基于學(xué)習(xí)動機理論的高中物理演示實驗教學(xué)策略

王一蓉，田 野

(陜西師范大學(xué) 物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710119)

2017年版的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》強調(diào)了學(xué)生實驗?zāi)芰Φ陌l(fā)展，強調(diào)學(xué)生實驗和演示實驗的實施與創(chuàng)新.同時，在教學(xué)建議中也提出了教師要重視創(chuàng)設(shè)情境，以便于培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)和探究能力[1].因為物理概念難以理解，物理公式繁多復(fù)雜，物理題型千變?nèi)f化，學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中學(xué)習(xí)熱情逐漸衰退[2].物理演示實驗作為一種直觀性的教學(xué)方法，它本身的特點就是創(chuàng)設(shè)情境教學(xué).優(yōu)秀的演示實驗可引起學(xué)生對實驗現(xiàn)象的好奇心，提高學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣.將演示實驗及其相應(yīng)的教學(xué)過程當(dāng)作完整的教學(xué)活動進行設(shè)計，演示實驗可成為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機的重要教學(xué)方法之一.

優(yōu)秀的學(xué)習(xí)者愿意并且能夠主動學(xué)習(xí)，這種意愿就是學(xué)習(xí)動機.學(xué)習(xí)動機指能激發(fā)、維持學(xué)習(xí)活動，并且能使學(xué)習(xí)活動和行為朝向一定學(xué)業(yè)目標(biāo)的內(nèi)在過程與心理狀態(tài)，是引發(fā)與維持學(xué)習(xí)行為和活動的內(nèi)在原因與動力[3].因此學(xué)習(xí)動機在物理學(xué)習(xí)過程中，可以看作引發(fā)和維持學(xué)生探索物理規(guī)律，積極參加物理學(xué)習(xí)活動的內(nèi)在原因.根據(jù)產(chǎn)生的誘因來源可以將學(xué)習(xí)動機分為內(nèi)部動機和外部動機[4].內(nèi)部動機是指學(xué)習(xí)者因為喜愛物理才學(xué)習(xí)物理，而不是外部的強化，物理學(xué)習(xí)活動本身就能夠讓學(xué)習(xí)者滿足，獲得樂趣.外部動機是外界作用于學(xué)習(xí)者而產(chǎn)生的學(xué)習(xí)動機.外部動機可以看作是一種強化，產(chǎn)生于學(xué)習(xí)活動之外.在物理教學(xué)實踐過程中，教師應(yīng)該根據(jù)具體情況，以激發(fā)學(xué)生的內(nèi)部動機為主要目標(biāo)，將外部動機當(dāng)作輔助性學(xué)習(xí)動機安排教學(xué)活動.本文主要探究了基于激發(fā)內(nèi)部學(xué)習(xí)動機的物理演示實驗改進策略.

1 以激發(fā)內(nèi)部動機為主要目標(biāo)

高中物理演示實驗教學(xué)中，內(nèi)部動機主要存在于：1)對演示實驗展示的物理概念或物理規(guī)律的興趣；2)學(xué)生對實驗現(xiàn)象原理的好奇心.所以教師在設(shè)計演示實驗內(nèi)容時可以利用實驗現(xiàn)象引起學(xué)生好奇，引發(fā)學(xué)生對現(xiàn)象所隱藏的概念或規(guī)律產(chǎn)生興趣.

1.1 動顯新奇

為了引起學(xué)生的好奇心,激發(fā)內(nèi)部動機，實驗現(xiàn)象要做到“動顯新奇”.

“動”指實驗現(xiàn)象是動態(tài)的.比起靜態(tài)的實驗現(xiàn)象，學(xué)生更關(guān)注動態(tài)的實驗.教師在展示演示實驗時，不能只展示最終的實驗結(jié)果，應(yīng)向?qū)W生展示發(fā)生實驗現(xiàn)象的全過程，以動代靜.

