王 震 丁永文 杜 木

(遼寧師范大學(xué)物理與電子技術(shù)學(xué)院,遼寧大連 116029)

1 問題的提出

物理實驗是高中物理教學(xué)中的重要內(nèi)容.學(xué)生在與物理現(xiàn)象、物理事實的實際接觸、操作及思維的過程中,得出實驗的結(jié)論.實驗教學(xué)給學(xué)生創(chuàng)設(shè)的是一種主動探究問題的學(xué)習(xí)情境.在這種探究的情境中,學(xué)生要對自己的學(xué)習(xí)行為進行調(diào)節(jié)和控制,即需要具備自我監(jiān)控的學(xué)習(xí)能力,它是影響學(xué)生實驗學(xué)習(xí)質(zhì)量與效果好壞的重要因素.自我監(jiān)控是學(xué)生對自身活動的自我體驗、自我觀察、自我控制和自我調(diào)節(jié).高水平的自我監(jiān)控,能使實踐活動更可能地達(dá)到最佳狀態(tài),取得最佳效果,從而表現(xiàn)出高度的有效性.

物理實驗教學(xué)中學(xué)生的自我監(jiān)控活動是怎樣的?主要表現(xiàn)在哪些方面?如何提高學(xué)生的自我監(jiān)控能力?這些都是值得我們在具體學(xué)科(實驗)教學(xué)中探討、研究的問題.

2 物理實驗學(xué)習(xí)中學(xué)生應(yīng)具備的自我監(jiān)控能力

我們對高中物理實驗教學(xué)的過程進行了較深入的分析,總結(jié)出了學(xué)生在實驗活動中應(yīng)具備的自我監(jiān)控能力,主要體現(xiàn)在以下方面(見表1).

表1

總結(jié)性回想實驗過程,找出有益的經(jīng)驗和應(yīng)該吸取的教訓(xùn).實驗后對教材中的思考題,作出一一回答.總結(jié)實驗設(shè)計的思想、實驗的方法.補救性對引起結(jié)論誤差偏大的物理量,進行重新測量.對實驗操作中不熟練的地方,重新進行練習(xí).結(jié)合實驗后的學(xué)習(xí)體驗,加深對原理知識的理解.

在上述自我監(jiān)控的方面中,每一個方面都指導(dǎo)、調(diào)節(jié)著學(xué)習(xí)活動.例如計劃和準(zhǔn)備,是學(xué)生為達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)而積極使用的,它是影響實驗成功的重要因素.教師們十分強調(diào)預(yù)習(xí)的重要性,尤其是當(dāng)實驗任務(wù)新穎而且復(fù)雜的時候,學(xué)生的活動更需要有計劃性.還有意識性,它主要指對思維的意識和監(jiān)控.學(xué)生在操作中,要跟蹤自己的思維狀況,對自己已經(jīng)做了什么,當(dāng)前正在做什么,還需做什么,應(yīng)有清晰的認(rèn)識與評價.實驗中的方法性在實驗任務(wù)的完成中占有重要地位,包括學(xué)生預(yù)習(xí)的方法、調(diào)整思路的方法及解決問題的思維策略等.這些方法、策略有效地指導(dǎo)著實驗任務(wù)的完成.學(xué)生為了保證實驗活動的順利進行,還需要積極地對自己的情緒、意志進行有意識地自我激勵、自我調(diào)整,例如鼓勵自己要克服困難、克服急躁的情緒完成任務(wù).執(zhí)行性正體現(xiàn)了學(xué)生對自己學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)觀念、動機等的自我意識和自我調(diào)節(jié).實驗活動后的自我監(jiān)控,使學(xué)生對認(rèn)知活動的質(zhì)量和效果進行檢查與評價,分析存在的問題,進而采取補救性措施.

3 學(xué)生自我監(jiān)控活動在實驗中的表現(xiàn)

筆者選擇了大連市一所普通高中高一年級的學(xué)生,在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中來探討學(xué)生的自我監(jiān)控情況.我們進行實地觀察,觀察學(xué)生在每個實驗環(huán)節(jié)中的表現(xiàn),隨時記錄學(xué)生的操作情況和存在的問題,聽取學(xué)生的分析思路.實驗結(jié)束后,我們和一些學(xué)生、教師面談,更進一步地了解學(xué)生的自我監(jiān)控能力情況.

3.1 在實驗的具體環(huán)節(jié)中,可觀察到的學(xué)生自我監(jiān)控活動的表現(xiàn)

(1)把橡皮條的一端固定在白紙上A點.

學(xué)生對A點位置的選擇沒有考慮,有的學(xué)生選得居中,作圖后發(fā)現(xiàn)合力被畫出了紙外.

(2)用兩只彈簧秤互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長到某一位置O,記下O點的位置和拉力的方向.

