黃朝陽，李德安

華南師范大學物理與電信工程學院，廣州 510006

《普通高中物理課程標準（2017年版）》多次強調培養(yǎng)學生的科學探究能力，同時增加了21個學生必做實驗，即對學生的實驗能力提出了更高要求。在實驗中，學生需要正確且熟練地進行各項實驗操作，其中涉及的動作技能尤為重要。學生學習實驗操作是從教材開始的，各版教材中實驗內容的編寫各有特點。本文基于動作技能學習階段理論，以新人教版和新粵教版教材中有關打點計時器的實驗為對象進行分析，根據(jù)分析結果提出三點教材使用建議。

1 動作技能及其學習階段理論

1.1 動作技能的定義

心理學家普遍認為，動作技能是一種習得的能力，是按一定技術要求，通過練習而獲得的迅速、精確、流暢和嫻熟的身體運動能力。

鑒于物理學研究中需要進行各項實驗操作，在實驗操作的過程中，需要在物理學知識的指導下，按照一定順序和要求操作各種實驗儀器和物品，本文討論的動作技能集中于物理實驗中所涉及的動作技能，強調實驗操作的正確性和規(guī)范性。

1.2 動作技能學習階段理論

費茨和波斯納提出了經(jīng)典的動作技能學習階段理論，將動作技能學習的過程分為三個階段，如圖 1所示。

圖1 動作技能學習的階段

認知階段：在學習一種新的動作技能初期，學習者通過指導者的言語講解或觀察別人的動作示范，或從標志每一個局部動作的外部線索中，試圖理解任務及其要求。

聯(lián)系形成階段：在這一階段，練習者逐步掌握了一系列局部動作，并開始將這些動作聯(lián)系起來，但是各個動作結合得很不緊密。

自動化階段：技能形成的最后階段是一長串的動作系列已聯(lián)合成一個有機的整體并已鞏固下來，各個動作的相互協(xié)調似乎是自動流出來的。

以上理論源于心理學，具體應用到物理學科需要結合物理實驗的具體操作和過程。

2 動作技能視角下新教材中有關打點計時器實驗的統(tǒng)計與分析

打點計時器是高中物理實驗中重要且常用的實驗儀器，正確掌握打點計時器的使用這項動作技能對于學生而言至關重要。教材作為課程內容呈現(xiàn)的主要載體具有豐富的實驗資源，幫助學生建構物理知識，故選擇教材中有關打點計時器的實驗進行分析。

在動作技能學習階段理論的指導下，首先統(tǒng)計教材中有關打點計時器的實驗，根據(jù)教材實驗內容和動作技能學習階段的特點，對各個實驗進行分析，將每個實驗歸類到動作技能形成的各個階段，接著對不同動作技能學習階段的實驗進行具體比較。

2.1 整套新教材有關打點計時器實驗的統(tǒng)計和分析

首先，統(tǒng)計新人教版和新粵教版教材中有關打點計時器的實驗，新人教版共有6個實驗涉及打點計時器的使用，新粵教版有4個實驗，且兩者在必修二都只有1個實驗，剩余的都在必修一；其次，根據(jù)教材實驗內容和動作技能學習階段的特點，對各個實驗進行分析，將其歸類到動作技能發(fā)展的各個階段。統(tǒng)計與分類結果如表1所示。結合表1的數(shù)據(jù)，分析如下：

表1 新人教版和新粵教版中涉及打點計時器使用的實驗所屬動作技能學習階段統(tǒng)計

2.1.1 整體編排特點

新人教版和新粵教版有關打點計時器的實驗在整體編排上都符合動作技能學習階段的順序，都有助于學生按照正確的發(fā)展順序掌握打點計時器的使用。

2.1.2 新人教版教材的特點

新人教版有關打點計時器的實驗在自動化階段較新粵教版多2個，分別是“研究自由落體運動的規(guī)律”和“探究加速度與力、質量的關系”兩個實驗，實驗次數(shù)較多能夠更好地促進學生的有關動作技能從聯(lián)系形成階段過渡到自動化階段，更有助于學生掌握和鞏固打點計時器的使用，同時體現(xiàn)人教版更加注重基本實驗儀器的使用。這啟發(fā)我們要讓學生的實驗操作動作技能達到自動化階段，進行多次實驗效果更佳。

2.1.3 新粵教版教材的特點

與新人教版不同，新粵教版在“研究自由落體運動的規(guī)律”和“探究加速度與力、質量的關系”兩個實驗中采用的速度測量工具為光電門，相較于打點計時器而言屬于新型實驗技術，體現(xiàn)粵教版提升學生信息素養(yǎng)的傾向。相對而言，新粵教版在基本儀器使用次數(shù)方面較新人教版偏少，可適當補充課外實驗以鞏固學生對基本儀器的使用。

2.2 例談動作技能學習各階段實驗的具體比較

2.2.1 認知階段

在“練習使用打點計時器”實驗中，兩個版本的教材都對如何安裝和使用打點計時器進行了詳細的步驟講解（圖2、圖3），有利于學生在第一次學習時了解清楚打點計時器的用法，形成相應的動作技能，故兩版教材在此實驗所涉及的關于打點計時器的動作技能應屬于認知階段。

圖2 新人教版關于“練習使用打點計時器”實驗

圖3 新粵教版關于“練習使用打點計時器”實驗

相對而言，新粵教版教材先提出了三個關于打點計時器使用原理的疑問，引導學生先思考清楚再進行操作，且在實驗最后給出實驗數(shù)據(jù)表。筆者認為，對于動作技能尚處于認知階段的初學者而言，對于打點計時器的原理和使用方法并不熟悉，應當在操作儀器前給予充分的引導，并且第一次操作時學生并不能注意過多細節(jié)，所以實驗數(shù)據(jù)表也可由教材直接給出，故新粵教版教材對于此實驗的編寫處理更佳。

