèn)為由美國(guó)學(xué)者杜賓斯基等人提出的關(guān)于數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的APOS理論對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)很有啟示。

1 APOS理論

杜賓斯基認(rèn)為，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)概念是要進(jìn)行心理建構(gòu)的，這一建構(gòu)過程要經(jīng)歷以下4個(gè)階段：操作（Action）階段、過程（Process）階段、對(duì)象（Object）階段、概型（Scheme）階段，取這4個(gè)階段英文單詞的首字母，定名為APOS理論。APOS理論集中于對(duì)特定學(xué)習(xí)內(nèi)容——數(shù)學(xué)概念學(xué)習(xí)過程的研究，對(duì)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生的思維活動(dòng)做出深入的研究，提出學(xué)生學(xué)習(xí)概念要經(jīng)過活動(dòng)、過程、對(duì)象和概型4個(gè)階段。從學(xué)習(xí)心理學(xué)角度分析，以上4個(gè)學(xué)習(xí)層次分析是合理的，反映了學(xué)生學(xué)習(xí)概念過程中真實(shí)的思維活動(dòng)，其中活動(dòng)階段是學(xué)生理解概念的一個(gè)必要條件，通過活動(dòng)讓學(xué)生親身體驗(yàn)、感受概念的直觀背景和概念間的關(guān)系。過程階段是學(xué)生對(duì)活動(dòng)進(jìn)行思考，經(jīng)歷思維的內(nèi)化、壓縮過程，學(xué)生在頭腦中對(duì)活動(dòng)進(jìn)行描述和反思，抽象出概念所特有的性質(zhì)。對(duì)象階段是通過前面的抽象，認(rèn)識(shí)到了概念的本質(zhì)，對(duì)其賦予形式化的定義及符號(hào)，使其達(dá)到精致化，成為一個(gè)具體的對(duì)象，在以后的學(xué)習(xí)中以此為對(duì)象去進(jìn)行新的活動(dòng)。概型階段的形成要經(jīng)過長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)活動(dòng)來完善，起初的概型包含反映概念的特例、抽象過程、定義及符號(hào)，經(jīng)過學(xué)習(xí)建立起與其他概念、規(guī)則、圖形等的聯(lián)系，在頭腦中形成綜合的心理圖示。

APOS理論不僅指出學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是建構(gòu)的，而且表明了建構(gòu)的層次。建構(gòu)的四個(gè)層次，即活動(dòng)，過程，對(duì)象和圖式是從具體的操作行為逐漸發(fā)展成抽象的心理結(jié)構(gòu)，即在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，如果引導(dǎo)個(gè)體經(jīng)由具體的行為操作到思維的操作，再到過程和對(duì)象階段后，個(gè)體一般就能在建構(gòu)、反思的基礎(chǔ)上把它們組成圖式，從而理清問題情景，順利解決問題。同時(shí)，APOS理論強(qiáng)調(diào)把概念寓于現(xiàn)實(shí)社會(huì)背景中，學(xué)生通過活動(dòng)親身經(jīng)歷、體驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)的聯(lián)系，從中經(jīng)歷完整的學(xué)習(xí)過程。而目前我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往是教師把實(shí)驗(yàn)的步驟要求事先告訴給學(xué)生，學(xué)生只是機(jī)械的重復(fù)，缺乏真正的體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，這樣學(xué)生的能力就不可能得到真正的發(fā)展。

2 對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟示

2.1 教師要善于利用物理實(shí)驗(yàn)來激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣

阿西莫夫說“好奇心是一種強(qiáng)烈的求知欲?！闭窃谇笾拇偈瓜聦W(xué)生才會(huì)自己主動(dòng)地去探究未知世界。在人類的科學(xué)發(fā)展史上，曾有許許多多的人對(duì)自然界的奧秘發(fā)出過質(zhì)疑。天體是怎樣運(yùn)行的？熱現(xiàn)象的本質(zhì)是什么？電與磁有什么聯(lián)系？光的本質(zhì)是什么？物質(zhì)是怎么樣構(gòu)成的？正是自然界這些美麗而神秘的現(xiàn)象，激發(fā)了物理學(xué)家們的好奇心，并使得他們?nèi)ヌ剿髯匀滑F(xiàn)象的本質(zhì)。工作在教學(xué)第一線的物理教師更要善于利用一些簡(jiǎn)單易操作的物理小實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

例如，在講物體的平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，老師可利用礦泉水瓶來演示平拋運(yùn)動(dòng)。先在礦泉水瓶中裝入一定量的水，在接近于瓶口的地方扎兩個(gè)或幾個(gè)洞，將瓶塞旋緊，在演示時(shí)將礦泉水瓶倒過來，就可以看到瓶中的水從小洞流出，看到他們是在做平拋運(yùn)動(dòng)。還有在講磁感線時(shí)，老師可先用鐵屑顯示一下磁感線，這樣可給學(xué)生直觀的印象。像這樣簡(jiǎn)單且易操作的小實(shí)驗(yàn)，老師應(yīng)該善于利用，可以將學(xué)生引入新的課題中，積極主動(dòng)地探索未知的知識(shí)。

