自主趣味實驗提高自主學習能力的實踐

馬書云, 王 慧, 吳方平, 劉翠翠

(中國人民解放軍理工大學 理學院, 江蘇 南京 211101)

自主趣味實驗提高自主學習能力的實踐

馬書云, 王 慧, 吳方平, 劉翠翠

(中國人民解放軍理工大學 理學院, 江蘇 南京 211101)

針對目前大學生自主學習現狀與存在的問題,提出了由學生自主設計趣味實驗以促進自主學習能力提高的方案,闡述了自主趣味實驗的獨特教育教學功能,并結合大學物理實際教學案例得出基于自主趣味實驗的自主學習模式,對學生的自主學習能力、實踐能力、創新能力等綜合能力的培養有重要意義。

自主學習； 趣味實驗； 大學物理

1 自主學習的意義及現狀

自主學習 (self-regulated learning)是指學習者在一定程度上從元認知、動機和行為方面積極主動地參與自己學習活動的過程,這一過程可能需要有教師的引導、啟發和扶持,但其核心是學生積極主動控制并調節自己的學習。社會學習心理學的主要代表人班杜拉認為,人的許多行為變化,不能用刺激—反應聯結來解釋,而應該用自我調控過程來解釋,個體可以通過觀察到自己行為的后果來調節自己的行為[1-3]。我們所培養的學生能否符合時代的要求,在未來的發展中具有競爭力,從根本上講取決于學生是否具有終身學習的能力。因此,教育的目的不只是指導規范的學校學習,更重要的是教導一個人在離開學校后如何繼續更新自己的知識。

目前,我國大學生的自主學習還存在很多問題[4]。從學生自主學習的內在與外在條件來說,絕大部分大學生具備充分的心理發展水平和知識儲備,具有較好的內在學習動機,也就是“想學”,但學習策略欠缺,即在沒有指導和幫助下,對既定學習任務缺少相應的問題解決策略,學習過程中的自我管理和監控不夠,缺少相應的自主學習引領環境,遇到學習困難和干擾時意志控制維持不夠,以致自主學習效果不佳。而一般說來,在學生學習的過程中,受到的引導、監督和啟發越多,學生從中獲得的學習經驗就越多,就能更明確地意識、指導和調節自己的學習過程?，F階段,大學教師對學生自我學習的引領和指導不夠,是造成這些問題的主要原因之一[5]。

2 自主趣味實驗促進自主學習

2.1 自主趣味實驗的提出

自主學習既是一種學習活動,又是一種學習能力,這種能力的發展過程是從他主向自主不斷轉變的過程,這一過程中需要教師的有效引導,為學生創造一個有利于自主學習的環境尤為重要。大學中的自然科學多以實驗為基礎,很多理論規律的得出與應用都與實驗密不可分。在傳統大學教學過程中,常以教具、演示實驗及生活實例為課程資源輔助理論教學,其課堂氛圍和教學效果明顯優于單純的理論講授,而引導學生根據所學知識進行自主設計和演示趣味實驗,是提高學習興趣、促進自主學習成效的又一個良好途徑。

自主趣味實驗是指在教師的引導下,由學生運用所學知識、概念和規律,自主設計和演示一些實驗現象明顯、趣味性強的實驗或小型科學玩具,或者對現有的實驗及科技作品進行改進創新。實驗作品強調自主性和趣味性。這些作品可以由學生在課堂上操作演示,也可以供學生課下交流切磋。整個過程符合青年學生對事物具有強烈好奇心和敏銳觀察力的特點,易于使他們產生探究緣由的興趣。在探索、操作和改進趣味實驗的同時,強化了對理論知識及規律的理解,增強了學生的動手能力,發掘了學生的創造力,促進了自主學習能力的提高。

2.2 自主趣味實驗的獨特教育功能

2.2.1 趣味性強,激發探究興趣

在這種演示實驗或科學玩具中,特別強調作品要有較強的趣味性,產生的科學現象一目了然又較為奇特,這就使實驗有了較強的吸引力,激發了學生強烈的好奇心和探究欲望,引導他們進一步看明白、弄清楚現象背后的原理,這是傳統教具和實驗儀器所不能比擬的。學生在操作玩耍的同時,就是探究和學習的過程,寓教于樂,符合青年的認知規律,也符合自然科學以實驗為基礎的學科特點。

2.2.2 小巧簡便,易于操作演示

傳統的教具和實驗儀器大多結構復雜、精密,操作過程中不僅搬動困難,而且有較為嚴格的操作規范,有的甚至需要多人共同完成,因此往往由教師親自操作演示或者指導學生操作完成,而自主演示實驗或科學玩具,則不存在以上問題。它們一般結構小巧、操作簡便、攜帶方便,科學原理和規律的應用清晰明了。因此,可以使學生輕松參與演示,探究機理。