2.2.2 聯(lián)系形成階段

在新人教版“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗以及新粵教版“測量勻變速直線運動的加速度”實驗中，考慮到學生之前已經(jīng)學習過兩次關于打點計時器使用的實驗，此時教材關于如何安裝和使用打點計時器的步驟都簡略概括，默認學生已經(jīng)學會打點計時器的初步使用，故把這兩個實驗涉及打點計時器使用的動作技能歸為聯(lián)系形成階段?；诖?，兩版教材都讓學生在實驗前思考實驗原理和方法，篇幅都集中于如何基于實驗原理和要求發(fā)揮打點計時器的功能。

相對而言，新粵教版教材在實驗操作后讓學生先自行設計數(shù)據(jù)記錄表格，再給出樣表供學生比對。對于打點計時器的動作技能已經(jīng)處于聯(lián)系形成階段的學生而言，對于打點計時器的使用較認知階段更熟悉，可以考慮讓學生進一步思考實驗操作所需記錄的數(shù)據(jù)，因此，新粵教版教材對于此實驗的編排更加符合動作技能學習階段的特點。

2.2.3 自動化階段

在新人教版和新粵教版“驗證機械能守恒定律”實驗中，已經(jīng)完全默認學生已知如何利用打點計時器記錄物體運動的信息，篇幅集中于如何根據(jù)紙帶來驗證物體在運動的過程保持機械能守恒，所以這兩個實驗涉及的打點計時器的動作技能應當屬于自動化階段。

相對而言，新粵教版教材中關于實驗原理和步驟講解得較為詳細，新人教版教材中提出若干個問題讓學生思考。在自動化階段，新人教版留給學生更多思考和操作空間的做法較為合適，有利于學生在自主思考和摸索的過程中進一步發(fā)展動作技能，同時提升探究能力。

3 基于動作技能學習階段理論的新教材使用建議

教材為教師教學和學生學習服務，合理使用教材能夠促進學生實驗操作能力的提升，即能夠促進學生發(fā)展有關實驗操作的動作技能，根據(jù)上述的統(tǒng)計和分析，下面以提高學生實驗操作有關的動作技能為目標，對新教材的使用提出三點建議。

3.1 認知階段，引導學生仔細閱讀教材實驗，并加強動作示范

此階段教材實驗內容中關于實驗操作的步驟詳細充分，教師應當引導學生仔細閱讀教材實驗，先從教材中學習實驗原理和操作步驟。除了教材實驗呈現(xiàn)的內容之外，教師應當結合言語講解強調實驗操作的動作規(guī)范，以方便學生初步學習實驗操作有關的動作技能，并且由于學生在初學實驗操作時常出現(xiàn)錯誤操作，需要教師及時指出并進行正確引導。如在學習打點計時器的使用前，教師應當詳細介紹打點計時器的原理，逐步親自示范使用方法，確保學生清楚打點計時器的使用原理和方法之后再進行操作，在學生操作的過程中教師需要及時糾正學生的錯誤操作。

3.2 聯(lián)系形成階段，留足時間給學生參考教材實驗進行操作

此階段教材實驗內容中關于實驗儀器的操作步驟較前一階段簡略，學生的動作技能有所發(fā)展，但實驗操作尚不連貫，需要教師在實驗時留足時間讓學生回憶實驗儀器的使用方法，并引導學生參考教材實驗進行實驗操作，讓學生通過練習逐步提升動作的銜接熟練程度。如學生學習“測繪小燈泡伏安特性曲線”和“測量金屬絲電阻率”兩個實驗后，對于基本電路的連接、滑動變阻器、電流表和電壓表的使用已經(jīng)有了一定的基礎，再進行“測量電源電動勢和內阻”實驗，就可留足時間讓學生參考教材實驗自行思考電路的設計和連接，并進行實驗操作，以提升學生對于電路實驗有關的動作技能。

3.3 自動化階段，基于教材實驗進行變式訓練以深化動作技能

此階段教材默認學生的實驗操作已非常熟練，所以在操作步驟方面言簡意賅。此時，為了進一步提升學生的實驗操作動作技能，就需要教師跳出教材實驗內容本身，設計基于教材實驗內容的變式實驗，進行多次實驗，以深化和活化學生對于實驗操作的認識。如在自動化階段，關于打點計時器，可由教師設計或考慮讓學生思考如何利用打點計時器做盡可能多的實驗，如采用與書本不一樣的方法驗證機械能守恒定律、測量斜面動摩擦因數(shù)、驗證或探究動能定理、探究彈性勢能等；關于多用電表，可設計實驗讓學生利用多用電表研究電學黑箱、檢查電路故障、或想辦法測量多用電表內電池的電動勢和電阻等。這樣學生關于操作使用打點計時器或者多用電表的動作技能就能進一步精進，并且能夠促進動作技能和智慧技能的深度結合。

實驗操作涉及動作技能，學生在關于實驗操作的有關動作技能方面足夠熟練，是確保實驗操作正確無誤的條件之一，而教材實驗是引導學生學習實驗操作的重要指引。為了培養(yǎng)學生實驗操作有關的動作技能，教師要注意根據(jù)動作技能學習階段理論合理處理教材，既要重視基本實驗儀器的操作，引導學生打好扎實的基本實驗功底，也要適時引入新型實驗技術，開闊學生的視野，提升學生的信息素養(yǎng)，最終使學生實驗操作有關的動作技能逐步向自動化階段發(fā)展，以促進科學探究能力的提升。