這個環(huán)節(jié)需要學(xué)生先把兩個彈簧稱對拉,調(diào)節(jié)指針校準(zhǔn),以減小系統(tǒng)誤差.我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生把彈簧秤拿過來就用,沒有對拉校準(zhǔn).再有,O點應(yīng)畫的盡量小,以減小實驗中的方向誤差.多數(shù)學(xué)生沒有考慮到這一點,反而認(rèn)為描的點大一些能看得清楚,把 O點畫得大,這樣一來繩套的方向就會有偏差.在記錄力的方向時,一些學(xué)生的做法是把細(xì)線按在紙上作直線或用直尺直接在線下作直線.這些做法都容易產(chǎn)生很大的誤差.

(3)選定標(biāo)度作出兩個力 F1和 F2的圖示,以F1和F2為鄰邊作平行四邊形,再作出合力F.

這個環(huán)節(jié)中,作圖的比例和彈簧秤的讀數(shù)應(yīng)該大一些,可以減少相對誤差.我們觀察到學(xué)生做的四邊形有的過大,甚至超出一張紙的范圍,只好重新作圖;有的過小,即增大了相對誤差,又沒有合理地利用白紙.對于 F1、F2兩個力夾角的選擇上,學(xué)生們沒有去考慮,有的夾角大,有的夾角小.夾角越大,用平行四邊作圖得出的合力F的誤差越大,根據(jù)實驗經(jīng)驗,在兩個分力都不小于2 N及夾角不大于90°的情況下,誤差小.

(4)只用一個彈簧秤通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O.

這個步驟要記下彈簧秤的讀數(shù)和細(xì)繩的方向,作出彈簧秤的拉力F′的圖示.這個環(huán)節(jié)同樣出現(xiàn)了(2)中的情況.

(5)比較F′與平行四邊形定則求出的合力F在大小和方向上是否相同

學(xué)生們在實驗課上的這些表現(xiàn),反映出了自我監(jiān)控能力存在一定的問題.他們往往忽視了對學(xué)習(xí)的計劃和準(zhǔn)備,進入實驗室后只知道實驗的大概,對實驗原理、步驟、儀器的使用方法不清楚,表現(xiàn)為一邊翻閱教材,一邊做實驗,出現(xiàn)一些小問題,就立即請教師幫助解決.學(xué)生在 A點的選擇上以及彈簧秤的使用上,缺少準(zhǔn)備性和計劃性.學(xué)生還習(xí)慣于用反復(fù)嘗試錯誤的方法來解決問題,沒能及時地關(guān)注思維活動的質(zhì)量.例如,學(xué)生只顧著作圖沒有意識到所取的F1、F2比例過大,作圖求合力時才發(fā)現(xiàn) F超出了白紙的范圍.對于夾角θ,學(xué)生任意選取,沒能改變 F1、F2的大小和θ角,再做一組實驗進行比較,缺乏方法性.再有學(xué)生對自己當(dāng)前的操作能否引起誤差,如何減少系統(tǒng)誤差,很少能有意識地進行監(jiān)控和調(diào)節(jié).比較 F′與F在大小和方向上是否相同,這個環(huán)節(jié)是實驗的重點,學(xué)生們往往認(rèn)為相差不多即可,沒能進一步地分析理論值與實際值存在偏差的原因.這更反映出了學(xué)生滿足于實驗的結(jié)論,不善于主動地評價實驗結(jié)果.對于偏差大的情況,學(xué)生也沒能重新測量,及時進行補救.

課堂上,我們同樣發(fā)現(xiàn)學(xué)生在思維上缺乏對問題的深入探究,例如對θ角的選取上.學(xué)生主要解決的是教師或書本上預(yù)先給定的思考題,而很少能主動地提出一些值得思考的問題.

3.2 在與師生談話中,了解到的學(xué)生自我監(jiān)控能力的情況

我們在實驗開始前,向一些學(xué)生提問,問實驗中要比較哪兩個物理量?一些學(xué)生不能準(zhǔn)確地回答,還有一些學(xué)生不知道比較什么.再問學(xué)生這個實驗設(shè)計的思想是什么?學(xué)生很少能完整地回答出來.可見學(xué)生在預(yù)習(xí)時沒有抓住重點,實驗?zāi)康牟磺宄?沒能體會到實驗的思想.我們看到學(xué)生畫 F1、F2兩個力,彈簧秤的指針拉到什么位置,就以指針的位置為鄰邊作平行四邊形時,當(dāng)問學(xué)生你清楚自己的操作嗎?你的操作正確嗎?這時學(xué)生才發(fā)現(xiàn)自己的錯誤.在這里學(xué)生表現(xiàn)出的是盲目的操作,缺少調(diào)節(jié)活動的目標(biāo)意識.在問到F′與F偏差的原因時,學(xué)生也不能給出全面、正確的分析.

