|
1 物理实验能力的涵义 1.1 物理实验能力的概念 从心理学角度来讲，能力是顺利地完成某种活动所必需的心理特征，物理实验能力就是能顺利进行物理实验并达到实验目的要求的个性心理特征。 从广义角度来讲，物理实验能力是指运用实验理解、验证物理理论观点及借助物理实验获得新认识的能力。它包括：发现、选择和明确课题的能力，选用实验方法和设计实验方案的能力，使用仪器和实验操作的能力，观察实验的能力，实验思维的能力，收集资料数据的能力，分析、研究和处理实验资料、数据的能力，发现物理实验规律的能力，等等。狭义的物理实验能力则仅指完成物理实验操作活动的能力，主要包括仪器使用能力，实验操作能力，实验观察能力，数据处理能力等。从科学方法论的角度看，狭义的物理实验能力是不完整的，不能满足学生学好物理和培养创新型人才的需要。狭义地认识和培养学生的物理实验能力，往往事倍功半，学生只能成为“照方抓药”的操作员，既不能真正达到培养物理实验能力的目的，也不能促进学生积极思维，使他们成为学习的主体。 1.2 物理实验能力的构成 关于能力由哪些因素构成的问题，以及如何构成的问题，是现代心理学中的重要课题。迄今为止，关于能力的构成仍然众说纷纭，但从早期的“二因素说”到现今复杂的“智力因素三维结构模型说”都可以看出：能力是多因素、多类别、多品质的动态综合体。 物理实验能力和其他能力一样也是多种特性的综合，因而也具有自己独特的构成。从能力的层次来看，物理实验能力应具有三级构成(相对而言)：第一级是实验基本能力，即能顺利完成一般教学实验的能力。它包括实验准备能力、实验观察能力、实验操作能力、数据处理能力、图表绘制能力、报告写作能力等。这6个方面的能力是初中物理实验教学中必须培养的能力，也是开展较为复杂实验活动的基础。第二级是实验迁移能力，即在掌握实验基本能力的基础上，能进一步灵活运用所学物理实验知识开展一些物理实验活动的能力。它不但包括实验基本能力(第一级)，还包括实验设计能力、自制器材能力、实验资源利用能力、故障排除能力等。实验迁移能力对初中生提出了更高要求，但也是现代初中生应重点发展的能力之一。第三级是实验科研能力，即在科研活动过程中通过实验达到研究目的的能力。实验科研能力不但包含了实验基本能力(第一级)和实验迁移能力(第二级)，更为重要的是包括课题选择能力、资料检索能力、规律总结能力、实验推理能力、创新思维能力等。这三级实验能力之间的关系如图1所示。由此可见，在初中阶段，学生的物理实验能力主要是由第一级和第二级构成。 2 初中生物理实验能力发展的特点 有研究发现，大脑前额叶的发育成熟与学生的“假设-演绎推理能力”和“动作协调能力”之间有显著的相关性。大脑前额叶的发育在13~14岁(大约在初中一二年级)呈现出暂时的高原期(即发育的相对停滞甚至有所下降的时期)。在这一时期，初中生具有初步的逻辑思维能力，但抽象思维能力水平还较低，处于经验型向理论型的过渡时期。因此，初中生对“理”不太感兴趣，而习惯于以“物(实验)”论“理”。但是，在开展物理实验过程中，初中生的观察一般停留在实验现象的表面，更注重现象的新颖性和趣味性，并且实验操作与数据处理也倾向于模仿，缺乏创新。可见，这时期他们的物理实验能力还处于“第一级”阶段，即具备水平较低的实验观察能力、操作能力、数据分析与处理能力、实验报告撰写能力等。在15~16岁时期，人的大脑前额叶进入飞速发展期。经过这样的发展，到初中后期以及高中阶段，学生的抽象、逻辑思维能力不断增强，观察的敏锐程度(选择性、深刻性、准确性、分辨力)、仪器的驾驭程度(手眼的协调性、仪器安装调节的复杂性、故障排除的成功率)等都有显著提高与综合。例如，林崇德教授曾经对高中生物理实验操作能力各品质所占的比重进行研究，得出其具体关系为：深刻性(23.4%)、灵活性(19.3%)、批判性(19.4%)、敏捷性(21%)、创造性(16.9%)。因此，在初中前阶段(初二)的物理实验教学中，应着重培养和锻炼学生的“第一级”实验能力；在初中后阶段(初三)应慢慢培养和锻炼学生的“第二级”实验能力。 3 初中生物理实验能力的培养 在《物理课程标准》的前言中，强调了物理课程“将通过科学探究的学习方式，让学生体验科学探究活动的过程和方法，发展初步的科学探究能力”，而科学探究能力的核心就是实验能力。可见，学生实验能力的培养在初中物理教学活动中占有举足轻重的地位。 