物理實驗中反思能力的培育

物理實驗中反思能力的培育

　　物理學實驗是人類認識世界的一種重要活動,它具有形象、直觀的特點,是進行科學研究的基礎,也是培養(yǎng)學生各種能力的基礎。在物理實驗教學上,教師們十分重視培養(yǎng)學生的觀察能力、想象力、探究能力、動手能力、知識梳理和運用能力。我們在教學實踐中發(fā)現(xiàn),還特別應重視通過物理實驗培養(yǎng)學生的反思性學習能力。反思性學習是學生自主學習中不可缺少的一個環(huán)節(jié),是新課程倡導的一種重要的學習方式。反思性學習,是以元認知理論為指導,倡導學生對知識內容及產(chǎn)生過程、思維的方法及推理的過程、語言的表述進行反思,突出學生的主體地位,以學會學習為宗旨的一種學習方法。簡言之,反思性學習,就是通過對學習活動過程的反思來進行學習。實踐表明,反思有助于培養(yǎng)學生自主學習的能力、良好的學習習慣和思維習慣,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神,為學生的終身學習奠定基礎。所以反思性學習能力在學生的物理學習中起到很重要的作用,當然在物理實驗的學習中也有很重要的作用。

　　一、反思性學習能力培養(yǎng)的主要影響因素

　　長期以來,學生的反思能力沒有得到應有的發(fā)展。我們認為,主要原因有如下兩方面:第一,應試教育在人們的思想中仍然根深蒂固,物理實驗課的評價方式不利于物理反思性學習能力的形成。物理實驗課在教師的教學和學生學習物理的過程中占有很重要的地位,由于實驗的探究性,會使學生在探究的過程中不斷地進行反思,所以對學生反思能力的形成有很重要的作用,但是在現(xiàn)在的物理教學中,實驗課常常被上成說實驗,或者是演示實驗,造成這一現(xiàn)象的主要原因是初三的理化生實驗操作,占30分,由自己的教師為其打分,一般升學有望的學生成績高些,而不管實際做的怎樣。這樣為提高升學率,而進行的功利性評價不利于學生反思能力的形成。第二,教師的無奈。首先,物理課的課時數(shù)比較少,初二物理一周是兩節(jié)課,而初三物理最多也不超過四節(jié),做實驗不如教師講學生聽進度要快一些,這樣是不利于學生的物理反思能力的形成的;其次,沒有專任的物理實驗教師,都是誰教誰領著學生去做,包括儀器的準備、儀器的修理都需要教師的準備,盡管知道實驗對學生各種能力包括反思性學習能力的提高很有好處,但有時有點力不從心的感覺。

　　二、反思性學習能力培養(yǎng)的主要措施

　　科學探究包含提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作等要素。在實驗探究的各個階段,如果不加以反思,就不會學習得很深入,更不會真正地“學會學習”,所以要在實驗探究的各個階段訓練學生的反思能力。由于長期以來沒有對學生進行反思的訓練,所以在科學探究中,到底應該反思什么,怎樣反思,學生都沒有明確的目標。所以在教學和學生的學習中,訓練學生每一步做完以后,應進行有計劃的反思引導。

　　1.提出問題和猜想與假設中的反思。在平時的學習中,首先讓學生認識發(fā)現(xiàn)問題和提出問題對科學探究的意義,可做以下反思:能否從日常生活、自然現(xiàn)象或實驗觀察中發(fā)現(xiàn)與物理學有關的問題?自己頭腦中總是想著所見到的現(xiàn)象與物理學有關嗎?能從中提出什么問題嗎?能用書面或口頭準確地表述這些問題嗎?提出問題也就是培養(yǎng)學生凡事問個“為什么”,那么要想提出比較有價值的問題,就需要學生養(yǎng)成勤于思考的好習慣。

　　2.制定計劃與設計實驗中的反思。實驗設計是做實驗的依據(jù),沒有好的實驗設計也就不能順利地做好實驗,做實驗時也就沒有了方向。但在多年的教學過程中,常出現(xiàn)這樣的情況,就是學生在設計實驗的時候沒有思路,這主要是因為學生在實驗設計的前后沒有反思的習慣,不注意總結規(guī)律而造成的。學生在實驗設計的過程中可從以下幾方面進行反思:對實驗設計的思路進行反思,對設計中所采用的方法進行反思,對實驗步驟進行反思,對實驗的記錄和觀察數(shù)據(jù)進行反思,并注意總結設計規(guī)律。①對實驗設計思路的反思。就是說要讓學生意識到他們是怎樣想到這一思路的。首先要根據(jù)實驗目的確定實驗原理,然后根據(jù)所確定的實驗原理確定需要測量的量,接著進行實驗步驟的設計,再根據(jù)所設計的步驟去選擇所使用的實驗器材。比如:測一個小石塊的密度,確定了原理ρ=m/v后,明確需要測得的量為小石塊的質量m和體積v,可以用天平測出小石塊的質量,用量筒測出小石塊的體積;也可以用彈簧測力計在空氣中測出小石塊的重力,求出它的質量,再用彈簧測力計吊著小石塊將小石塊完全浸沒在水中后測出其示數(shù),然后用浮力原理計算出小石塊的體積,最后用密度公式求解。這時,可以引導學生反思是否還有其它的測質量和體積的方法。②對實驗設計中采用的研究方法的反思。在物理實驗的設計中要想確定思路,有時還要用到一些科學研究方法,比如:控制變量法、轉換法等,要想使學生會熟練地選用合適的方法,教師授課的過程中要注意將這些方法不斷地加以提示,還要靠學生在物理實驗的設計過程中不斷地自己去領悟、吸收和運用,因此,當實驗設計完成后應引導學生做如下的反思:在實驗設計中運用了哪些物理研究方法?它們是如何運用的?這樣的研究方法以前在哪些地方用過?③對如何得出實驗結論的反思。在物理實驗的設計中,還有一點也是很重要的,那就是反思在實驗中你是根據(jù)什么得出結論的,也就是反思實驗設計和記錄的數(shù)據(jù),比如,在焦耳定律的探究中,怎樣知道電流通過導體所放出的熱量是多少呢?這就牽涉到了實驗現(xiàn)象的問題。在課本中很巧妙地通過煤油吸收熱量,再通過溫度計的示數(shù)來知道電流通過導體所放出的熱量的多少。再比如,在研究電磁鐵時,我們通過電磁鐵所能吸引大頭針的數(shù)量來判斷其磁性的強弱,而不是憑空地無原則地去判斷。也可進一步地讓學生反思一下這里用到了什么研究方法。④對實驗步驟設計的的反思。把前面的三步考慮好以后就要設計具體的實驗步驟了,當實驗步驟設計好以后,要引導學生反思:設計的步驟合理嗎?實驗操作可行嗎?在做實驗時需要先做哪一步?比如:前面的測小石塊密度的實驗,在測量的過程中,到底是先測質量呢?還是先測體積?為什么?也就是說,當步驟設計好后,要反思一下步驟的合理性,包括測量的先后順序,實驗的可行性等問題。

