第七章物理实验能力及其培养教学教案

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1、第七章物理实验能力及其培养,第一节 物理实验能力简述 物理实验是有目的、有计划地运用仪器、设备，在人为控制条件下，使物理现象反复再现，从而进行认真观测，获取大量资料的一种科学研究方法。 物理实验的主要特点有二：一是可控性，二是可重复性。在物理教学中做的物理实验是物理教学实验，新课程注重科学探究，实质上是注重真正体现物理学研究过程和方法的物理实验。物理实验教学在新课程实施中占有重要地位。,一、物理实验能力的概念 1、物理实验的全过程包含着相互影响和相互交叉的三个不同意义的内涵：思维、操作、观察，因此实验教学的目的是要培养学生的观察能力、思维能力和操作能力（阎金铎）。 2、物理实验能力是指与进行物

2、理实验有关的心理特征。进行物理实验活动，要求的不是某一种能力，而是许多相互联系着的能力。主要包括设计实验计划的能力、实验操作能力、观察能力、分析问题和解决问题的能力、处理数据的能力、分析和总结的能力(段金梅）。 3、中学物理实验能力主要包括编写实验计划的能力、操作能力、记录和数据处理的能力以及分析总结的能力(乔际平）。 4、物理实验能力，即顺利进行物理实验并完成实验目的的个性心理特征。物理实验能力包括操作和思维两种能力（续佩君）。,二、中学生物理实验能力的表现 物理实验的观察能力、操作能力、思维能力与五种智能品质（包括深刻性、灵活性、批判性、敏捷性、独创性)组成一个系统，它们的交叉关系形成15

3、个交叉点，构成中学生实验能力的静态结构。,第二节 中学生物理实验能力的发展研究 由于中学生观察能力、思维能力、动作技能的不断发展及中学物理教学的训练，中学生的物理实验能力迅速地发展着。 续佩君的研究 第一，实验能力不断增强。 物理观察能力和思维能力的发展有力地促进了物理实验能力的提高。不论是实验的观察能力、思维能力还是实验操作能力，都在不断发展着。 第二，实验能力的结构有待完善。 目前教学中或多或少地存在如下认识和倾向：忽视实验课教学，忽视实验能力的培养。有不少学校的教师不是“做实验”，而是“讲实验”；没有认识到物理实验能力包含实验的观察能力、实验的思维能力和实验的操作能力，不能有意识地、全面

4、地培养学生的这三种能力；不能正确认识智能品质在物理实验能力中的表现，并全面地选行训练，特别是忽视了批判性品质和独创性品质的训练。 第三，物理实验能力存在性别差异。男生的实验能力比女生强。男生的批判性和独创性较强。但女生具有视察仔细、操作规范、按部就班的特点，因此，实验的深刻性较强。研究表明，与男生相比，女生的实验能力表现出不平衡性，即部分女同学实验能力很强，部分实验能力较差，这说明在目前的教学情况下，影响女生物理实验能力发展的是一些心理因素，如对实验的兴趣、动机、毅力、习惯、自我监控能力和独创性的智能品质等。,第三节 中学生物理实验操作能力的发展研究 一、物理实验操作能力的概念及其结构 （一）

5、操作技能的定义 关于操作技能的定义问题，目前尚缺乏明确而一致的认识。美国心理学家伍尔福克把操作技能看作是“完成动作所需要的一系列身体运动的知识和进行那些运动的能力”。 加涅认为“动作技能是协调动作的能力。”“动作技能实际上有两个成分：一是描述如何进行动作的规则；二是因练习和反馈而逐渐变得精确而连贯的实际的肌肉运动” 依据操作技能的一系列特点，操作技能可以定义为：通过学习而形成的合法则的操作活动方式（冯忠良）。,（二）操作技能的特点 1操作技能属于动作经验，区别于操作性知识。 2操作技能作为一种操作活动的方式，区别于心智活动方式。操作动作也叫外部动作，是由外显的肌体运动来实现的。心智动作则是借助

6、于内部言语在头脑中默默地完成的。 第一，就动作的对象来说，操作动作的对象是物质性客体或肌肉，心智动作的对象则是客体在头脑中的映象。操作动作的对象具有物质性，而心智动作的对象则具有观念性。 第二，就动作的进行而言，操作动作由外部显现的肌体运动来实现，具有外显性。心智动作则是在头脑中借助于内部言语默默地完成，具有内潜性。 第三，就动作的结构而言，操作活动的每个动作必须切实执行，不能合并、省略，在结构上具有展开性，心智动作则可以高度省略、高度简缩，甚至往往觉察不到动作的进行过程。由此，心智动作在结构上具有简缩性。,操作动作与心智动作的特点,3操作技能是合法则的活动方式。 所谓操作技能的活动方式是合法