2.2 老師要在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重視學(xué)生的全程參與

APOS理論給與我們啟示，要讓學(xué)生去親身經(jīng)歷、體驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)的聯(lián)系，從中經(jīng)歷完整的學(xué)習(xí)過程，那么就要求我們的老師在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中讓學(xué)生參與進(jìn)來，杜絕老師只講實(shí)驗(yàn)、不讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。

2.2.1 演示實(shí)驗(yàn)要走進(jìn)學(xué)生，操作權(quán)歸學(xué)生

教師經(jīng)過課前的引導(dǎo)，將學(xué)生帶入到所要討論的問題情境中，把實(shí)驗(yàn)儀器放到學(xué)生中間，由其中幾個(gè)同學(xué)操作，大家都來觀察、指導(dǎo)、進(jìn)行思維參與并提出問題，通過分析、討論、實(shí)踐再解決問題，切實(shí)讓學(xué)生親身感悟物理實(shí)驗(yàn)原理，感悟?qū)嶒?yàn)所表現(xiàn)出來的物理現(xiàn)象，感悟透過現(xiàn)象看本質(zhì)的物理思想，培養(yǎng)探索、創(chuàng)新、實(shí)踐的能力，讓他們不再感到物理深?yuàn)W、神秘難懂，而覺得物理是一門生動(dòng)的、富有情趣的、人性化的課程。

例如，在學(xué)習(xí)《楞次定律》一節(jié)內(nèi)容時(shí)，可先將學(xué)生引入到探究感生電流方向的規(guī)律的問題情境中，然后將幾套實(shí)驗(yàn)器材分配給學(xué)生，讓他們自主探究。在此過程中可親身體會(huì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，再與同學(xué)交流、討論、分析得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，再經(jīng)過總歸納，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。這樣既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又加深對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的印象，收到事半功倍的效果。

2.2.2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)要實(shí)施探究式實(shí)驗(yàn)

在中學(xué)生的思維培養(yǎng)中，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生的思維特征由模仿向發(fā)散創(chuàng)新過渡，這就要充分發(fā)揮學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的功能。通過探究式實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生掌握基本儀器的使用方法、基本實(shí)驗(yàn)原理及其設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的實(shí)驗(yàn)態(tài)度、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力、敢于懷疑的精神和探索創(chuàng)新的意識(shí)等，同時(shí)使學(xué)生懂得要變換角度、變換問題去認(rèn)識(shí)同一件事。

例如，測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)可采用不同方法（伏安法、滑安法、滑伏法、替代法、半偏法等），電路也有內(nèi)、外接法，限流、分壓接法等，而共同點(diǎn)都是應(yīng)用部分或閉合電路的歐姆定律。再例如，在測(cè)量凸透鏡的焦距這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，本實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生根據(jù)已學(xué)過的透鏡成像公式，測(cè)出物距、像距的數(shù)值,然后計(jì)算凸透鏡的焦距。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，實(shí)驗(yàn)可以再增加一些探索性的內(nèi)容:讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出凸透鏡成像的特點(diǎn)，并填入課本表中，此后再引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)過程中物距、像距及成像大小之間的變化規(guī)律。

2.2.3 開放物理實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室在完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，也可以對(duì)全體學(xué)生開放，學(xué)生可以按自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)層次和興趣愛好，利用課余時(shí)間選擇一些教學(xué)內(nèi)容以外的題材，到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)量與探討，開展創(chuàng)新與研究活動(dòng),擴(kuò)大知識(shí)面，訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和綜合技能，有利于提升學(xué)生的綜合能力。

由教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀有關(guān)參考書、查閱資料等預(yù)備工作，指導(dǎo)或自選題目完成實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與研究活動(dòng)。要求學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)的過程中認(rèn)真做好記錄，寫出總結(jié)報(bào)告。整個(gè)過程由學(xué)生自己完成，中途遇到困難,教師只進(jìn)行啟發(fā)性的指導(dǎo)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主性和積極性，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)綜合能力和創(chuàng)新能力。

例如，在做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了課本上所述的實(shí)驗(yàn)外，可讓學(xué)生查閱資料找到其他實(shí)驗(yàn)方法來做此實(shí)驗(yàn)（比如利用氣墊導(dǎo)軌和光電門來做實(shí)驗(yàn)等）。

3 結(jié)論

綜上所述，根據(jù)APOS理論的指導(dǎo)，教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)思想、教學(xué)理念，打破傳統(tǒng)的以教師為中心的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，教師要把實(shí)驗(yàn)的操作權(quán)下放到學(xué)生手中，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，盡可能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

參考文獻(xiàn)：

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(欄目編輯王柏廬)