“顯”是指實驗現(xiàn)象應(yīng)該清晰可見.看得見的實驗現(xiàn)象才具有說服力，很多實驗在實際演示過程中，只有前面的學(xué)生可以看見，長期以來會打擊學(xué)生觀察分析演示實驗的積極性，降低學(xué)生參與物理演示實驗的興趣.可以通過以下措施改進實驗的可觀測性：

1)利用放大裝置放大實驗現(xiàn)象.在滬科版桌面微小形變實驗中，利用人壓桌面導(dǎo)致激光筆打光位置改變,證明施加很小的力物體也發(fā)生形變.

2)利用投影儀放大實驗現(xiàn)象.比如在演示螺旋測微器的讀數(shù)方法、小磁針在通電導(dǎo)線旁發(fā)生偏轉(zhuǎn)以及楞次定律時，都可以使用投影儀放大實驗現(xiàn)象.

3)可根據(jù)條件在黑板上演示實驗.比如將常用的斜面安裝磁鐵，那么所有關(guān)于斜面的演示實驗都可以在黑板上進行.或者探究合力作用時，可以用磁鐵將繩子釘在黑板上，再使用彈簧測力計進行探究.

“新奇”是引發(fā)學(xué)生興趣、激發(fā)內(nèi)部動機最重要的條件.短期的興趣來源于實驗現(xiàn)象的新奇性、變化性.所以新奇的實驗現(xiàn)象是讓學(xué)生意想不到，或者平時會被忽視的現(xiàn)象.

1)教師可以采用提問的方式制造懸念，利用學(xué)生已有的知識結(jié)合即將進行的演示實驗，讓學(xué)生猜測實驗結(jié)果.可以多提問幾名學(xué)生，若實驗現(xiàn)象比較簡單也可以告訴學(xué)生正確結(jié)果和錯誤結(jié)果，讓學(xué)生進行選擇，制造不同的答案引發(fā)討論，提高學(xué)生的參與度.

2)實驗現(xiàn)象盡可能新奇，比如學(xué)習(xí)折射率時，可以同時演示筷子在水中發(fā)生彎折和玻璃棒在甘油中消失2組實驗.又比如學(xué)習(xí)光的反射原理時，在黑暗的條件下用手電筒照射鏡子和紙.讓學(xué)生猜測哪個看起來更亮，可能會有一部分學(xué)生猜測鏡子更亮，在做完實驗后發(fā)現(xiàn)紙更亮，引導(dǎo)學(xué)生探究實驗原理，學(xué)習(xí)鏡面反射與漫反射.

1.2 滿足成就需要,提高自我效能

成就需要[5]是指學(xué)生克服困難，展示才能，成功解決某一問題的內(nèi)部傾向動機.教師在進行演示實驗的過程中，不能只關(guān)注實驗現(xiàn)象，要提出探究問題，引導(dǎo)學(xué)生解決問題.完整的演示實驗教學(xué)，應(yīng)是學(xué)生和教師共同解決問題的探究過程.自我效能理論[6]中提到成功的直接經(jīng)驗和言語說服會提高學(xué)生的自我效能，進而促進學(xué)生主動參與演示實驗活動，激發(fā)學(xué)習(xí)動機.因此在問題的設(shè)置上，探究問題要有一定挑戰(zhàn)性，但不能超越大部分學(xué)生的當(dāng)前水平.在提出問題時，多給予學(xué)生積極的心理暗示，相信學(xué)生，重視學(xué)生猜想、設(shè)計、自主互動等環(huán)節(jié).以問題為基礎(chǔ)，這樣的物理教學(xué)過程更加有意義[7].