3.1 培养学生掌握科学的研究方法 在初中物理学科的实验教学活动中，要培养学生掌握“提出问题—猜想和假设—制定计划—设计实验—观察与实验—获取事实与证据—检验与评价—表达与交流”的科学研究方法。学生一旦掌握了这些方法，就能在科学探究的过程中有计划、有目标地开展实验，不断提高实验能力。另外，还要培养学生掌握分析、推理、综合、归纳等科学思维方法，使学生逐步养成全面、多角度地分析问题的习惯，善于从现象中总结归纳出物理规律，便于学生进一步开展探究实验。 3.2 循序渐进地培养学生实验能力 根据初中生实验能力发展的特点，我们应循序渐进地培养学生的物理实验能力，即在不同教学阶段培养的方法及侧重点应该不同。 a.“带着走”。在学生初次接触物理学科时，教师应多开展演示实验，逐步培养学生的观察能力，如观察的针对性、顺序性、有效性、准确性。观察能力的培养与提高是整个教学中实验能力培养和提高的首要前提。在学生仔细观察的基础上，再让他们逐步做模仿性操作，掌握实验操作要领与规范。例如，在质量的测量中，教师先示范性操作，让学生认真观察；当学生掌握了操作程序后，再让他们练习使用天平测量物体的质量，进一步掌握天平的正确使用方法。 b.“看着走”。在学生具备初步的实验观察能力和操作能力之后，教师可慢慢放手，指导学生操作实验，处理实验数据，总结实验规律。 c.“自己走”。在初中阶段的后期，当学生掌握了基本的物理实验方法之后，教师可逐步培养他们自己独立设计实验、制作实验器材。因为这一阶段，学生的抽象、逻辑思维能力不断增强，自主意识不断提高，实验观察能力、操作能力和创新能力等得到了更好的锻炼，所以教师应该创设条件，满足他们自主探究的欲望，切实提高他们的物理实验能力和创新能力。 3.3 创设培养的环境 学生的物理实验能力是不能仅仅依靠教师的讲解来传授的，而必须在相应的实践活动中才能得到发展，只有通过亲手实验才能得到提高。因此，学校和物理教师应该给学生提供一定的实验条件及环境，让学生有机会参与实验。 1)创设宽松的课堂实验环境 教育心理学的研究表明，学生在没有精神压力，没有心理负担，心情舒畅、情绪饱满的状况下，大脑皮层容易形成兴奋中心，创造性思维容易激活，实验能力也更能得到培养。因此，教师在实验教学中首先应该尊重和信任学生，帮助他们积极主动探索实验方法，营建生动活泼、宽松和谐的实验氛围和自由探索、积极进取、大胆创新的心理氛围。只有这样，学生才能在实验过程中充分地表现自己，才能产生自尊、自信、自豪感，进而积极地参与到实验活动中来。例如在“探究流体的压强与流速关系”的教学活动中，应鼓励学生开展多样实验活动。在实验过程中，学生思维异常活跃，设计方案层出不穷，如吹纸片，吹乒乓球，吹气球，做吸水喷雾器，等等，个个积极参与，多方设计，认真操作。 2)实施激励性评价 “激励性评价”是指在教育教学中，通过教师的语言、情感和恰当的教育教学方式，激发学生的内在需要和动机，鼓励学生自觉主动地提高自身素质的一种策略。在物理实验中，部分学生自信心不足，实验自我监控能力差，缺乏耐性……这些消极现象不尽早排除，学生的实验能力则无法提高。面对学生的这种情况，应以激励为突破口，相信每个学生都有能力独立完成实验，用尊重的态度和鼓励的方法帮助学生发现自己的优点，使学生重新审视自己，调整心态，认真观察，独立操作。 例如，有学生在进行“测定小灯泡电阻”探究实验时，实验方案设计很认真，电路连接也正确，但闭合开关后，电流表和电压表都没有示数，也检查不出故障所在，学生逐渐失去信心。这时，教师应正确地进行评价，充分肯定他们在实验中积极认真的态度，同时和学生一起分析、查找原因，激励他们重做实验，直至成功。学生感受到了教师的真心帮助与鼓励，树立起了信心，重新认真查找故障，终于发现是电流表的接线柱松动，造成接触不良。 3)开放物理实验室 陶行知有句歌谣：“人有两件宝，双手和大脑。大脑指挥手，手又刺激脑。手脑协调用，才能有创造。学用单项练，悟性太肤浅。理论不实践，能力有缺陷。”在课堂教学中，学生可以掌握一定的物理知识，但缺乏亲自动手体验的经历，即使在分组实验中，也因实验器材和时间限制而草草结束实验，创新能力与实验能力很难真正得到培养。在开放的实验室中，学生就不受实验器材和时间的限制，可以根据自己的兴趣和需要确定研究课题，探讨实验方法和途径，设计实验方案，改装实验器材等。因此，开放物理实验室，引导学生实验，让学生采用“手脑并用”法学习，对发展智力，培养创新意识、实验能力将产生巨大作用。 (责任编辑：admin) |