2.2.3 探究空間廣,利于科技創新

傳統教具和實驗設備一般只能選擇一些小型輕便的在課堂上演示使用,使用完畢后要按使用規定及時歸回實驗室,學生沒有更多的時間操作演示和研究儀器本身,而自主設計和演示的趣味實驗或科學玩具相對來說,就不受空間限制,普及性較強。它不但能在課堂上教室里發揮教學功能,更能延伸到課外,讓每一個學生都有機會進一步看清結構、弄懂道理。一些結構小巧、制作簡單的相對成本也比較低,甚至可以每人親自模仿制作一套,隨時隨地自主學習探究,這也為學生之間相互討論、共同學習創造了良好的氛圍。

2.2.4 自主性強,培養綜合能力

實驗作品由學生自主設計方案,現象明顯、趣味性強,能集中體現科學知識和規律。這促使學生自主學習、準備階段查閱相關實驗和理論文獻、弄懂科學原理,開動腦筋設計實驗方案并分組討論,也只有具有良好的小組協作能力,才能共同設計出演示效果好的實驗作品。實驗設計過程中出現的各種實際問題能夠及時解決,并應用所學知識不斷完善實驗作品,這是一個對理論知識深入探討、學以致用的過程。在傳統的實驗教學中,實驗目的、原理、步驟甚至數據表格,都是給定的,限制了學生自主學習的開展,而自主設計調試實驗作品,要學生自己用原理、做步驟、列表格,給他們提供了足夠的自主學習、探究的機會[6]。

實驗展示部分在課堂上進行,這對學生的實驗操作能力、科學思維能力、語言表達能力、心理素質、臨場應變能力、小組協作能力等都是一種檢驗和鍛煉?？梢哉f,自主趣味實驗實際上就是為學生提供了一個小型科研平臺,是對學生自主學習能力、溝通能力、合作能力、心理素質等多方面能力的綜合鍛煉。

3 自主趣味物理實驗的教學實踐

3.1 主要工作內容

我們在大學物理教學過程中,嘗試實施了自主趣味實驗和科學玩具的自主設計和演示,在提高學生自主學習能力方面取得了較好的效果。實施過程本著循序漸進的原則,主要做了以下幾方面的工作。

首先,由教師自主設計幾個趣味性較強的實驗,學期初在課堂上演示。一方面是直觀地向學生說明應該怎樣做,另一方面是拋磚引玉,調動學生參與其中的積極性。實踐表明,學生探究意識很強,而且他們非常樂于接受這種方式。

接著,布置課外任務,將班級學生每4～5人分成一個小組,每組經過討論選定并負責一個題目,按規定時間在課堂上演示講解8～10 min。內容由自主設計趣味實驗、自主設計科學玩具、現有科技作品的改進、較復雜系統的專題研究等幾部分組成,學生可以自由選擇。為了突出探究精神,避免學生認為只有復雜的問題才是要解決的,特別指出問題可大可小,但大問題要清楚,小問題要深入。

任務布置后,先給學生一定的時間準備課題,然后對課題進行匯總,給出指導意見,再根據課題內容類別,安排與力學、熱學、電磁學等大學物理教學內容相一致的時間段進行演示[7-8]。

學期末,對活動內容和每組表現進行總結,根據每組表現統計評價成績(由其他組的學生進行即時評價),將評價結果計入期末平時成績,并給予一定物質獎勵。

除了在日常教學中穿插進行自主趣味實驗外,還積極指導積極性高、實驗能力強的學生參與科技創新等活動,受到了動手能力較強學生的歡迎。

3.2 趣味實驗列舉

下面列舉一些學生自主設計或在原有基礎上升級的物理趣味實驗和科學玩具[9-10]。

3.2.1 力學類

回轉滾筒:用易拉罐、橡皮筋、螺母等做成滾筒,將滾筒用力推出后,它能夠自動回轉。學生對現象感到好奇,進而思考自動回轉的物理原理。讓他們分析這個過程中動能與彈性勢能之間的相互轉化關系。同理可做成依靠回拉上弦獲得動力的玩具汽車等。

跟頭蟲:把小鋼珠裝入大小類似的膠囊中,將其放在硬板上,稍微傾斜硬板時,膠囊就會自動翻跟頭。在觀察到現象時,學生都感到很神奇,以為膠囊中有磁鐵之類的東西。揭示其中的奧秘之前,可以先請學生猜測原因。

3.2.2 熱學類

蒸汽船:用易拉罐、毛細管、蠟燭等做成蒸汽船,加熱毛細管時蒸汽噴出,船向前行。僅僅一根毛細管中的水就可以使船前進,觀后學生為之驚嘆。請學生分析其中的動量變化與守恒條件。

