提高學(xué)生物理實驗操作技能的策略初探

尹黎萍

(稽山中學(xué) 浙江 紹興 312000)

1 問題的提出

中學(xué)物理中的學(xué)生實驗教學(xué)，是認(rèn)知領(lǐng)域的問題與操作技能領(lǐng)域的問題的結(jié)合，舉一個簡單的例子，如果我們不給學(xué)生講解、介紹打點計時器的作用和使用方法，就讓學(xué)生用打點計時器測勻變速運(yùn)動物體的瞬時速度，那么可想而知，學(xué)生就不可能進(jìn)行正確的操作和測量，更談不上培養(yǎng)實驗?zāi)芰Γ敲词遣皇侵灰覀兘o學(xué)生介紹了必備的理論知識，學(xué)生就一定能夠正確地進(jìn)行實驗操作呢？舉一個普通的例子，一個學(xué)習(xí)了游泳知識和原理的人，當(dāng)他真的學(xué)游泳時，仍要嗆水．但我們說懂游泳知識的人可能比不懂的人學(xué)游泳學(xué)得快．由此可見，學(xué)生的實驗操作技能，雖然與學(xué)生的認(rèn)知能力具有一定的相關(guān)性，卻不能完全由學(xué)生的認(rèn)知過程所取代．就目前的教學(xué)來看，實驗考查似乎更側(cè)重于對學(xué)生的筆試，因而也引起了部分學(xué)生在學(xué)習(xí)實驗時只關(guān)心實驗理論部分而對操作方面有所輕視和懈?。虼?，我們應(yīng)更重視中學(xué)物理實驗操作技能的形成與培養(yǎng)，這既是教師不可忽視和推卸的教學(xué)任務(wù)與責(zé)任，也是學(xué)生必須具備基礎(chǔ)能力和基本素養(yǎng)之一．

下面就如何形成與培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作技能談?wù)勛约旱囊稽c看法．

2 學(xué)習(xí)物理實驗操作技能的一般過程

中學(xué)物理實驗操作技能包括選擇、裝配、使用物理實驗儀器的能力和技巧；選擇、組織和完成實驗操作、控制實驗條件、實現(xiàn)物理過程以及各種預(yù)處理、后處理過程的能力等．這些技能的學(xué)習(xí)掌握一般要經(jīng)歷認(rèn)識、分解練習(xí)、整體練習(xí)、應(yīng)用和熟練等幾個階段．

2.1 認(rèn)知和映像階段

這個階段要求學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程記住有關(guān)實驗儀器的名稱、用途、主要構(gòu)造和操作規(guī)則，懂得實驗的基本原理和操作步驟，知道有關(guān)測量工具和基本儀表的使用方法．并在此基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者對教師所做的示范動作進(jìn)行模仿記憶的一系列行為活動．它包括心理模仿和行為模仿兩個方面，是形成操作技能的最初階段．

在學(xué)習(xí)一種新的操作技能的初期，學(xué)習(xí)者應(yīng)通過如聽教師的言語講解、觀察教師的示范操作、閱讀教材中關(guān)于操作活動的文字說明或圖示指導(dǎo)等多種途徑，從而能夠辨認(rèn)實驗儀器、工具、部件的名稱；知道具體的物理實驗現(xiàn)象和操作要領(lǐng)；了解操作活動的性質(zhì)、原理、意義和要領(lǐng)等，在頭腦中形成關(guān)于操作活動的映像和初步概念．這是一個感知、記憶、想象和形象思維活動的過程．

在這一過程中，學(xué)習(xí)者要特別注意觀察教師的示范操作．教師示范操作的主要目的在于為學(xué)習(xí)者提供視覺現(xiàn)象和模仿的依據(jù)．例如,在學(xué)習(xí)游標(biāo)卡尺的使用時， 學(xué)習(xí)者不太清楚到底應(yīng)該怎么讀數(shù)，怎么找游標(biāo)上的那一條刻線與主尺對齊．此時學(xué)習(xí)者得認(rèn)真聽教師講解并利用實驗桌上的儀器邊看邊模仿，調(diào)動自己的各種感官進(jìn)行感知，盡快熟悉儀器的結(jié)構(gòu)、使用方法和注意事項．同時注意學(xué)習(xí)和模仿教師的動作要領(lǐng)，學(xué)習(xí)教師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實驗態(tài)度，這對于學(xué)習(xí)者自身嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)的培養(yǎng)也起著潛移默化的作用.

