高中物理实验教学中学生自我监控活动的探讨.pdf

教育理论研究 高中物理实验教学中学生自我监控活动的探讨 王 震 丁永文 杜 木 辽宁师范大学物理与电子技术学院 辽宁 大连 116029 1 问题的提出 物理实验是高中物理教学中的重要内容 学生在与物 理现象 物理事实的实际接触 操作及思维的过程中 得出 实验的结论 实验教学给学生创设的是一种主动探究问题 的学习情境 在这种探究的情境中 学生要对自己的学习行 为进行调节和控制 即需要具备自我监控的学习能力 它是 影响学生实验学习质量与效果好坏的重要因素 自我监控 是学生对自身活动的自我体验 自我观察 自我控制和自我 调节 高水平的自我监控 能使实践活动更可能地达到最佳 状态 取得最佳效果 从而表现出高度的有效性 物理实验教学中学生的自我监控活动是怎样的 主要 表现在哪些方面 如何提高学生的自我监控能力 这些都 是值得我们在具体学科 实验 教学中探讨 研究的问题 2 物理实验学习中学生应具备的自我监控能力 我们对高中物理实验教学的过程进行了较深入的分 析 总结出了学生在实验活动中应具备的自我监控能力 主 要体现在以下方面 见表 1 表 1 自我监 控方面 学生行为表现举例 准备性 计划性 有计划地安排了预习实验的时间 事先估计了自己在实验中可能遇到的困难 依据要测量的物理量 设计好了记录数据的表格 了解仪器的构造 功能 并会正确地使用仪器 意识性 实验中 清楚实验的目的和要求 明确实验的重点 实验中 清楚自己每一步的操作 有目的地调节仪器 能有意识地联想到和当前实验相关联的其他实验 执行性 遇到困难 不急于寻求教师和同学的帮助 自己先努 力思考 能认识到实验的价值 激励自己克服困难 做好实验 注意到环境对实验效果的影响 尽量减少干扰因素 方法性 有重点地预习实验内容 清楚实验的重点和难点 预习中遇到不明白或有疑问的地方 查阅资料 思考 解决 如果解决不了 做好标记 再在实验中解决 把观测到的现象与要求的情况进行对比 找出差距 修正思路 经常向自己提出一些问题 讨论时注意听取教师 同学分析问题的思路 随时修 正自己的思路 反馈性 得出结论后 会主动地评价实验结果 对照实验要求 衡量自己完成实验的情况 总结性 回想实验过程 找出有益的经验和应该吸取的教训 实验后对教材中的思考题 作出一一回答 总结实验设计的思想 实验的方法 补救性 对引起结论误差偏大的物理量 进行重新测量 对实验操作中不熟练的地方 重新进行练习 结合实验后的学习体验 加深对原理知识的理解 在上述自我监控的方面中 每一个方面都指导 调节着 学习活动 例如计划和准备 是学生为达到学习目标而积极 使用的 它是影响实验成功的重要因素 教师们十分强调预 习的重要性 尤其是当实验任务新颖而且复杂的时候 学生 的活动更需要有计划性 还有意识性 它主要指对思维的意 识和监控 学生在操作中 要跟踪自己的思维状况 对自己 已经做了什么 当前正在做什么 还需做什么 应有清晰的 认识与评价 实验中的方法性在实验任务的完成中占有重 要地位 包括学生预习的方法 调整思路的方法及解决问题 的思维策略等 这些方法 策略有效地指导着实验任务的完 成 学生为了保证实验活动的顺利进行 还需要积极地对自 己的情绪 意志进行有意识地自我激励 自我调整 例如鼓 励自己要克服困难 克服急躁的情绪完成任务 执行性正体 现了学生对自己学习兴趣 学习观念 动机等的自我意识和 自我调节 实验活动后的自我监控 使学生对认知活动的质 量和效果进行检查与评价 分析存在的问题 进而采取补救 性措施 3 学生自我监控活动在实验中的表现 