3.2.3 電磁學類

魔棒:將大小相同的鋁塊和磁鐵塊分別放入豎直放置的金屬鋁管中,鋁塊能夠自由下落,而磁鐵塊的下落速度遠小于鋁塊。學生為此現象感到迷惑不解,想知道里面到底是怎么回事。提示學生利用學過的電磁感應原理,分析渦流的電磁阻尼現象及能量守恒問題等。進一步深入,請學生對儀器進行改進,以觀察到磁鐵塊在鋁管中的運動情況。

3.2.4 光學類

立體漂浮魔鏡:兩面凹面鏡組成底座和蓋子,在底座內放入一物體后,可通過蓋子上的圓孔看到稍大的物體的像,好似物體懸浮在圓孔之上,實驗現象較為奇特。

旋轉式立體漂浮魔鏡:在立體漂浮魔鏡的基礎上,在底座里加入旋轉式投射燈,鏡中的物體可以旋轉,觀察到的像就是動態立體的。

4 實踐的意義與感想

本文討論了自主趣味實驗在大學生自主學習中的獨特功能,通過實際案例進一步說明,它不僅對理論教學是一種有效的輔助和補充,更重要的是引導和提高了學生的自主學習能力。這一過程中,學生的探索欲望和學習積極性得到了激發,在查找資料、設計并演示實驗和隨時解決實際問題的過程中,使他們拓展了科技視野,開拓了科學思維,提高了獨立解決問題能力、科技創新能力、合作能力和自主學習能力等。同時,這樣的教學活動,也是教學相長的過程。教師通過解剖玩具也在不斷學習,豐富和提高自己,進而擴展教學思路、豐富課程資源,把科技玩具變成實驗器材,還能把玩具的原理轉變成習題,設計有趣的情境素材,促進課堂教學模式多樣化。

促進學生自主學習的方法還有很多,比如引導學生積極參與教學過程和討論,增強教師和學生的互動性,在設計性、創新性實驗教學方面為學生思考、探索、發現和創新提供充分的自由空間,引入課題項目競爭、實驗設計競賽等方法,增加學生競爭意識,激發學生的創新意識和自我效能感[11]。

總之,在學校教學中,教師應成為學生學習的咨詢者、引導者、幫助者和促進者[12]。培養學生的自主學習能力,促進學生全面發展,使學生形成終身學習的意識和能力,這才是教育的真諦所在。

References)

[1] Zimmerman B J. A social cognitive view of self-regulated learning[J]. Journal of Educational Psychology,1989,81(3):329-339.

[2] 施良方.學習論[M].北京:人民教育出版社,2001:367.

[3] 王靜瓊,張衛,朱祖德.大學生自主學習能力及其培養[J].廣西民族大學學報:哲學社會科學版,2007,29(1):196-199.

[4] 于濤,饒火瑜,李發亮.理工專業大學生自主學習情況調查與分析[J].東華理工大學學報:社會科學版,2011,30(3):280-282.

[5] 龐維國.論學生的自主學習[J].華東師范大學學報:教育科學版,2001,20(2):78-83.

[6] 軒書科.物理教學中開展學生自主學習的探索[J].山東師范大學學報:自然科學版,2010,25(增刊1):57-58.

[7] 吳王杰.大學物理學[M].北京:高等教育出版社,2009.

[8] 白忠,李延標,林上金.大學物理實驗[M].北京:高等教育出版社,2012.

[9] 郭騰元.創意的科學玩具[M].鄭州:河南科學技術出版社,2007:34-36.

[10] 朱莪青.物理玩具磁浮轉子的磁懸浮機理[J].物理通報,2003(2):43-44.

[11] 陸源,厲旭云,葉治國.自主學習、自主實驗、自主創新教學的研究[J].實驗技術與管理,2012,29(6):12-16.

[12] 陳躍生,陳毅輝.在化學教學中培養學生自主學習的能力[J].廈門大學學報:自然科學版,2011,50(9):195-197.

Practice of improving self-regulated learning ability based on interesting experiments acted on undergraduates’ own

Ma Shuyun, Wang Hui, Wu Fangping, Liu Cuicui

(Science Institute, PLA University of Science and Technology, Nanjing 211101, China)

In order to improve self-regulated learning ability of the undergraduates,the design of self-regulated interesting experiments is proposed. Furthermore the function of the independently designing interesting experiments is discussed in detail. Based on cases of the college physics teaching,it is showed that the self-regulated interesting experiments play an important role in improving the abilities of self-regulated learning,practicing and innovation.

self-regulated learning; interesting experiment; college physics

2015- 01- 30 修改日期：2015- 03- 19

馬書云(1979—),女,山東德州,碩士,講師,主要研究方向為大學物理課程與教學論.

E-mail：mashuyun111@163.com

G642.0

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1002-4956(2015)9- 0194- 03