提高学生物理实验操作技能的策略初探

尹黎萍

(稽山中学 浙江 绍兴 312000)

1 问题的提出

中学物理中的学生实验教学，是认知领域的问题与操作技能领域的问题的结合，举一个简单的例子，如果我们不给学生讲解、介绍打点计时器的作用和使用方法，就让学生用打点计时器测匀变速运动物体的瞬时速度，那么可想而知，学生就不可能进行正确的操作和测量，更谈不上培养实验能力．那么是不是只要我们给学生介绍了必备的理论知识，学生就一定能够正确地进行实验操作呢？举一个普通的例子，一个学习了游泳知识和原理的人，当他真的学游泳时，仍要呛水．但我们说懂游泳知识的人可能比不懂的人学游泳学得快．由此可见，学生的实验操作技能，虽然与学生的认知能力具有一定的相关性，却不能完全由学生的认知过程所取代．就目前的教学来看，实验考查似乎更侧重于对学生的笔试，因而也引起了部分学生在学习实验时只关心实验理论部分而对操作方面有所轻视和懈怠．因此，我们应更重视中学物理实验操作技能的形成与培养，这既是教师不可忽视和推卸的教学任务与责任，也是学生必须具备基础能力和基本素养之一．

下面就如何形成与培养学生的实验操作技能谈谈自己的一点看法．

2 学习物理实验操作技能的一般过程

中学物理实验操作技能包括选择、装配、使用物理实验仪器的能力和技巧；选择、组织和完成实验操作、控制实验条件、实现物理过程以及各种预处理、后处理过程的能力等．这些技能的学习掌握一般要经历认识、分解练习、整体练习、应用和熟练等几个阶段．

2.1 认知和映像阶段

这个阶段要求学习者在学习过程记住有关实验仪器的名称、用途、主要构造和操作规则，懂得实验的基本原理和操作步骤，知道有关测量工具和基本仪表的使用方法．并在此基础上，学习者对教师所做的示范动作进行模仿记忆的一系列行为活动．它包括心理模仿和行为模仿两个方面，是形成操作技能的最初阶段．

在学习一种新的操作技能的初期，学习者应通过如听教师的言语讲解、观察教师的示范操作、阅读教材中关于操作活动的文字说明或图示指导等多种途径，从而能够辨认实验仪器、工具、部件的名称；知道具体的物理实验现象和操作要领；了解操作活动的性质、原理、意义和要领等，在头脑中形成关于操作活动的映像和初步概念．这是一个感知、记忆、想象和形象思维活动的过程．

在这一过程中，学习者要特别注意观察教师的示范操作．教师示范操作的主要目的在于为学习者提供视觉现象和模仿的依据．例如,在学习游标卡尺的使用时， 学习者不太清楚到底应该怎么读数，怎么找游标上的那一条刻线与主尺对齐．此时学习者得认真听教师讲解并利用实验桌上的仪器边看边模仿，调动自己的各种感官进行感知，尽快熟悉仪器的结构、使用方法和注意事项．同时注意学习和模仿教师的动作要领，学习教师严谨的科学实验态度，这对于学习者自身严谨的学风的培养也起着潜移默化的作用.

2.2 分步模仿与定向阶段

分步模拟阶段，学习者经过实验操作的认知阶段在头脑中形成了实验操作的映像之后，就开始模仿这种操作活动．如果没有教师的指导，学习者通常从模仿整体的操作活动开始，往往会遭受失败．此时，教师应对他们给予适当的指导，指导他们对复杂的物理实验操作活动进行分解，把注意力集中在遇到困难的环节上，并对这一环节进行重复模仿练习、领会和体验其要领，直到基本学会才继续下一环节的练习．例如，对测量电路连接操作的练习，就可分解为选择合理电学仪器的技能、各电路元件的安装技能、各类电表量程选择的技能、安装完毕后的线路检查技能等．这些都可能是关键性局部技能，需要在基本动作阶段加以练习和掌握，必要时还可对它们做进一步的分解．

这一阶段的主要特点是掌握技能的局部动作．学习者往往是注意范围比较狭窄，精神和全身肌肉紧张，动作忙乱、呆板而不协调，出现多余的动作；不能察觉自己动作的全部情况，难以发现错误和缺点．所以，教师的作用是及时地给予指导和矫正示范，有针对性地纠正学习者的错误．

定向阶段，指在模仿的基础上，经过教师的指导和学习者的努力，能够连贯地完成操作，并基本符合要求．定向操作是一种完全在学习者独立意识控制下进行的操作．经过分步模拟阶段的分解练习，学习者已基本掌握了局部动作的要领，并开始将这些动作联系起来，但是各个动作还结合得不够紧密．学习者需在反复的练习过程中，使实验操作动作的准确性、协调性、稳定性和灵活性逐渐增加，逐渐形成整体的协同动作．

定向阶段也和分步模拟一样，学习者的动作方式都受认知阶段形成的动作影像的引导和调节．同时，它们又使这种动作映像得到检验、巩固、校正与进一步充实．当两者发生矛盾或者动作困难时，常常需要反复观察示范、了解要领等，以此来强化或修正动作的映像．因此，在这一阶段，虽然学习者在操作环节上需独立完成，但仍需要教师的矫正示范及指导．教师在定向阶段的作用主要是及时发现并指出问题，而纠正错误、排除故障则由学习者自己来完成，教师不再包办．