笔者选择了大连市一所普通高中高一年级的学生 在 验证力的平行四边形定则 的实验中来探讨学生的自我监 控情况 我们进行实地观察 观察学生在每个实验环节中的 表现 随时记录学生的操作情况和存在的问题 听取学生的 分析思路 实验结束后 我们和一些学生 教师面谈 更进一 步地了解学生的自我监控能力情况 3 1 在实验的具体环节中 可观察到的学生自我监控活动 的表现 1 把橡皮条的一端固定在白纸上 A 点 学生对 A 点位置的选择没有考虑 有的学生选得居 中 作图后发现合力被画出了纸外 2 用两只弹簧秤互成角度地拉橡皮条 使橡皮条伸长 到某一位置 O 记下 O 点的位置和拉力的方向 这个环节需要学生先把两个弹簧称对拉 调节指针校 准 以减小系统误差 我们发现大多数学生把弹簧秤拿过 来就用 没有对拉校准 再有 O 点应画的尽量小 以减小 该项工作受到辽宁师范大学教学研究项目 LSJG20090231 的支持 1 第31 卷第 2 期 2010 年 物 理 教 师 PHYSICS TEACHER Vol 31 No 2 2010 实验中的方向误差 多数学生没有考虑到这一点 反而认为 描的点大一些能看得清楚 把 O 点画得大 这样一来绳套 的方向就会有偏差 在记录力的方向时 一些学生的做法是 把细线按在纸上作直线或用直尺直接在线下作直线 这些 做法都容易产生很大的误差 3 选定标度作出两个力 F1和 F2的图示 以 F1和 F2为邻边作平行四边形 再作出合力 F 这个环节中 作图的比例和弹簧秤的读数应该大一些 可以减少相对误差 我们观察到学生做的四边形有的过大 甚至超出一张纸的范围 只好重新作图 有的过小 即增大 了相对误差 又没有合理地利用白纸 对于 F1 F2两个力 夹角的选择上 学生们没有去考虑 有的夹角大 有的夹角 小 夹角越大 用平行四边作图得出的合力 F 的误差越大 根据实验经验 在两个分力都不小于 2 N 及夹角不大于 90 的情况下 误差小 4 只用一个弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到 同样的位置 O 这个步骤要记下弹簧秤的读数和细绳的方向 作出弹 簧秤的拉力 F 的图示 这个环节同样出现了 2 中的情况 5 比较 F 与平行四边形定则求出的合力 F 在大小 和方向上是否相同 学生们在实验课上的这些表现 反映出了自我监控能 力存在一定的问题 他们往往忽视了对学习的计划和准备 进入实验室后只知道实验的大概 对实验原理 步骤 仪器 的使用方法不清楚 表现为一边翻阅教材 一边做实验 出 现一些小问题 就立即请教师帮助解决 学生在 A 点的选 择上以及弹簧秤的使用上 缺少准备性和计划性 学生还习 惯于用反复尝试错误的方法来解决问题 没能及时地关注 思维活动的质量 例如 学生只顾着作图没有意识到所取的 F1 F2比例过大 作图求合力时才发现 F 超出了白纸的范 围 对于夹角 学生任意选取 没能改变 F1 F2的大小和 角 再做一组实验进行比较 缺乏方法性 再有学生对自 己当前的操作能否引起误差 如何减少系统误差 很少能有 意识地进行监控和调节 比较 F 与 F 在大小和方向上是否 相同 这个环节是实验的重点 学生们往往认为相差不多即 可 没能进一步地分析理论值与实际值存在偏差的原因 这 更反映出了学生满足于实验的结论 不善于主动地评价实 验结果 对于偏差大的情况 学生也没能重新测量 及时进 行补救 课堂上 我们同样发现学生在思维上缺乏对问题的深 入探究 例如对 角的选取上 学生主要解决的是教师或书 本上预先给定的思考题 而很少能主动地提出一些值得思 考的问题 