提高學生物理實驗操作技能的策略初探

尹黎萍

(稽山中學 浙江 紹興 312000)

1 問題的提出

中學物理中的學生實驗教學，是認知領域的問題與操作技能領域的問題的結合，舉一個簡單的例子，如果我們不給學生講解、介紹打點計時器的作用和使用方法，就讓學生用打點計時器測勻變速運動物體的瞬時速度，那么可想而知，學生就不可能進行正確的操作和測量，更談不上培養實驗能力．那么是不是只要我們給學生介紹了必備的理論知識，學生就一定能夠正確地進行實驗操作呢？舉一個普通的例子，一個學習了游泳知識和原理的人，當他真的學游泳時，仍要嗆水．但我們說懂游泳知識的人可能比不懂的人學游泳學得快．由此可見，學生的實驗操作技能，雖然與學生的認知能力具有一定的相關性，卻不能完全由學生的認知過程所取代．就目前的教學來看，實驗考查似乎更側重于對學生的筆試，因而也引起了部分學生在學習實驗時只關心實驗理論部分而對操作方面有所輕視和懈怠．因此，我們應更重視中學物理實驗操作技能的形成與培養，這既是教師不可忽視和推卸的教學任務與責任，也是學生必須具備基礎能力和基本素養之一．

下面就如何形成與培養學生的實驗操作技能談談自己的一點看法．

2 學習物理實驗操作技能的一般過程

中學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、實現物理過程以及各種預處理、后處理過程的能力等．這些技能的學習掌握一般要經歷認識、分解練習、整體練習、應用和熟練等幾個階段．

2.1 認知和映像階段

這個階段要求學習者在學習過程記住有關實驗儀器的名稱、用途、主要構造和操作規則，懂得實驗的基本原理和操作步驟，知道有關測量工具和基本儀表的使用方法．并在此基礎上，學習者對教師所做的示范動作進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．

在學習一種新的操作技能的初期，學習者應通過如聽教師的言語講解、觀察教師的示范操作、閱讀教材中關于操作活動的文字說明或圖示指導等多種途徑，從而能夠辨認實驗儀器、工具、部件的名稱；知道具體的物理實驗現象和操作要領；了解操作活動的性質、原理、意義和要領等，在頭腦中形成關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，學習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習者提供視覺現象和模仿的依據．例如,在學習游標卡尺的使用時， 學習者不太清楚到底應該怎么讀數，怎么找游標上的那一條刻線與主尺對齊．此時學習者得認真聽教師講解并利用實驗桌上的儀器邊看邊模仿，調動自己的各種感官進行感知，盡快熟悉儀器的結構、使用方法和注意事項．同時注意學習和模仿教師的動作要領，學習教師嚴謹的科學實驗態度，這對于學習者自身嚴謹的學風的培養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，學習者經過實驗操作的認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，學習者通常從模仿整體的操作活動開始，往往會遭受失敗．此時，教師應對他們給予適當的指導，指導他們對復雜的物理實驗操作活動進行分解，把注意力集中在遇到困難的環節上，并對這一環節進行重復模仿練習、領會和體驗其要領，直到基本學會才繼續下一環節的練習．例如，對測量電路連接操作的練習，就可分解為選擇合理電學儀器的技能、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．這些都可能是關鍵性局部技能，需要在基本動作階段加以練習和掌握，必要時還可對它們做進一步的分解．

這一階段的主要特點是掌握技能的局部動作．學習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、呆板而不協調，出現多余的動作；不能察覺自己動作的全部情況，難以發現錯誤和缺點．所以，教師的作用是及時地給予指導和矯正示范，有針對性地糾正學習者的錯誤．

定向階段，指在模仿的基礎上，經過教師的指導和學習者的努力，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習者獨立意識控制下進行的操作．經過分步模擬階段的分解練習，學習者已基本掌握了局部動作的要領，并開始將這些動作聯系起來，但是各個動作還結合得不夠緊密．學習者需在反復的練習過程中，使實驗操作動作的準確性、協調性、穩定性和靈活性逐漸增加，逐漸形成整體的協同動作．

定向階段也和分步模擬一樣，學習者的動作方式都受認知階段形成的動作影像的引導和調節．同時，它們又使這種動作映像得到檢驗、鞏固、校正與進一步充實．當兩者發生矛盾或者動作困難時，常常需要反復觀察示范、了解要領等，以此來強化或修正動作的映像．因此，在這一階段，雖然學習者在操作環節上需獨立完成，但仍需要教師的矯正示范及指導．教師在定向階段的作用主要是及時發現并指出問題，而糾正錯誤、排除故障則由學習者自己來完成，教師不再包辦．