7、则的，其含义是该活动方式符合活动的内在规律，也符合动作原理或规则。这种活动方式具有下列特点： （1）动作的精确性 动作的精确性是指动作符合规范的程度。 （2）动作的定时性 动作的执行和完成在精确性的基础上还要有时间要求。既不能为提高动作速度而忽视精确性，也不能只重视精确性而不顾速度。活动执行时，动作迅速、精确，是操作技能熟练的特征。 （3）动作的协调性 操作活动由一系列动作成分构成，各个动作执行时要适当配合，也就是各动作高度协调。动作的协调性主要表现有： 感觉运动的协调性，即眼和手脚、头部动作的协调配合. 复杂动作的统一。前一动作的完成为后一动作的执行准备条件 在时间上统一运动的协调性，表现为

8、在迅速连续进行不同的动作时，按照一定序列使之融合成为一个整体。 （4）动作结构的稳定性 所谓动作结构的稳定性，指这种活动方式对活动的条件变化具有广泛的适应性。,4操作技能是学习得来的，区别于本能。 操作技能作为一种活动方式，属随意活动，是通过学习得来的，而不是靠遗传得来的。 随意动作具有以下五个特点： 完成意志活动的某种冲动存在； 对动作目的的表象； 对手段的表象； 实现动作的意向； 意志的努力。 操作技能是一种合法则的随意运动方式，在不断的练习中，可以高度熟练而巩固。这种熟练了的活动方式在执行时，不需要高度的意识控制。,（三）、操作技能的分类 1按肌肉运动的强度分类 （1）细微型操作技能 这

9、类技能靠小肌肉群的运动来实现，一般不需激烈的大运动，而着重于比较狭窄的空间领域进行手、脚、眼的巧妙的协调动作，或者是配合默契的动作等。 （2）粗放型操作技能 这类技能靠大肌肉群的运动来实现，动作执行时伴有强有力的大肌肉收缩并通过全身运动的神经-肌肉协调动作。 2按操作的连续性分类 （1）连续型操作技能 这类技能是由一系列连续动作组成，也就是操作动作本身是连续性的。 （2）断续型操作技能 这类技能是由一系列不相连续的动作组成。,3按操作的执行控制的机制分类 （1）闭合型操作技能 这类技能在大多数情况下靠内部反馈信息控制，也叫内循环型。 （2）开放型操作技能 开放型技能在执行时靠外部反馈信息控制，

10、也叫外循环型。这类技能在执行过程中，外部因素不断变化，所以重要的是必须确切感受这些变化，并在此基础上控制自己的活动并适应这些变化。开放型技能要求对外界变化的情况有处理能力，并对由此所发生的事物有预见能力。 4按操作的对象分类 （1）徒手型操作技能 靠操作自身的机体来实现的操作技能都属于徒手型操作技能。 （2）器械型操作技能 这类技能靠操作一定的器械来实现。,（四）、操作技能的作用 1、操作技能是人类变革现实所不可缺少的心理因素 操作技能是人们实践经验的总结，与人们对现实世界的适应或改造的行动是直接相联的。 2、操作技能是操作能力形成发展的重要构成因素 操作技能的掌握就是要使学生形成顺利地完成某

11、种实践任务的熟练的行动方式。 操作性知识与操作技能是构成人的操作能力的两个基本要素。 人的操作能力是通过对于有关的操作知识与操作技能的掌握及迁移而形成的。,（五）物理实验操作能力 阎金铎认为，物理实验操作能力是把存在于物理思维中的实验方案或制作计划通过物理实验装置加以实现的能力。物理实验操作主要表现于设计和完成实验的过程中。 乔际平认为，物理操作技能是一系列动作构成的，是通过练习而形成和巩固起来的一种合乎法则的随意行动方式。 我们将物理实验操作能力定义为：在学习物理知识、解决物理问题和科学创造过程中，根据一定的目的和任务，借助物理实验装置，运用一切已知信息，通过实验手段，实现实验方案或制作计划

