中學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)心理探究

顧 鋒 倪 敏

(上海師范大學(xué)數(shù)理學(xué)院物理系 上海 200234)

劉群群

(上海師范大學(xué)人文與傳播學(xué)院 上海 200234)

中學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)心理探究

顧 鋒 倪 敏

(上海師范大學(xué)數(shù)理學(xué)院物理系 上海 200234)

劉群群

(上海師范大學(xué)人文與傳播學(xué)院 上海 200234)

掌握中學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)心理是教師上好實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ).從物理實(shí)驗(yàn)心理學(xué)角度出發(fā)，探討中學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)心理.系統(tǒng)闡述中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生思維障礙，提出解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)心理的問題對(duì)策，有助于提升中學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)課堂的有效性，充分激發(fā)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，調(diào)動(dòng)他們的課堂積極性.

物理實(shí)驗(yàn) 學(xué)習(xí)心理 思維障礙 有效性

中學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)與探究能力，是物理學(xué)科的一項(xiàng)重要的考查指標(biāo).可是隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，中學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)時(shí)普遍存在一系列問題：不知道實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ睢褜?shí)驗(yàn)當(dāng)游戲等.學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決日常生活實(shí)際問題的能力每況愈下，漸漸脫離《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿)》的軌道，與物理課程應(yīng)“注重科學(xué)探究，提倡學(xué)習(xí)方式多樣化，幫助學(xué)生盡快步入自主性學(xué)習(xí)的軌道”[1]背道而馳.物理實(shí)驗(yàn)課，成了教師自導(dǎo)自演的獨(dú)角戲，為大多數(shù)教師所擔(dān)憂，本文就中學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)心理問題展開調(diào)查與研究.對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生思維障礙進(jìn)行探討，在實(shí)際操作中提出相關(guān)策略，讓學(xué)生能夠在良好的心理環(huán)境下提高觀察能力、動(dòng)手能力以及科學(xué)探究能力.

1 物理學(xué)習(xí)困難和物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)困難的界定

一般而言，物理是學(xué)科概念.而物理實(shí)驗(yàn)則不同，它是指一個(gè)應(yīng)用性的過程，范圍更小，更注重動(dòng)手操作能力，是動(dòng)態(tài)程序性問題.物理實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，由觀察學(xué)習(xí)走向自己動(dòng)手實(shí)踐的過程，并最終通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析后得出相應(yīng)的結(jié)論.而物理學(xué)習(xí)困難就是指學(xué)生不能有效地實(shí)現(xiàn)將理論內(nèi)化為自身所能聯(lián)系的生活中一般客觀規(guī)律的方法論.

2 中學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)思維障礙分析研究

良好的心理環(huán)境是學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力源泉.思維障礙在一定程度上阻礙了學(xué)生順利進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，同時(shí)也抑制了教師培養(yǎng)學(xué)生的有效性.物理實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理教材中一個(gè)重要的組成部分，是教師培養(yǎng)學(xué)生自主動(dòng)手能力的重要渠道.了解學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)心理，才能讓學(xué)生在主動(dòng)求知過程中借助物理實(shí)驗(yàn)科學(xué)地掌握所學(xué)的物理理論知識(shí)、技能與方法.

2.1 先入為主

實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生以自我為中心，憑借著生活經(jīng)驗(yàn)與前知識(shí)概念出發(fā)，不假思索地對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)劃與分析最后得出錯(cuò)誤的結(jié)論.例如：

(1)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球可以向前飛行，就有向前的力作用在上面.

(2)摩擦力就是阻礙小物塊運(yùn)動(dòng)的力.

(3)鉤碼拉動(dòng)了小車，小車所受的拉力比鉤碼重力大.

(4)冬天鐵架臺(tái)摸上去比桌子冷，說明鐵架臺(tái)的溫度比桌子低.

(5)放在斜面上的物塊沒有滑動(dòng)，就是摩擦力比重力沿斜面分力大.