例如在摩擦力的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，經(jīng)常有教師以推桌子推不動來形容摩擦力，這里教師可以引導(dǎo)學(xué)生猜測為什么推不動桌子，再由二力平衡推出有1個力與人施加的推力平衡，這個力被命名為靜摩擦力.另外也可以通過開展學(xué)生演示實驗獲得成就需要和自我效能.在對已經(jīng)學(xué)過知識進行鞏固或者實踐時，教師可以根據(jù)條件組織學(xué)生自制教具.學(xué)生利用自己制作的教具進行演示實驗，能夠提高學(xué)生的參與度.除了展示的學(xué)生外，學(xué)生對自己同學(xué)的演示實驗活動會給予更高的關(guān)注度，同樣也能夠提高學(xué)生興趣.這樣的活動能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、動手能力和實踐能力.教師的演示活動為學(xué)生提供了感性認(rèn)識，之后的學(xué)習(xí)是理性認(rèn)識，那么學(xué)生自制教具活動就是認(rèn)識得到實踐.在活動中，教師應(yīng)及時提供幫助，反饋意見，配合學(xué)生完成教具的制作，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.

1.3 自制教具

自制教具更具有靈活性，教師可以開展更豐富的演示實驗.為了激發(fā)學(xué)生內(nèi)部學(xué)習(xí)動機，應(yīng)該采用生活中更常見的物品制作教具，讓學(xué)生感受到物理就在生活中，提高學(xué)生對物理的興趣.例如在上文提到的桌面微小形變演示實驗，若沒有激光筆的固定臺，可以利用塑料瓶中裝一部分有顏色的水，用手輕微按壓瓶身，水面上漲，也可以證明微小形變.將物理與生活聯(lián)系在一起，知識變得生動，可以提高學(xué)生的興趣和關(guān)注度.

1.3.1 自制教具例1：能量的轉(zhuǎn)化

能量的轉(zhuǎn)化存在于生活的方方面面，但是能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象因為過于常見變得并不顯眼，經(jīng)常被忽視.在教學(xué)中教師若利用常見的物品展示不常見的實驗現(xiàn)象，將抽象變?yōu)榫呦?，將平凡變?yōu)樯衿?，可提高學(xué)生的興趣，讓學(xué)生更好地理解能量的轉(zhuǎn)化.如圖1所示，采用電池和口香糖包裝錫紙作為自制教具.將錫紙的感光面兩端分別接觸電池兩極，短時間內(nèi)錫紙中間會變黑冒煙，最終燒斷.這是由于電池的電能轉(zhuǎn)化成了錫紙的內(nèi)能，內(nèi)能過大導(dǎo)致錫紙燒斷.該實驗現(xiàn)象明顯且新奇，能夠提高學(xué)生的興趣.

(a) (b)

在進行演示實驗后，教師也可以根據(jù)此次演示實驗現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生回憶短路內(nèi)容，并啟發(fā)學(xué)生利用能量的轉(zhuǎn)化解釋短路導(dǎo)致電源燒壞以及接電阻防止短路的原因.

1.3.2 自制教具例2：靜摩擦力

靜摩擦力的概念比較抽象，雖然高中學(xué)習(xí)了力的合成，但在教師舉例推桌子推不動是因為靜摩擦力作用時，學(xué)生仍然有思維誤區(qū)：推不動桌子是由于桌子很重.可以采用如圖2所示的自制教具進行演示實驗.將2本書的書頁重疊在一起，增加摩擦力，讓2位學(xué)生分別從兩邊拽書，發(fā)現(xiàn)無法拽開2本書.采用對抗的方式，讓摩擦力更加形象.因為實驗用具簡單，學(xué)生在課后也可以進行嘗試，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

圖2 靜摩擦力演示實驗

2 根據(jù)教學(xué)目標(biāo)選擇教學(xué)策略

高中物理演示實驗有很多分類，影響學(xué)習(xí)動機的因素復(fù)雜多樣.為了在演示實驗的教學(xué)過程中同時激發(fā)學(xué)習(xí)動機，要求教師在教學(xué)方式已定的條件下選擇合適的教學(xué)策略，提高高中物理演示實驗的效果.

在進行演示實驗設(shè)計時，可以按照以下思路：

1)教師根據(jù)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識，確定演示實驗需要達到的實驗?zāi)康暮托ЧO(shè)計演示實驗的教學(xué)策略.