12、的能力。 它具有以下主要特点： 是操作知识和操作技能的有机结合。 以一定的物质形式的客体作为动作对象。 活动具有外显性，操作过程可以看得见。 活动的结构具有展开性，动作必须切实执行，不能合并、省略和简缩。 活动方式具有精确性、定时性、协调性和稳定性。 物理实验操作属于细微形、断续型的操作，需要借助物理实验装置。,（六）、中学生物理实验操作能力的结构,物理实验操作能力的各品质中学生应该达到的主要指标为： 深刻性：对已学过的量具、仪表（如量筒、电流表、打点计时器等）能说出它们的名称 能对未使用过的仪器的外部形态和一般结构进行正确的观察 对未使用过的仪器，能通过阅读说明书，了解它的主要功能和使用条件

13、 对未使用过的仪器，能通过阅读说明书，了解它的量度范围、精密度和使用范围 对使用过的仪器，能正确装配和进行预备性调整 对使用过的仪器，能按规程正确启动 实验中，能按实验步骤启动所用仪器 实验中，能按实验步骤正确操作仪器 实验中，能获得必要的数据资料 实验结束后，能按一定的顺序拆除和整理仪器，使一切设备复原,灵活性： 对某一个问题，能根据研究问题的要求，从所学过的仪器、仪表、量具中，灵活选取所需要的实验器材 针对某一个问题，设计出多种实验方案 善于对方案的可靠性作出正确的评估 如果再做曾经做过的实验，能对所需器材进行正确选取 对学过的仪器，能根据仪器的特点和性能灵活地进行装配、调试、操作 对已经

14、学过仪器的操作技巧，能迁移到新仪器的操作中 实验中，善于对实验进行合理的组合和安排 实验中，善于对所用仪器进行恰当的布局，使之便于操作 实验中，从不同的角度思考和分析所观察的现象 实验中，能够观察现象的动态特征,敏捷性： 实验中，能熟练操作基本的实验仪器和工具，如钳子，改锥等 操作中动作连贯、配合自然、动作协调 在观察过程中，能够对各种现象，特别是偶然现象，及时的作出反应 实验中，能够熟练、正确地完成现象和数据的观察和记录 实验中，在某一个过程结束后，能及时地作出观察报告（口头或书面） 注意在实验的全过程中保持质疑心理，重视实验中各阶段的反思和总结 实验的一个阶段或整个实验完成后，能够正确地进

15、行数据的处理 能够在实验结束后及时写出实验报告，得出结论,批判性： 实验中，能够综合运用眼、耳、鼻、皮肤等多种感觉器官发现实验中的异常现象 实验中，善于灵活地对所观察的现象进行分解和合成 实验中，能用动作防止突发性的事故 实验中进行观察时，能排除其它各种无关因素的干扰，集中注意力进行观察 实验中，能及时地检查、评价、调节实验过程 实验中，对一般常见故障能自己排除 实验中，能根据需要修改实验方案，使实验顺利进行 实验中，能够寻找代用品，并进行简易加工，以解决仪器设备方面的某些困难,独创性： 对未做过的实验，能够根据问题的需要，独立设计实验方案 对未做过的实验，能够根据已有的实验方案，独立选择实验

16、设备 对未做过的实验，能根据已有实验方案独立组装并操作实验仪器（针对曾用过的仪器） 对未做过的实验，能根据实验要求在实验过程中获取所需数据 对未做过的实验，能够根据问题的需要对实验中所得到的数据独立进行分析 善于探索发现新颖、独特的操作技巧和操作方法 实验中，善于选择新颖的、独特的、有效的方法和思路 能够独立实施探索性实验和设计性实验的设计方案 在教师的指导下，能制作出有特色的科技作品,二、高中生物理实验操作能力及其品质的发展研究（研究） 根据实验操作能力的结构模型和各品质的外显表现，即以智能品质为主线，就有关的物理实验操作能力的各智能品质中学生应该达到的主要指标对高中学生进行了调查。调查了全国12个学校的高中各年级，共发学生调查表50312=1800份，收回有效调查表1450份。,1、物理实验操作能力发展的总体研究 我们界定高中生物理实验操作能力是操作品质的函数，通过公式Am=f(pf,fl,cl,cr,ct)=average(pf,fl,cl,cr,ct)计算得出以下结果：,高中生的物理实验操作能力的发展趋势为上升趋势。各年级间不存在显著差异。 从