先入為主的錯(cuò)誤來源是學(xué)生不自覺地繞開由科學(xué)概念構(gòu)成的判斷和推理，而由個(gè)人的直覺經(jīng)驗(yàn)直接地、先驗(yàn)地去確定問題的結(jié)論.常有這種情況：當(dāng)科學(xué)的結(jié)論與日常經(jīng)驗(yàn)不同時(shí)，用日常概念對(duì)問題作出解釋[2].其實(shí)，在上物理實(shí)驗(yàn)課之前學(xué)生們頭腦中已經(jīng)有了物理理論課上所形成的前概念.物理實(shí)驗(yàn)課是驗(yàn)證理論課的一種途徑，學(xué)生們可能會(huì)將錯(cuò)誤的前概念先入為主帶到實(shí)驗(yàn)課中，這樣的實(shí)驗(yàn)課就失去了其有效性.教師在面對(duì)學(xué)生們這種情況時(shí)就需要積極地將他們變“先入為主”為“后入為主”.

2.2 消極的思維定勢(shì)

消極的思維定勢(shì)是指學(xué)生把理論課上學(xué)到的知識(shí)錯(cuò)誤地運(yùn)用到物理實(shí)驗(yàn)中或者未能正確理解理論知識(shí)的情況下進(jìn)行對(duì)應(yīng)的物理實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)情境中不能靈活運(yùn)用所學(xué)，不善于尋找相對(duì)應(yīng)的策略.如圖1所示，學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中對(duì)電路中電阻之間的關(guān)系進(jìn)行分析時(shí)，部分學(xué)生想當(dāng)然地誤以為3個(gè)電阻首尾相連就是串聯(lián)關(guān)系，還有學(xué)生感到十分困惑，這就是消極的思維定勢(shì)導(dǎo)致他們尋找不到解決問題的方式.只有少數(shù)學(xué)生想到把任意電阻與其他兩個(gè)隔離仍有電流通過所以是并聯(lián)關(guān)系.

圖1 并聯(lián)電阻電路

2.3 強(qiáng)烈的依賴感

教師演示實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生們都認(rèn)真分析每個(gè)步驟的含義，但當(dāng)自己動(dòng)手時(shí)卻不知從何下手，希望老師做一步自己跟一步，或渴望老師逐一指導(dǎo)，有的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)某個(gè)環(huán)節(jié)遇到點(diǎn)問題捉摸不透便停滯不動(dòng)……這種對(duì)教師強(qiáng)烈的依賴感一定程度上表現(xiàn)出學(xué)生的求知欲，但這種求知欲只是表面的為了完成任務(wù)而對(duì)教師的依賴.反映出學(xué)生們對(duì)理論部分掌握得不牢固和對(duì)實(shí)驗(yàn)各階段各過程的生疏.筆者在電路圖實(shí)踐課上請(qǐng)學(xué)生們根據(jù)電路圖搭建實(shí)驗(yàn)電路的時(shí)候發(fā)現(xiàn)：學(xué)生們搭建完電路(圖2)后發(fā)現(xiàn)小燈居然不亮，第一反應(yīng)紛紛是向老師求教，而不是自己獨(dú)立分析、解決問題.學(xué)生潛意識(shí)里缺乏獨(dú)立解決問題的意識(shí)和能力.

圖2 短路電路實(shí)驗(yàn)

3 中學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)心理問題對(duì)策

教師在實(shí)驗(yàn)中要把握學(xué)生學(xué)習(xí)心理變化，積極調(diào)整心態(tài)，細(xì)致研究應(yīng)對(duì)方式方法.

3.1 在探索中學(xué)習(xí)

注意實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)中探索性問題的提出，讓學(xué)生在自主預(yù)習(xí)中學(xué)習(xí)，明確實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)原理.例如，在單擺實(shí)驗(yàn)中可否提出如下問題：擺的幅角θ和周期T有何關(guān)系?擺的振動(dòng)不在同一平面內(nèi)有何影響?錘的下方放1塊磁鐵對(duì)測量有何影響?支點(diǎn)是一點(diǎn)嗎[3]？讓學(xué)生帶著問題走進(jìn)課堂，有意識(shí)地在教師的指導(dǎo)點(diǎn)撥下逐步解決預(yù)習(xí)時(shí)遇到的疑惑和難處，從而保障了課堂的高效性，一定程度上提升了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中的自信心和能力.