2.3 应用和熟练阶段

物理实验活动由各种实验操作活动按一定顺序组织而成．应用是使形成的物理实验操作按能“组块”融合到整个实验活动中去的过程．物理实验操作技能通常不是在达到熟练之后才进行实际应用的．与此相反，物理实验操作技能达到熟练乃是反复进行实际应用的结果．从这个意义上看，应用和熟练阶段实际是上一阶段的延续．例如，初中物理中的电路的连接，则要经过多次练习、应用，才能从模仿、定势，达到熟练的程度．

在这一阶段，学习者能熟练、协调地完成具体操作过程．如“测小灯泡的伏安特性”时，能熟练地连接线路、使用滑动变阻器调节电路，进行测量等；学习者能够灵活自如地在不同环境中熟练地完成操作，如，力学实验中的打点计时器的安装与使用、斜面的架设、平抛实验仪的调整等；电学实验中万用表的使用，依照电路图连接线路，线路连好后的纠错检查等．这种技能的培养，开始应先有示范，让学习者模仿学习，然后逐步提高到由教师讲述方法及注意事项，由学习者独立去安装、调整．

该阶段对学习者的能力要求较高，学习者应在教师的引导下进行必要的分析、及时归纳总结出规律．当学习者形成相对顺畅的思路和流畅的操作流程, 并能按照操作规程进行故障的检查、排除和误差分析时，标志着学习者具体的实验技能已形成．

3 影响物理实验操作技能学习的因素

实验操作技能的形成要经历上面所分析的多个阶段，是一个复杂的学习过程，它与其他学习活动一样需要具备一定的条件．笔者认为影响实验操作技能形成的大致可以分为内部条件和外部条件两大类．

3.1 学习者内在特质对操作技能形成的影响

(1)已有的理论与技能基础

学习者在日常生活中，在以往的学习中，已积累了一定的理论与操作技能．已经掌握了的技能可能对于新的操作技能的形成产生积极的影响，促进新技能的形成，起正迁移作用．例如，会使用打点计时器后，在学习探究牛顿第二定律F，m，a三者关系时利用打点计时器来研究就比较容易了．当然，旧的技能对新技能的形成有时也会产生消极的作用，即存在负迁移．例如，初中物理实验中，电路连线的不规范对高中物理的复杂电路连接造成较大的困惑等．因此，教师在指导学习者练习或学习者自己练习时，应该利用操作技能迁移的原理提高练习的效果．注意将新的操作动作的练习与已掌握的相关技能相联系，比较它们的相同点和相异点，提高学习效率，同时也要注意避免负迁移的发生．

(2)学习者的学习动机与态度

学习者对待学习的动机与态度将严重地影响学习的效果，如果学习者对实验操作缺乏兴趣，懒于动手，或者畏惧、畏难、注意力分散、漫不经心等都会对物理实验操作技能的形成带来不利的影响．如果学习者对学习物理实验操作技能的意义有明确的认识、浓厚的兴趣，持有正确的态度，在学习中就会主动、专注、有耐心、不畏困难，就会提高学习的效率．

(3)性格特征

研究表明，良好的性格特征对操作技能的形成有着重要的影响．此外，性格类型也会影响操作技能的形成．性格类型分为内向型和外向型两种．它们对操作技能的形成有着不同的影响．内向型的人易于形成精细技能和条件反射，其动作的准确性和稳定性都较高，其动作速度慢且灵活性较低．外向型的人动作灵活性高、速度快，易于形成较粗技能，其动作的稳定性较低．

3.2 外部学习条件对操作技能形成的影响

(1)教师的指导与示范

实践表明，学习者在学习物理实验操作技能的整个过程中，教师的示范、指导、讲解等对学习者物理实验操作技能的形成具有重要影响．教师为帮助学习者观察、理解操作技能，示范时操作的速度应适当放慢，以利于学习者观察．同时教师要一边示范操作，一边用简洁的语言概括出操作的关键点，使学习者对示范操作有正确的理解，对操作要领易于记忆．然后再让学习者根据操作要领进行练习，教师对学习者练习中出现的偏差给予指导，这样可提高练习的效率．

例如，在练习使用打点计时器时，教师一边在台上做示范，一边概括使用的要领：低压交流6 V，纸带穿过限位孔放在复写纸下面，先通电，后释放物体，接着要求学习者在理解的基础上，把这一要领记住，然后再进行模仿练习；又如，电学实验中测电阻时电压表和电流表接线方式的选择中可以用“长大大，短小小”来概括测大电阻和小电阻时两表的接线特征．这里的“长大大”是指电流表内接(接线长)适宜测大电阻值偏大；“短小小”是指电流表外接(接线短)适宜测小电阻测量值偏小.这样学习者对这一技能就比较容易掌握了．所以说，语言指导结合操作示范是帮助学习者理解和掌握操作技能的最有效的方法．

(2)练习与反馈

练习在技能的学习过程中起着重要的作用．我国传统的动作技能概念认为，动作技能是“在练习的基础上形成的，按某种规则或程序顺利完成身体协调任务的能力”．

练习是刺激与反应的重复，但不是单纯的重复操作，而是以掌握一定的活动方式为目标的反复．就这个意义来说，只有当学习者从他们的动作或动作的结果中得到反馈时，练习才能对学习起促进作用．因此，在学习者操作练习时，教师对其表现的状况要给予适当的反馈．对做得好的要给予肯定、赞许和鼓励，对出现的错误或偏差要及时给予指出，必要时给予重复的讲解和示范，使学习者及时了解和纠正自己的练习，始终朝着既定的目标前进．

总之，在教学中，要想方设法提高学习者对掌握物理实验操作技能重要性的认识，激发学习者的学习兴趣，发挥学习者在学习中的主体作用．要通过多种形式、多种渠道，充分发挥教师的示范和指导作用，更好地促进学习者物理实验操作技能的形成．