淺析中學物理實驗操作技能及其培養(yǎng)

　　摘 要： 通過對中學實驗操作技能形成過程的分析，文章闡述了培養(yǎng)學生物理實驗操作技能的基本策略，提出了應(yīng)以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力為中心來開設(shè)好實驗。
　　關(guān)鍵詞： 中學物理實驗 操作技能 技能遷移 教學內(nèi)容
　　
　　在中學物理教育階段，最重要的是如何培養(yǎng)學生的實驗操作能力、創(chuàng)新能力和實踐能力。而設(shè)計性實驗開設(shè)得好就能提高學生的創(chuàng)造力。創(chuàng)造就是前所未有的事物。創(chuàng)造力既是產(chǎn)生前所未有的能力，又是一種復雜的心理過程［１］。在教學中學生除完成必做實驗外，還要至少完成幾個任選實驗，上課方式采取開放式［2］，從而提高學生的物理實驗技能。
　　一、物理實驗?zāi)芰臀锢韺嶒灢僮鞯暮x
　　物理實驗技能，即是順利進行物理實驗并完成實驗?zāi)康牡膫€性心理特征。物理實驗?zāi)芰κ且环N綜合能力，是各種基本技能在實驗活動中的綜合體現(xiàn)，在總體上它包括思維和操作兩部分。實驗?zāi)芰χ兴季S是一種綜合性思維，是各種思維的綜合運用；而實驗操作則是物理實驗?zāi)芰Φ暮诵牟糠帧＞唧w的物理實驗?zāi)芰梢栽趯嶒灥幕顒又蟹譃樗膫€部分［3］，觀察物理現(xiàn)象的能力、操作儀器設(shè)備的能力、分析和處理數(shù)據(jù)的能力、實驗設(shè)計的能力。
　　動手操作是實驗最基本的特征，因此在物理實驗?zāi)芰χ刑幱诤诵牡匚坏氖菍嶒灢僮髂芰Γl(fā)展實驗操作能力的關(guān)鍵，則是培養(yǎng)學生的實驗操作技能，這應(yīng)該成為培養(yǎng)物理實驗?zāi)芰^程中的重點。物理的實驗操作技能主要是物理實驗中的動手操作技能，所涉及的行動主要包括準確而熟練地使用基本儀器、儀器的配套組裝和故障的排除等。實驗操作技能的主要特點是：
　　1.以一定的物質(zhì)形式的客體作為對象，如器械等，也包括身體的某部位，如應(yīng)左、右手定則時的手指。
　　2.動作是外顯的，可以看得見的，以頭腦以外的動作來實現(xiàn)。
　　3.活動的結(jié)構(gòu)都必須實際作出，不能省略或縮減。熟練的操作技能只能使動作更連續(xù)、迅速、協(xié)調(diào)，而不能省略其中的必要動作。
　　二、物理實驗操作技能的形成過程分析
　　技能是通過練習鞏固了的已經(jīng)“自動化”、完善化了的動作法［4］。因此，實驗操作技能只能在實際操作的練習中形成、成熟。巴甫洛夫條件反射學說研究表明，操作技能的形成與成熟過程是有序的。根據(jù)物理實驗的特點，物理實驗操作技能的形成過程大致可分為四個階段。下面我以滑動變阻器操作技能的形成為例進行分析。
　　1.動作的映象階段。
　　動作的映象即學生對動作方式的了解，從而在頭腦中形成關(guān)于動作的映象過程。這是形成動作技能的準備階段，是形成操作技能的重要環(huán)節(jié)。學生從事任何活動時，總是需要一定的動作映象來調(diào)節(jié)行為方式，只有讓學生了解“做什么”和“怎么做”，才能進行有效的活動。我們應(yīng)讓學生在行動之前了解有關(guān)的系統(tǒng)知識，看到規(guī)范的示范操作，這樣才能幫助他們對有關(guān)操作技能形成正確的動作映象，這是很關(guān)鍵的一步。
　　滑動變阻器是初中生遇到的操作較為復雜的實驗儀器之一，學生較難形成正確的操作技能，主要問題是不能正確連線及判斷阻值的變化。在動作映象階段，應(yīng)該使學生在實際操作前，了解操作技能的最高層次。講解滑動變阻器的原理及構(gòu)造，并將正確操作方式示范給學生看，使他們形成正確的動作映象。