3.2 在快樂中學(xué)習(xí)

興趣是最好的老師，學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)也是如此.實(shí)驗(yàn)不但使學(xué)生原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)價(jià)值得到了有效的應(yīng)用，而且進(jìn)一步豐富和拓展了已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也在創(chuàng)設(shè)的問題情境中強(qiáng)化了概念的學(xué)習(xí)[4].我們應(yīng)該多將物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和生活實(shí)際聯(lián)系起來，讓中小學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身不感到陌生和枯燥，真正感受到物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)課專有的趣味和魅力.“學(xué)習(xí)”是學(xué)生認(rèn)識(shí)世界最有效的途徑.如驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)在驗(yàn)證公式F=ma中，控制外力F不變，研究質(zhì)量和加速度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，教師播放紅綠燈停車線前小汽車與大卡車起步的小視頻，同時(shí)讓學(xué)生們結(jié)合生活中所觀察到小汽車與大卡車加減速的現(xiàn)象進(jìn)行思考.請(qǐng)學(xué)生們用親身經(jīng)歷來探究物理學(xué)定律.這種深入淺出地將實(shí)驗(yàn)教學(xué)和生活經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系的引導(dǎo)，能夠使學(xué)生從課堂中感受到物理實(shí)驗(yàn)的樂趣與魅力.

3.3 在合作中學(xué)習(xí)

課堂是影響高中生學(xué)習(xí)物理的心理障礙的因素之一，以幽默詼諧的語言，將物理規(guī)律生動(dòng)形象地揭示出來，將枯燥難懂的物理理論融會(huì)以生動(dòng)形象的生活案例，學(xué)生自然樂于聽，樂于學(xué)[5].在物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中，教師應(yīng)多采用小組合作探究和討論交流的方法進(jìn)行，以2到3個(gè)人一組，例如在探究歐姆定律實(shí)驗(yàn)中，明確落實(shí)每個(gè)學(xué)生的職責(zé)和分工：搭建電路、控制變量、記錄數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析等.引導(dǎo)學(xué)生在合作中學(xué)習(xí)，以優(yōu)帶差，相互幫扶.同時(shí)也可以組織組與組之間的實(shí)驗(yàn)競賽活動(dòng)，看哪組又快又好地完成實(shí)驗(yàn)，真正落實(shí)在合作中共學(xué)習(xí)相競爭的原則.

3.4 在熏陶中學(xué)習(xí)

實(shí)驗(yàn)期間少不了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)意志和耐力的磨練.教師也可適當(dāng)故意地設(shè)置一下較難的實(shí)驗(yàn)情境和提供一些因?yàn)闆]堅(jiān)持到底最后失敗和堅(jiān)持不懈以至獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的名人物理實(shí)驗(yàn)探究案例.例如可以創(chuàng)設(shè)以下情境，師：“同學(xué)們知道我們經(jīng)常用到的鋰電池是誰發(fā)明的嗎？”學(xué)生：“是伏特發(fā)明的.”“伏特發(fā)明的是電池，而讓我們生活如此方便的鋰電池是愛迪生曾花了整整10年去研制蓄電池,其間不斷遭受失敗的他一直咬牙堅(jiān)持,經(jīng)過了五萬次左右的試驗(yàn)，終于取得成功， 被人們授予了‘發(fā)明大王’的美稱.”讓學(xué)生在自我感受和感悟中進(jìn)一步體會(huì)到堅(jiān)持不懈實(shí)驗(yàn)探究的成果，以增強(qiáng)學(xué)生克服困難的勇氣和決心.

1 中華人民共和國教育部.高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn).北京：人民教育出版社，2003

2 喬際平,邢紅軍.物理教育心理學(xué).南寧：廣西教育出版社，2002.188～193

3 楊述武，趙立竹.做實(shí)驗(yàn)的主人——寫給學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)生.物理實(shí)驗(yàn),2006,26(6):23～26

4 修紹虎，趙立竹.利用前科學(xué)概念的正遷移促進(jìn)初中物理概念的學(xué)習(xí).中小學(xué)教師培訓(xùn),2010(9):50～51

5 盛志強(qiáng).高中生學(xué)習(xí)物理心理障礙成因及應(yīng)對(duì).理科考試研究,2016(11):56～57

顧鋒(1994- )，男，在讀研究生，研究方向?yàn)槲锢韺W(xué)科教學(xué).

指導(dǎo)教師：倪敏(1960- )，女，副教授，主要從事物理教育和物理實(shí)驗(yàn)研究.

2016-12-03)