2.2 分步模仿與定向階段

分步模擬階段，學(xué)習(xí)者經(jīng)過實驗操作的認(rèn)知階段在頭腦中形成了實驗操作的映像之后，就開始模仿這種操作活動．如果沒有教師的指導(dǎo)，學(xué)習(xí)者通常從模仿整體的操作活動開始，往往會遭受失?。藭r，教師應(yīng)對他們給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，指導(dǎo)他們對復(fù)雜的物理實驗操作活動進(jìn)行分解，把注意力集中在遇到困難的環(huán)節(jié)上，并對這一環(huán)節(jié)進(jìn)行重復(fù)模仿練習(xí)、領(lǐng)會和體驗其要領(lǐng)，直到基本學(xué)會才繼續(xù)下一環(huán)節(jié)的練習(xí)．例如，對測量電路連接操作的練習(xí)，就可分解為選擇合理電學(xué)儀器的技能、各電路元件的安裝技能、各類電表量程選擇的技能、安裝完畢后的線路檢查技能等．這些都可能是關(guān)鍵性局部技能，需要在基本動作階段加以練習(xí)和掌握，必要時還可對它們做進(jìn)一步的分解．

這一階段的主要特點是掌握技能的局部動作．學(xué)習(xí)者往往是注意范圍比較狹窄，精神和全身肌肉緊張，動作忙亂、呆板而不協(xié)調(diào)，出現(xiàn)多余的動作；不能察覺自己動作的全部情況，難以發(fā)現(xiàn)錯誤和缺點．所以，教師的作用是及時地給予指導(dǎo)和矯正示范，有針對性地糾正學(xué)習(xí)者的錯誤．

定向階段，指在模仿的基礎(chǔ)上，經(jīng)過教師的指導(dǎo)和學(xué)習(xí)者的努力，能夠連貫地完成操作，并基本符合要求．定向操作是一種完全在學(xué)習(xí)者獨立意識控制下進(jìn)行的操作．經(jīng)過分步模擬階段的分解練習(xí)，學(xué)習(xí)者已基本掌握了局部動作的要領(lǐng)，并開始將這些動作聯(lián)系起來，但是各個動作還結(jié)合得不夠緊密．學(xué)習(xí)者需在反復(fù)的練習(xí)過程中，使實驗操作動作的準(zhǔn)確性、協(xié)調(diào)性、穩(wěn)定性和靈活性逐漸增加，逐漸形成整體的協(xié)同動作．

定向階段也和分步模擬一樣，學(xué)習(xí)者的動作方式都受認(rèn)知階段形成的動作影像的引導(dǎo)和調(diào)節(jié)．同時，它們又使這種動作映像得到檢驗、鞏固、校正與進(jìn)一步充實．當(dāng)兩者發(fā)生矛盾或者動作困難時，常常需要反復(fù)觀察示范、了解要領(lǐng)等，以此來強(qiáng)化或修正動作的映像．因此，在這一階段，雖然學(xué)習(xí)者在操作環(huán)節(jié)上需獨立完成，但仍需要教師的矯正示范及指導(dǎo)．教師在定向階段的作用主要是及時發(fā)現(xiàn)并指出問題，而糾正錯誤、排除故障則由學(xué)習(xí)者自己來完成，教師不再包辦．

