中學生物理實驗學習心理探究

顧 鋒 倪 敏

(上海師范大學數理學院物理系 上海 200234)

劉群群

(上海師范大學人文與傳播學院 上海 200234)

中學生物理實驗學習心理探究

顧 鋒 倪 敏

(上海師范大學數理學院物理系 上海 200234)

劉群群

(上海師范大學人文與傳播學院 上海 200234)

掌握中學生物理實驗學習心理是教師上好實驗課的基礎.從物理實驗心理學角度出發，探討中學生物理實驗學習心理.系統闡述中學物理實驗過程中學生思維障礙，提出解決學生實驗學習心理的問題對策，有助于提升中學生物理實驗課堂的有效性，充分激發學生對物理實驗的興趣，調動他們的課堂積極性.

物理實驗 學習心理 思維障礙 有效性

中學生的物理實驗與探究能力，是物理學科的一項重要的考查指標.可是隨著現代化進程的推進，中學生在物理實驗學習時普遍存在一系列問題：不知道實驗的本質、動手實驗能力差、把實驗當游戲等.學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《全日制義務教育物理課程標準(實驗稿)》的軌道，與物理課程應“注重科學探究，提倡學習方式多樣化，幫助學生盡快步入自主性學習的軌道”[1]背道而馳.物理實驗課，成了教師自導自演的獨角戲，為大多數教師所擔憂，本文就中學生物理實驗學習心理問題展開調查與研究.對實驗過程中學生思維障礙進行探討，在實際操作中提出相關策略，讓學生能夠在良好的心理環境下提高觀察能力、動手能力以及科學探究能力.

1 物理學習困難和物理實驗學習困難的界定

一般而言，物理是學科概念.而物理實驗則不同，它是指一個應用性的過程，范圍更小，更注重動手操作能力，是動態程序性問題.物理實驗是指學生在教師的指導下，由觀察學習走向自己動手實踐的過程，并最終通過實驗現象和結果，進行數據處理與分析后得出相應的結論.而物理學習困難就是指學生不能有效地實現將理論內化為自身所能聯系的生活中一般客觀規律的方法論.

2 中學生物理實驗思維障礙分析研究

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

2.1 先入為主

實驗過程中學生以自我為中心，憑借著生活經驗與前知識概念出發，不假思索地對物理實驗進行規劃與分析最后得出錯誤的結論.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生不自覺地繞開由科學概念構成的判斷和推理，而由個人的直覺經驗直接地、先驗地去確定問題的結論.常有這種情況：當科學的結論與日常經驗不同時，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生們頭腦中已經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生把理論課上學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行對應的物理實驗，在實驗情境中不能靈活運用所學，不善于尋找相對應的策略.如圖1所示，學生們在實驗過程中對電路中電阻之間的關系進行分析時，部分學生想當然地誤以為3個電阻首尾相連就是串聯關系，還有學生感到十分困惑，這就是消極的思維定勢導致他們尋找不到解決問題的方式.只有少數學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關系.

圖1 并聯電阻電路

2.3 強烈的依賴感

教師演示實驗過程中學生們都認真分析每個步驟的含義，但當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，有的學生在實驗過程中對某個環節遇到點問題捉摸不透便停滯不動……這種對教師強烈的依賴感一定程度上表現出學生的求知欲，但這種求知欲只是表面的為了完成任務而對教師的依賴.反映出學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生們根據電路圖搭建實驗電路的時候發現：學生們搭建完電路(圖2)后發現小燈居然不亮，第一反應紛紛是向老師求教，而不是自己獨立分析、解決問題.學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 中學生物理實驗學習心理問題對策

教師在實驗中要把握學生學習心理變化，積極調整心態，細致研究應對方式方法.

3.1 在探索中學習

注意實驗預習中探索性問題的提出，讓學生在自主預習中學習，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有何關系?擺的振動不在同一平面內有何影響?錘的下方放1塊磁鐵對測量有何影響?支點是一點嗎[3]？讓學生帶著問題走進課堂，有意識地在教師的指導點撥下逐步解決預習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生在實驗學習中的自信心和能力.

3.2 在快樂中學習

興趣是最好的老師，學習物理實驗也是如此.實驗不但使學生原有知識經驗價值得到了有效的應用，而且進一步豐富和拓展了已有的知識經驗和生活經驗，同時也在創設的問題情境中強化了概念的學習[4].我們應該多將物理實驗教學和生活實際聯系起來，讓中小學生對實驗教學本身不感到陌生和枯燥，真正感受到物理實驗學習課專有的趣味和魅力.“學習”是學生認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，研究質量和加速度關系的實驗中，教師播放紅綠燈停車線前小汽車與大卡車起步的小視頻，同時讓學生們結合生活中所觀察到小汽車與大卡車加減速的現象進行思考.請學生們用親身經歷來探究物理學定律.這種深入淺出地將實驗教學和生活經驗相聯系的引導，能夠使學生從課堂中感受到物理實驗的樂趣與魅力.

3.3 在合作中學習

課堂是影響高中生學習物理的心理障礙的因素之一，以幽默詼諧的語言，將物理規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，學生自然樂于聽，樂于學[5].在物理實驗學習中，教師應多采用小組合作探究和討論交流的方法進行，以2到3個人一組，例如在探究歐姆定律實驗中，明確落實每個學生的職責和分工：搭建電路、控制變量、記錄數據、數據分析等.引導學生在合作中學習，以優帶差，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習相競爭的原則.

3.4 在熏陶中學習

實驗期間少不了對學生學習意志和耐力的磨練.教師也可適當故意地設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獎的名人物理實驗探究案例.例如可以創設以下情境，師：“同學們知道我們經常用到的鋰電池是誰發明的嗎？”學生：“是伏特發明的.”“伏特發明的是電池，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,經過了五萬次左右的試驗，終于取得成功， 被人們授予了‘發明大王’的美稱.”讓學生在自我感受和感悟中進一步體會到堅持不懈實驗探究的成果，以增強學生克服困難的勇氣和決心.

1 中華人民共和國教育部.高中物理新課程標準.北京：人民教育出版社，2003

2 喬際平,邢紅軍.物理教育心理學.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——寫給學習物理實驗的學生.物理實驗,2006,26(6):23～26

4 修紹虎，趙立竹.利用前科學概念的正遷移促進初中物理概念的學習.中小學教師培訓,2010(9):50～51

5 盛志強.高中生學習物理心理障礙成因及應對.理科考試研究,2016(11):56～57

顧鋒(1994- )，男，在讀研究生，研究方向為物理學科教學.

指導教師：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)