　　2.動作的定向階段。
　　動作的向階段，僅僅是形成操作技能的開始階段，這一階段是剛才開始實際操作，其特點是動作不協(xié)調(diào)、緊張、忙亂中有不少多余動作出現(xiàn)，操作速度較慢，一般不能判斷自己操作動作的正誤。初中生第一次實際連接滑動變阻器，動作差異很大，僅有少數(shù)學生能一次連接正確。一個主要問題是：連錯接線柱。這主要是沒有了解原理造成的，屬于前技能未成熟而影響與之相聯(lián)系的后技能形成問題。這個階段的操作動作一定要規(guī)范，不能圖快，要按操作程序逐步進行，教師還應(yīng)多次進行示范操作，幫助學生分析錯誤原因。
　　3.動作的定型階段。
　　動作的定型階段，是學生通過反復練習，使分立動作互相銜接趨于協(xié)調(diào)階段，形成的定型動作是按一定程序構(gòu)成的。這一段的特點是：動作基本協(xié)調(diào)，多余動作較少，操作準確率高，但操作速度仍較慢，已經(jīng)可以根據(jù)操作要求來變換操作模式。例如，對于“滑片向右移動時，燈變亮”等要求，學生已能應(yīng)付，但還不熟練，對操作過程中故障的排除還缺乏映象。
　　4.動作的“自動化”階段。
　　這是經(jīng)過大量練習之后，操作技能達到的熟練階段，其主要特點是：各個動作已能聯(lián)合成一整體，使動作高度協(xié)調(diào)化，多余動作已消失，甚至達到不依靠意向控制，動作就能按順序正確進行下去，能及時發(fā)現(xiàn)自己的錯誤動作，并及時糾正，學生在“練習使用滑動變阻器”實驗中已初步練習了變阻器的操作練習。在后面的“伏安法測電阻”等實驗中，繼續(xù)進行變阻器的操作練習，一般學生可以達到熟練使用變阻器的程度，其操作技能達到了“自動化”階段，動作協(xié)調(diào)而完善，是操作技能的最高層次。
　　三、培養(yǎng)物理實驗操作技能的基本策略
　　1.做好各項準備，給學生一個完整的動作映象。
　　這是學生形成操作技能的首要環(huán)節(jié)。教師應(yīng)該詳細地向?qū)W生介紹整個實驗所涉及的各項知識，要達到實驗?zāi)康摹嶒灢襟E，對使用的實驗器械則應(yīng)具體介紹其構(gòu)造和操作方法，并進行規(guī)范的示范操作。值得注意的是，教師的首次操作動作會給學生留下深刻的印象，所以一定要規(guī)范進行，同時還應(yīng)提醒學生必要的注意事項和常見的錯誤操作。
　　2.努力創(chuàng)設(shè)情境，讓學生充分的實際操作練習。
　　這是形成操作過程的必要途徑。教育者認為：教學是一門技術(shù)，創(chuàng)造性教學充滿藝術(shù)的教學［5］。所以，教師應(yīng)努力創(chuàng)設(shè)實際操作情境，讓每一個學生都有充分的實際操作練習機會，并針對學生的不同情況及時予以當面指導和督促。值得一提的是，不少學生在作實驗時很少親自動手，這并不是因為器材不足，而是他忽視實驗操作過程，認為操作能力無關(guān)緊要。我們應(yīng)幫助他認識：人的能力是相輔相成的，各種知識與技能是可以遷移的，某項能力是其綜合能力的基礎(chǔ)。
　　3.強調(diào)規(guī)范程序，提高學生的排障技能。
　　熟練的操作技能只能使動作更完善，但不能省略其中的動作。所以，對學生的操作要求必須強調(diào)操作程序，使學生形成有序、連貫的正確動作。許多學生不能排除操作故障，其主要原因是不遵守操作程序造成的，因為故障的排除也是有序的，只是按一定順序才能迅速判斷故障所在。