2.3 應用和熟練階段

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到熟練之后才進行實際應用的．與此相反，物理實驗操作技能達到熟練乃是反復進行實際應用的結果．從這個意義上看，應用和熟練階段實際是上一階段的延續．例如，初中物理中的電路的連接，則要經過多次練習、應用，才能從模仿、定勢，達到熟練的程度．

在這一階段，學習者能熟練、協調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、使用滑動變阻器調節電路，進行測量等；學習者能夠靈活自如地在不同環境中熟練地完成操作，如，力學實驗中的打點計時器的安裝與使用、斜面的架設、平拋實驗儀的調整等；電學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，開始應先有示范，讓學習者模仿學習，然后逐步提高到由教師講述方法及注意事項，由學習者獨立去安裝、調整．

該階段對學習者的能力要求較高，學習者應在教師的引導下進行必要的分析、及時歸納總結出規律．當學習者形成相對順暢的思路和流暢的操作流程, 并能按照操作規程進行故障的檢查、排除和誤差分析時，標志著學習者具體的實驗技能已形成．

3 影響物理實驗操作技能學習的因素

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

3.1 學習者內在特質對操作技能形成的影響

(1)已有的理論與技能基礎

學習者在日常生活中，在以往的學習中，已積累了一定的理論與操作技能．已經掌握了的技能可能對于新的操作技能的形成產生積極的影響，促進新技能的形成，起正遷移作用．例如，會使用打點計時器后，在學習探究牛頓第二定律F，m，a三者關系時利用打點計時器來研究就比較容易了．當然，舊的技能對新技能的形成有時也會產生消極的作用，即存在負遷移．例如，初中物理實驗中，電路連線的不規范對高中物理的復雜電路連接造成較大的困惑等．因此，教師在指導學習者練習或學習者自己練習時，應該利用操作技能遷移的原理提高練習的效果．注意將新的操作動作的練習與已掌握的相關技能相聯系，比較它們的相同點和相異點，提高學習效率，同時也要注意避免負遷移的發生．

(2)學習者的學習動機與態度

學習者對待學習的動機與態度將嚴重地影響學習的效果，如果學習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．如果學習者對學習物理實驗操作技能的意義有明確的認識、濃厚的興趣，持有正確的態度，在學習中就會主動、專注、有耐心、不畏困難，就會提高學習的效率．

(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．內向型的人易于形成精細技能和條件反射，其動作的準確性和穩定性都較高，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，其動作的穩定性較低．

3.2 外部學習條件對操作技能形成的影響

(1)教師的指導與示范

實踐表明，學習者在學習物理實驗操作技能的整個過程中，教師的示范、指導、講解等對學習者物理實驗操作技能的形成具有重要影響．教師為幫助學習者觀察、理解操作技能，示范時操作的速度應適當放慢，以利于學習者觀察．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鍵點，使學習者對示范操作有正確的理解，對操作要領易于記憶．然后再讓學習者根據操作要領進行練習，教師對學習者練習中出現的偏差給予指導，這樣可提高練習的效率．

例如，在練習使用打點計時器時，教師一邊在臺上做示范，一邊概括使用的要領：低壓交流6 V，紙帶穿過限位孔放在復寫紙下面，先通電，后釋放物體，接著要求學習者在理解的基礎上，把這一要領記住，然后再進行模仿練習；又如，電學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.這樣學習者對這一技能就比較容易掌握了．所以說，語言指導結合操作示范是幫助學習者理解和掌握操作技能的最有效的方法．

(2)練習與反饋

練習在技能的學習過程中起著重要的作用．我國傳統的動作技能概念認為，動作技能是“在練習的基礎上形成的，按某種規則或程序順利完成身體協調任務的能力”．

練習是刺激與反應的重復，但不是單純的重復操作，而是以掌握一定的活動方式為目標的反復．就這個意義來說，只有當學習者從他們的動作或動作的結果中得到反饋時，練習才能對學習起促進作用．因此，在學習者操作練習時，教師對其表現的狀況要給予適當的反饋．對做得好的要給予肯定、贊許和鼓勵，對出現的錯誤或偏差要及時給予指出，必要時給予重復的講解和示范，使學習者及時了解和糾正自己的練習，始終朝著既定的目標前進．

總之，在教學中，要想方設法提高學習者對掌握物理實驗操作技能重要性的認識，激發學習者的學習興趣，發揮學習者在學習中的主體作用．要通過多種形式、多種渠道，充分發揮教師的示范和指導作用，更好地促進學習者物理實驗操作技能的形成．