3 2 在与师生谈话中 了解到的学生自我监控能力的情况 我们在实验开始前 向一些学生提问 问实验中要比较 哪两个物理量 一些学生不能准确地回答 还有一些学生 不知道比较什么 再问学生这个实验设计的思想是什么 学生很少能完整地回答出来 可见学生在预习时没有抓住 重点 实验目的不清楚 没能体会到实验的思想 我们看到 学生画 F1 F2两个力 弹簧秤的指针拉到什么位置 就以 指针的位置为邻边作平行四边形时 当问学生你清楚自己 的操作吗 你的操作正确吗 这时学生才发现自己的错 误 在这里学生表现出的是盲目的操作 缺少调节活动的目 标意识 在问到 F 与F 偏差的原因时 学生也不能给出全 面 正确的分析 在和教师的面谈中 教师们认为学生不能清晰地意识 到哪个环节重要 应该如何去做 不能随时地对自己的操作 过程进行自我检查 自我调节 总是遇到问题时才寻找原 因 例如教师 A 有的学生一进实验室就急于动手操作 没 有从整体上考虑实际的任务与预习的内容是否对应 没有 弄清楚需要测量的物理量 在思路上就没能清晰地把握好 实验任务 教师 B 学生不善于对自己的思维进行反思 很少向自我提问 如 断开 电键 S 的瞬时 L2发出强光 这样的教学 在以实验为载体展开思维活动的过程中 也以问题为线索突出了理论对实验的指导作用 既降低了 思维的坡度 体现了物理教学 以物明理 物理渗透 的思 想 也可以有效地帮助学生把感性认识上升为理性认识 值得指出的是 尽管每个实验都蕴含了它所特有的物 理思想和科学方法 但实际教学中的效果如何 却最终取决 于教师的思维方式和科学素养 只有当教师对实验所蕴含 的物理思想 科学方法以及解决实际问题的技能 技巧有深 刻的体会 对学生的心理活动特点和认识规律有充分地了 解时 才能使实验发挥出最大的效益 因此 在课堂教学中 教师要努力创造适宜的学习环境 切实关注学生的思考过 程 努力帮助学生去思考一些比较复杂的问题 努力培养学 生善于用联系的观点看问题的能力 设法使学生真正承担 起自己应有的学习责任 收稿日期 2009 09 12 上接第 2 页 4 3 注重过程教学 学会表达 学生实验中面临困难的时候 教师往往会直接给出正 确的思维过程来解决问题 教师的这种做法不利于对学生 思维的指导与训练 因为教师给学生的往往是专家的分析 思路 如果教师注重过程教学 将自己如何调节不适当的思 路 如何去探究新思路 以及思路最终确定的过程展示给学 生 学生就能真正地学会调节思路 教师还要听取学生的分 析 让学生充分地表达出思考的过程 质疑的过程和解决问 题的过程 再恰当地给予点拨 学生最终会找到解决问题的 途径 真正地实现对学习活动的主动监控 4 4 教给学生自我监控知识 使他们学会自我监控 教师在实验教学前要向学生指出自我监控的含义 内 容和价值 即什么是自我监控 实验中的自我监控包括哪些 内容 它的价值是什么 这样学生就会知道自己在实验前 实验中和实验后该如何去做 除了这些有关自我监控方面 的一般性知识外 教师还要传授给学生具体性的学习策略 让学生知道何时 何地 为什么使用这些策略 例如 教师让 学生掌握了误差分析的策略 学生就会全面地分析引起误 差的原因 从实验原理 实验装置 计量器具 环境 实验者 方面来考虑 而不至于忽略某些因素 还有不同的实验方法 在什么情况下使用 如何评价自己的实验结果等这些具体 的策略性知识 从而提高学生认知活动效率 我们结合了具体的物理实验活动 利用课堂观察和面 谈对学生的自我监控能力进行了以上的探讨 课堂观察可 以使我们客观 准确地记录下学生的行为 面谈可以使我们 更加了解到教师们对问题的