2)整合已有的相關(guān)演示實驗資源，查閱文獻，吸取他人優(yōu)點，為自己提供創(chuàng)新思路.

3)根據(jù)演示實驗的內(nèi)容選擇恰當(dāng)?shù)母倪M策略和教學(xué)策略.可以開展原有的優(yōu)秀的演示實驗，也可以優(yōu)化原有實驗和創(chuàng)新實驗，比如是否需要放大實驗結(jié)果等.根據(jù)教師自身特點選擇其他教學(xué)策略，比如指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)法、合作目標(biāo)結(jié)構(gòu)等.

4)根據(jù)選擇的演示實驗內(nèi)容編寫教案，包括目標(biāo)、教學(xué)準(zhǔn)備、教學(xué)內(nèi)容、重難點、教學(xué)步驟等.教案可以讓自身的邏輯更加清晰，幫助教師順利地開展教學(xué)活動.最后制作合適的教具，展開演示實驗.

5)課程結(jié)束后，教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果反思實驗內(nèi)容和教學(xué)方法，總結(jié)經(jīng)驗補充進教案中，作為教學(xué)經(jīng)驗積累.

3 摩擦力教學(xué)案例

摩擦力處于高中物理剛開始的學(xué)習(xí)階段，屬于必修一的內(nèi)容，是重要但比較簡單的知識點.在此利用演示實驗培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，是比較合適的教學(xué)方式.

3.1 教學(xué)目標(biāo)

1)知識與技能

a.了解比較靜摩擦力和滑動摩擦力的定義、產(chǎn)生條件、方向及作用效果.

b.能夠利用力的平衡條件判斷靜摩擦力的大小.

c.能夠用動摩擦因數(shù)計算滑動摩擦力.

2)重難點及培養(yǎng)目標(biāo)

a.判斷靜摩擦力的有無和方向.

b通過演示實驗，引導(dǎo)學(xué)生歸納摩擦力的大小與哪些因素有關(guān).

c.通過實驗探究，幫助學(xué)生體驗成功，激發(fā)學(xué)習(xí)動機.

3.2 教學(xué)策略

自制教具例2利用課本放大靜摩擦力的作用效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，讓學(xué)生感受靜摩擦的存在，屬于引課環(huán)節(jié).根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計演示實驗探究動摩擦力與哪些因素有關(guān).教師可以準(zhǔn)備不同材料的墊子、可拆卸輪胎的小車、與小車大小相似的水瓶(水瓶可放置在車上)、水.然后讓學(xué)生猜測如何讓摩擦力最大，引導(dǎo)學(xué)生探究摩擦力與哪些因素有關(guān)，增加學(xué)生的參與度.最重要的是，教師要啟發(fā)學(xué)生通過探究實驗歸納物理公式，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維.教師根據(jù)學(xué)生猜測情況，可以補充滾動摩擦和液體摩擦.除了滑動摩擦外，教師可以告知學(xué)生猜到了課外的內(nèi)容并表示鼓勵.

鑒于物理與哲理緊密關(guān)聯(lián)，教師可適當(dāng)加入課程思政的內(nèi)容.例如最大靜摩擦力大于滑動摩擦力，這就是萬事開頭難.又比如教師講解有利的摩擦，讓學(xué)生意識到阻力在某些場合也能轉(zhuǎn)化成動力.

4 結(jié)束語

根據(jù)學(xué)習(xí)動機理論，總結(jié)了在演示實驗教學(xué)過程中影響學(xué)習(xí)動機的因素，提出了改進高中物理演示實驗的教學(xué)策略.以激發(fā)學(xué)生內(nèi)部學(xué)習(xí)動機為目標(biāo)，改進演示實驗內(nèi)容,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自我效能，以期在教學(xué)過程中滿足學(xué)生需要.根據(jù)演示實驗的特點和功能，選擇合適的教學(xué)策略設(shè)計演示實驗.演示實驗是完整的探究學(xué)習(xí)過程，教師引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、有效學(xué)習(xí)，提高教學(xué)效率.