　　3.在進行實驗與收集證據(jù)中的反思。實驗過程既是觀察實驗現(xiàn)象,提高觀察能力的過程,也是檢驗設計的實驗步驟是否合理的過程,又是驗證猜想是否合理的過程。在這一過程中培養(yǎng)學生的反思能力是非常重要的。①在實驗操作開始前,可反思以下內容:實驗設計合理嗎?還有沒有需要修改的地方?在實驗中需要觀察哪些現(xiàn)象?還應該做哪些準備工作?是否已經(jīng)閱讀了儀器說明書?②在實驗操作過程中,可反思:所選擇的器材合理嗎?實驗操作合理嗎?實驗中觀察到了哪些現(xiàn)象?觀察到的現(xiàn)象和實驗設計時所預想的現(xiàn)象一樣嗎?還有哪些現(xiàn)象是沒想到的?在實驗過程中隨時可能出現(xiàn)問題,有了問題,小組的同學之間是否相互解答,相互提示?比如:測量額定電壓為2.5V的小燈泡兩端的電壓時,有的學生選用了15V的量程,顯然是不合理的,讓學生對這一問題進行反思,學生就會對這一問題引起注意。比如光學方面的平面鏡成像實驗,有的學生就提出平面鏡如果放傾斜了,這個實驗為什么不會成功。③在實驗操作完成后,應反思:這次實驗成功嗎?所記錄的數(shù)據(jù)正確嗎?實驗中的現(xiàn)象合理嗎?實驗設計還有哪些需要改進的地方?整個實驗過程安全嗎?在實驗中有哪些地方是在設計實驗時沒有想到的?出現(xiàn)了哪些沒有預想到的現(xiàn)象?

　　4.在分析、論證和評估中的反思。在實驗數(shù)據(jù)的分析過程中主要反思以下內容:是通過什么方法得到實驗結論的?進行了怎樣的推理過程?還有哪些沒有解決的問題?發(fā)現(xiàn)了哪些新問題?實驗設計方案可以做哪些改進?能從實驗中得到哪些教訓?

　　5.在交流與合作中的反思。這一環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生反思的重要一環(huán),學生在交流與合作中要能清楚地、用準確的語言表達出自己的觀點,這一過程實際上就是學生在用有聲的語言不斷地反思自己的思維過程,而學生在傾聽別的同學的敘述的過程中,也在不斷地反思自己的結論和做法,并將自己的信息和別人的信息進行比較從而找出自己的優(yōu)點和不足。在這一過程中學會尊重別人,學會如何與別人合作。通過以上分析可以看出,學生的反思是需要在整個的實驗過程中不斷地進行訓練而逐漸形成習慣的,當學生形成習慣以后,也就學會了如何學習,如何形成好的學習方法。學生通過實驗過程和結果的不斷反思,在實驗的設計過程中,一定要注意的幾條原則:第一,理論上的可行性。做任何實驗,都要有一定的根據(jù),也就是我們通常所說的實驗原理,而不是無原則地去設計一通,這樣設計出的實驗才有可信度。第二,實驗的可操作性。有些實驗,雖然理論上可行,但在實際的操作中卻很難做到,或者做起來有一定的難度,這樣的實驗設計是不合格的,也是不可行的。第三,實驗誤差最小的原則。在實驗的設計中,會有很多種設計方案,在這么多的方案中,雖然理論上可行,也有可操作性,但是有的方案的設計卻會造成誤差比較大。學生通過自己的思考和反思總結出的規(guī)律大概比教師單純地講解印象要深得多。這樣學生通過自己的實踐和反思得出的結論,有利于學生得出遷移規(guī)律,知道在以后的實驗設計中應該注意些什么。

　　通過上面的分析可以看出,學生通過在教師指導下的不斷反思,分析能力提高了,并且能幫助學生形成正確的物理概念,鞏固物理基本知識,加深了對一些物理規(guī)律的理解。另外,在實驗課中,鼓勵學生自己制造器材,每個人都動手操作,如在做凸透鏡成像規(guī)律和伏安法測電阻電功率的實驗中,盡可能留出足夠的時間使每個學生都能自己做一次,更要留出學生自我評價和交流的時間�？傊�一句話,物理實驗是培養(yǎng)學生反思性學習能力的良好平臺。

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