2.3 應(yīng)用和熟練階段

物理實驗活動由各種實驗操作活動按一定順序組織而成．應(yīng)用是使形成的物理實驗操作按能“組塊”融合到整個實驗活動中去的過程．物理實驗操作技能通常不是在達(dá)到熟練之后才進(jìn)行實際應(yīng)用的．與此相反，物理實驗操作技能達(dá)到熟練乃是反復(fù)進(jìn)行實際應(yīng)用的結(jié)果．從這個意義上看，應(yīng)用和熟練階段實際是上一階段的延續(xù)．例如，初中物理中的電路的連接，則要經(jīng)過多次練習(xí)、應(yīng)用，才能從模仿、定勢，達(dá)到熟練的程度．

在這一階段，學(xué)習(xí)者能熟練、協(xié)調(diào)地完成具體操作過程．如“測小燈泡的伏安特性”時，能熟練地連接線路、使用滑動變阻器調(diào)節(jié)電路，進(jìn)行測量等；學(xué)習(xí)者能夠靈活自如地在不同環(huán)境中熟練地完成操作，如，力學(xué)實驗中的打點計時器的安裝與使用、斜面的架設(shè)、平拋實驗儀的調(diào)整等；電學(xué)實驗中萬用表的使用，依照電路圖連接線路，線路連好后的糾錯檢查等．這種技能的培養(yǎng)，開始應(yīng)先有示范，讓學(xué)習(xí)者模仿學(xué)習(xí)，然后逐步提高到由教師講述方法及注意事項，由學(xué)習(xí)者獨立去安裝、調(diào)整．

該階段對學(xué)習(xí)者的能力要求較高，學(xué)習(xí)者應(yīng)在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行必要的分析、及時歸納總結(jié)出規(guī)律．當(dāng)學(xué)習(xí)者形成相對順暢的思路和流暢的操作流程, 并能按照操作規(guī)程進(jìn)行故障的檢查、排除和誤差分析時，標(biāo)志著學(xué)習(xí)者具體的實驗技能已形成．

3 影響物理實驗操作技能學(xué)習(xí)的因素

實驗操作技能的形成要經(jīng)歷上面所分析的多個階段，是一個復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程，它與其他學(xué)習(xí)活動一樣需要具備一定的條件．筆者認(rèn)為影響實驗操作技能形成的大致可以分為內(nèi)部條件和外部條件兩大類．

3.1 學(xué)習(xí)者內(nèi)在特質(zhì)對操作技能形成的影響

(1)已有的理論與技能基礎(chǔ)

學(xué)習(xí)者在日常生活中，在以往的學(xué)習(xí)中，已積累了一定的理論與操作技能．已經(jīng)掌握了的技能可能對于新的操作技能的形成產(chǎn)生積極的影響，促進(jìn)新技能的形成，起正遷移作用．例如，會使用打點計時器后，在學(xué)習(xí)探究牛頓第二定律F，m，a三者關(guān)系時利用打點計時器來研究就比較容易了．當(dāng)然，舊的技能對新技能的形成有時也會產(chǎn)生消極的作用，即存在負(fù)遷移．例如，初中物理實驗中，電路連線的不規(guī)范對高中物理的復(fù)雜電路連接造成較大的困惑等．因此，教師在指導(dǎo)學(xué)習(xí)者練習(xí)或?qū)W習(xí)者自己練習(xí)時，應(yīng)該利用操作技能遷移的原理提高練習(xí)的效果．注意將新的操作動作的練習(xí)與已掌握的相關(guān)技能相聯(lián)系，比較它們的相同點和相異點，提高學(xué)習(xí)效率，同時也要注意避免負(fù)遷移的發(fā)生．

(2)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)與態(tài)度

學(xué)習(xí)者對待學(xué)習(xí)的動機(jī)與態(tài)度將嚴(yán)重地影響學(xué)習(xí)的效果，如果學(xué)習(xí)者對實驗操作缺乏興趣，懶于動手，或者畏懼、畏難、注意力分散、漫不經(jīng)心等都會對物理實驗操作技能的形成帶來不利的影響．如果學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)物理實驗操作技能的意義有明確的認(rèn)識、濃厚的興趣，持有正確的態(tài)度，在學(xué)習(xí)中就會主動、專注、有耐心、不畏困難，就會提高學(xué)習(xí)的效率．

