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

物理實驗 學(xué)習(xí)心理 思維障礙 有效性

中學(xué)生的物理實驗與探究能力，是物理學(xué)科的一項重要的考查指標(biāo).可是隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，中學(xué)生在物理實驗學(xué)習(xí)時普遍存在一系列問題：不知道實驗的本質(zhì)、動手實驗?zāi)芰Σ睢褜嶒灝?dāng)游戲等.學(xué)生運用物理知識解決日常生活實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)(實驗稿)》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.物理實驗課，成了教師自導(dǎo)自演的獨角戲，為大多數(shù)教師所擔(dān)憂，本文就中學(xué)生物理實驗學(xué)習(xí)心理問題展開調(diào)查與研究.對實驗過程中學(xué)生思維障礙進(jìn)行探討，在實際操作中提出相關(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)困難和物理實驗學(xué)習(xí)困難的界定

一般而言，物理是學(xué)科概念.而物理實驗則不同，它是指一個應(yīng)用性的過程，范圍更小，更注重動手操作能力，是動態(tài)程序性問題.物理實驗是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，由觀察學(xué)習(xí)走向自己動手實踐的過程，并最終通過實驗現(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)生物理實驗思維障礙分析研究

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

2.1 先入為主

實驗過程中學(xué)生以自我為中心，憑借著生活經(jīng)驗與前知識概念出發(fā)，不假思索地對物理實驗進(jìn)行規(guī)劃與分析最后得出錯誤的結(jié)論.例如：

(1)做平拋運動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動的力.

(3)鉤碼拉動了小車，小車所受的拉力比鉤碼重力大.

(4)冬天鐵架臺摸上去比桌子冷，說明鐵架臺的溫度比桌子低.

(5)放在斜面上的物塊沒有滑動，就是摩擦力比重力沿斜面分力大.

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

消極的思維定勢是指學(xué)生把理論課上學(xué)到的知識錯誤地運用到物理實驗中或者未能正確理解理論知識的情況下進(jìn)行對應(yīng)的物理實驗，在實驗情境中不能靈活運用所學(xué)，不善于尋找相對應(yīng)的策略.如圖1所示，學(xué)生們在實驗過程中對電路中電阻之間的關(guān)系進(jìn)行分析時，部分學(xué)生想當(dāng)然地誤以為3個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

教師演示實驗過程中學(xué)生們都認(rèn)真分析每個步驟的含義，但當(dāng)自己動手時卻不知從何下手，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)生在實驗過程中對某個環(huán)節(jié)遇到點問題捉摸不透便停滯不動……這種對教師強(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)而對教師的依賴.反映出學(xué)生們對理論部分掌握得不牢固和對實驗各階段各過程的生疏.筆者在電路圖實踐課上請學(xué)生們根據(jù)電路圖搭建實驗電路的時候發(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，而不是自己獨立分析、解決問題.學(xué)生潛意識里缺乏獨立解決問題的意識和能力.

圖2 短路電路實驗

3 中學(xué)生物理實驗學(xué)習(xí)心理問題對策

教師在實驗中要把握學(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)對方式方法.

3.1 在探索中學(xué)習(xí)

注意實驗預(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)，明確實驗器材與實驗原理.例如，在單擺實驗中可否提出如下問題：擺的幅角θ和周期T有何關(guān)系?擺的振動不在同一平面內(nèi)有何影響?錘的下方放1塊磁鐵對測量有何影響?支點是一點嗎[3]？讓學(xué)生帶著問題走進(jìn)課堂，有意識地在教師的指導(dǎo)點撥下逐步解決預(yù)習(xí)時遇到的疑惑和難處，從而保障了課堂的高效性，一定程度上提升了學(xué)生在實驗學(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)物理實驗也是如此.實驗不但使學(xué)生原有知識經(jīng)驗價值得到了有效的應(yīng)用，而且進(jìn)一步豐富和拓展了已有的知識經(jīng)驗和生活經(jīng)驗，同時也在創(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)該多將物理實驗教學(xué)和生活實際聯(lián)系起來，讓中小學(xué)生對實驗教學(xué)本身不感到陌生和枯燥，真正感受到物理實驗學(xué)習(xí)課專有的趣味和魅力.“學(xué)習(xí)”是學(xué)生認(rèn)識世界最有效的途徑.如驗證牛頓第二定律的實驗在驗證公式F=ma中，控制外力F不變，研究質(zhì)量和加速度關(guān)系的實驗中，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驗教學(xué)和生活經(jīng)驗相聯(lián)系的引導(dǎo)，能夠使學(xué)生從課堂中感受到物理實驗的樂趣與魅力.

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)律生動形象地揭示出來，將枯燥難懂的物理理論融會以生動形象的生活案例，學(xué)生自然樂于聽，樂于學(xué)[5].在物理實驗學(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個人一組，例如在探究歐姆定律實驗中，明確落實每個學(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.同時也可以組織組與組之間的實驗競賽活動，看哪組又快又好地完成實驗，真正落實在合作中共學(xué)習(xí)相競爭的原則.

3.4 在熏陶中學(xué)習(xí)

實驗期間少不了對學(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)置一下較難的實驗情境和提供一些因為沒堅持到底最后失敗和堅持不懈以至獲得諾貝爾物理學(xué)獎的名人物理實驗探究案例.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持,經(jīng)過了五萬次左右的試驗，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)一步體會到堅持不懈實驗探究的成果，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.做實驗的主人——寫給學(xué)習(xí)物理實驗的學(xué)生.物理實驗,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.理科考試研究,2016(11):56～57

顧鋒(1994- )，男，在讀研究生，研究方向為物理學(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驗研究.

2016-12-03)