　　排除故障的技能是學生綜合能力的外顯，除了操作技能以外，還含有思維方法。如在進行電路操作時，發(fā)現(xiàn)電路不通，就應(yīng)按照先檢查電源、再檢查連線、后看電路元器件的程序進行排障。學生的排障技能是其操作技能的重要體現(xiàn)，成熟的操作技能應(yīng)是可以熟練排除故障的。
　　4.要著重培養(yǎng)操作技能。
　　每一項操作技能的形成，都是在先前已經(jīng)形成了的，在一些簡單的基本操作技能的基礎(chǔ)上，加上新的動作重新組合而成的。中學生應(yīng)該形成的基本操作技能有：刻度的認定、調(diào)整與讀取技能；減少摩擦技能；固定和移動物體技能；連接電器元件的技能，選擇最佳的動作方案等。如果這其中的某一項基本技能尚未成熟，對其他技能的形成就勢必造成障礙。例如，刻度的認定、調(diào)整與讀取技能；在秒表、彈簧秤、天平、電流表、電壓表等儀器的操作動作中，均是類似的；再如，電路元件的連接技能，是進行任何電學實驗都必需的基本技能。
　　我們應(yīng)該把培養(yǎng)學生的基本操作技能為重中之重，使學生在形成其他復雜操作技能的過程中順利產(chǎn)生技能的遷移，同時便于較快地形成新的操作技能。
　　四、物理設(shè)計實驗的基本策略
　　1.設(shè)計性實驗內(nèi)容。
　　我們認為，這一階段的設(shè)計性實驗是在前面實驗操作技能的基礎(chǔ)上，首先不能太復雜，該是一些較為簡單的實驗，所用的知識學生已經(jīng)掌握，或者容易接受，所用的儀器基本是學生使用過的，或者基本結(jié)構(gòu)相同相似的。比如我們所開設(shè)的小實驗，孔明燈的制作、小型電動機的制作、自制望遠鏡的制作等，用分光計研究玻璃鏡材料的折射率與光波波長的關(guān)系［6］。這些實驗所用的儀器學生基本用過，所涉及的基本知識也基本掌握了，這些都是他們獨立完成這一實驗的必要條件。
　　2.設(shè)計性實驗教材與實驗指導書的寫法。
　　在正式出版教材里，我們將設(shè)計性實驗寫得簡單，平均每一課一個小實驗，僅供一些器材，簡述原理，提出實驗任務(wù)和具體要求。寫實驗指導書也有必要，我們在設(shè)計性實驗指導書的寫法上突出一些關(guān)鍵的問題，讓學生思考，這些問題也是完成設(shè)計性實驗的關(guān)鍵。
　　3.對設(shè)計性實驗的課堂指導。
　　與其他實驗不同，基本不講或主講幾條注意事，其重點的指導是在實驗的進行過程中進行幾步必要的提示，啟發(fā)學生的思維，培養(yǎng)學生的動手能力，讓學生自己摸索，絕不能包辦代替，否則就失去設(shè)計性實驗的意義。
　　五、結(jié)語
　　開放物理實驗室，除了讓學生重新操作以前所作的物理實驗外，還增加一些與教學有關(guān)或有趣的物理實驗［7］。題目來源于教材或課外練習題。根據(jù)題目的內(nèi)容，擺好所需的器材，完成小實驗。通過這一活動，不僅驗證了習題中的答案，而且鍛煉了學生的動手能力，達到了活用知識、培養(yǎng)興趣、開發(fā)智力、挖掘潛能的目的。
　　開放物理實驗室不僅能夠鍛煉學生的實際操作能力，活化所學的物理知識，而且對開展素質(zhì)教育，培養(yǎng)新型人才，突破教學難點，豐富教學內(nèi)容都能夠起到良好的作用。
　　
　　參考文獻：
　　［1］俞國良.創(chuàng)造心理學.杭州：浙江人民出版，1988.
　　［2］錢守仁等.物理實驗教學全面開放的實踐體會.實驗技術(shù)與管理，1999.
　　［3］梁樹森.物理學論.廣西教育出版社，1996：209.
　　［4］郭享杰，宋麗主編.心理教程.南京師范大學出版社，1995：234.
　　［5］施良方，學習論；學習心理論與原理.北京人民教育出版社，1994.
　　［6］金恩培.大學物理實驗.哈爾濱工業(yè)大學出版社，1998.
　　［7］李洪業(yè).關(guān)于中學開放物理實驗室的做法與體會.物理實驗，2000.7.