(3)性格特征

研究表明，良好的性格特征對操作技能的形成有著重要的影響．此外，性格類型也會影響操作技能的形成．性格類型分為內(nèi)向型和外向型兩種．它們對操作技能的形成有著不同的影響．內(nèi)向型的人易于形成精細(xì)技能和條件反射，其動作的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性都較高，其動作速度慢且靈活性較低．外向型的人動作靈活性高、速度快，易于形成較粗技能，其動作的穩(wěn)定性較低．

3.2 外部學(xué)習(xí)條件對操作技能形成的影響

(1)教師的指導(dǎo)與示范

實踐表明，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)物理實驗操作技能的整個過程中，教師的示范、指導(dǎo)、講解等對學(xué)習(xí)者物理實驗操作技能的形成具有重要影響．教師為幫助學(xué)習(xí)者觀察、理解操作技能，示范時操作的速度應(yīng)適當(dāng)放慢，以利于學(xué)習(xí)者觀察．同時教師要一邊示范操作，一邊用簡潔的語言概括出操作的關(guān)鍵點，使學(xué)習(xí)者對示范操作有正確的理解，對操作要領(lǐng)易于記憶．然后再讓學(xué)習(xí)者根據(jù)操作要領(lǐng)進(jìn)行練習(xí)，教師對學(xué)習(xí)者練習(xí)中出現(xiàn)的偏差給予指導(dǎo)，這樣可提高練習(xí)的效率．

例如，在練習(xí)使用打點計時器時，教師一邊在臺上做示范，一邊概括使用的要領(lǐng)：低壓交流6 V，紙帶穿過限位孔放在復(fù)寫紙下面，先通電，后釋放物體，接著要求學(xué)習(xí)者在理解的基礎(chǔ)上，把這一要領(lǐng)記住，然后再進(jìn)行模仿練習(xí)；又如，電學(xué)實驗中測電阻時電壓表和電流表接線方式的選擇中可以用“長大大，短小小”來概括測大電阻和小電阻時兩表的接線特征．這里的“長大大”是指電流表內(nèi)接(接線長)適宜測大電阻值偏大；“短小小”是指電流表外接(接線短)適宜測小電阻測量值偏小.這樣學(xué)習(xí)者對這一技能就比較容易掌握了．所以說，語言指導(dǎo)結(jié)合操作示范是幫助學(xué)習(xí)者理解和掌握操作技能的最有效的方法．

(2)練習(xí)與反饋

練習(xí)在技能的學(xué)習(xí)過程中起著重要的作用．我國傳統(tǒng)的動作技能概念認(rèn)為，動作技能是“在練習(xí)的基礎(chǔ)上形成的，按某種規(guī)則或程序順利完成身體協(xié)調(diào)任務(wù)的能力”．

練習(xí)是刺激與反應(yīng)的重復(fù)，但不是單純的重復(fù)操作，而是以掌握一定的活動方式為目標(biāo)的反復(fù)．就這個意義來說，只有當(dāng)學(xué)習(xí)者從他們的動作或動作的結(jié)果中得到反饋時，練習(xí)才能對學(xué)習(xí)起促進(jìn)作用．因此，在學(xué)習(xí)者操作練習(xí)時，教師對其表現(xiàn)的狀況要給予適當(dāng)?shù)姆答仯畬ψ龅煤玫囊o予肯定、贊許和鼓勵，對出現(xiàn)的錯誤或偏差要及時給予指出，必要時給予重復(fù)的講解和示范，使學(xué)習(xí)者及時了解和糾正自己的練習(xí)，始終朝著既定的目標(biāo)前進(jìn)．

總之，在教學(xué)中，要想方設(shè)法提高學(xué)習(xí)者對掌握物理實驗操作技能重要性的認(rèn)識，激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)中的主體作用．要通過多種形式、多種渠道，充分發(fā)揮教師的示范和指導(dǎo)作用，更好地促進(jìn)學(xué)習(xí)者物理實驗操作技能的形成．