在和教師的面談中,教師們認(rèn)為學(xué)生不能清晰地意識到哪個環(huán)節(jié)重要、應(yīng)該如何去做,不能隨時地對自己的操作過程進行自我檢查、自我調(diào)節(jié),總是遇到問題時才尋找原因.例如教師A:“有的學(xué)生一進實驗室就急于動手操作,沒有從整體上考慮實際的任務(wù)與預(yù)習(xí)的內(nèi)容是否對應(yīng),沒有弄清楚需要測量的物理量,在思路上就沒能清晰地把握好實驗任務(wù).”教師B:“學(xué)生不善于對自己的思維進行反思,很少向自我提問,如‘我清楚實驗的原理嗎?'、‘有關(guān)實驗的知識我準(zhǔn)備的充分嗎?'、‘哪些是需要測量的物理量?'、‘我這個實驗的結(jié)論如何?'等,學(xué)生很少會想這些直接指向自我思維的問題.”教師 C:“學(xué)生應(yīng)該做到,除了教師講的思路外,再去思考別的思路,同一個實驗我有沒有別的方法.”教師D:“學(xué)生做完實驗沒有回顧實驗,對實驗結(jié)果沒有作評價,認(rèn)為得到的數(shù)據(jù)和理論值相差不多,實驗就做完了.學(xué)生應(yīng)該有能力判斷自己的結(jié)論,對結(jié)論做一定程度的分析.”

與上面的情況不同,我們看到實驗?zāi)芰姷膶W(xué)生體現(xiàn)出了較高水平的自我監(jiān)控,他們具有較多的有關(guān)學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)策略的知識,善于計劃、評價、調(diào)控自己的學(xué)習(xí)過程,靈活地應(yīng)用各種策略,完成實驗任務(wù).

4 實驗教學(xué)中提高學(xué)生自我監(jiān)控能力的建議

4.1 激發(fā)學(xué)生主體內(nèi)在動機,使他們學(xué)會自我激勵

學(xué)習(xí)動機是有效保證學(xué)習(xí)效果的重要因素,不同的學(xué)生在學(xué)習(xí)動機的表現(xiàn)上不同.能力強的學(xué)生認(rèn)識到實驗的重要性,在實驗中積極地調(diào)控自己的學(xué)習(xí)行為,相信通過自己的努力能夠很好地完成實驗,內(nèi)在動機穩(wěn)定、持久.實驗?zāi)芰Σ畹膶W(xué)生缺少自我激勵的內(nèi)在動機,學(xué)習(xí)動機強度不足、持續(xù)時間短,影響學(xué)習(xí)效果.因此教師應(yīng)善于激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)動機,讓學(xué)生清楚地認(rèn)識到他們將要進行的認(rèn)知活動的重要意義.學(xué)生對實驗價值有了深刻認(rèn)識,就會產(chǎn)生對活動本身感興趣的內(nèi)在動機,形成自我激勵機制,推動認(rèn)知活動進行深水平的加工,進而持久地在認(rèn)知活動中表現(xiàn)出較高的學(xué)習(xí)自覺性與主動精神.

4.2 鼓勵學(xué)生進行思維學(xué)習(xí),使他們學(xué)會自主思維

學(xué)生的自我監(jiān)控能力主要表現(xiàn)在對思維活動的監(jiān)控.實驗不只是一種知識學(xué)習(xí),而更是學(xué)會思維方法的一種學(xué)習(xí)活動.教師要積極地鼓勵學(xué)生對思維活動進行自我覺察、自我評價、自我調(diào)節(jié),要讓學(xué)生意識到自己正在干什么、怎么干的,形成思考的習(xí)慣.教師可以采用提示語,例如“你為什么這樣做”、“你這個方法可行嗎”、“下一步你要做什么”等之類的問題,讓學(xué)生把認(rèn)知活動自覺地指向思維本身.教師在向?qū)W生提出問題的同時,還要鼓勵學(xué)生多思考、多提問,培養(yǎng)學(xué)生的問題意識.

4.3 注重過程教學(xué),學(xué)會表達(dá)

學(xué)生實驗中面臨困難的時候,教師往往會直接給出正確的思維過程來解決問題,教師的這種做法不利于對學(xué)生思維的指導(dǎo)與訓(xùn)練,因為教師給學(xué)生的往往是專家的分析思路.如果教師注重過程教學(xué),將自己如何調(diào)節(jié)不適當(dāng)?shù)乃悸?、如何去探究新思?以及思路最終確定的過程展示給學(xué)生,學(xué)生就能真正地學(xué)會調(diào)節(jié)思路.教師還要聽取學(xué)生的分析,讓學(xué)生充分地表達(dá)出思考的過程、質(zhì)疑的過程和解決問題的過程,再恰當(dāng)?shù)亟o予點撥,學(xué)生最終會找到解決問題的途徑,真正地實現(xiàn)對學(xué)習(xí)活動的主動監(jiān)控.

4.4 教給學(xué)生自我監(jiān)控知識,使他們學(xué)會自我監(jiān)控

教師在實驗教學(xué)前要向?qū)W生指出自我監(jiān)控的含義、內(nèi)容和價值,即什么是自我監(jiān)控、實驗中的自我監(jiān)控包括哪些內(nèi)容、它的價值是什么,這樣學(xué)生就會知道自己在實驗前、實驗中和實驗后該如何去做.除了這些有關(guān)自我監(jiān)控方面的一般性知識外,教師還要傳授給學(xué)生具體性的學(xué)習(xí)策略,讓學(xué)生知道何時、何地、為什么使用這些策略.例如,教師讓學(xué)生掌握了誤差分析的策略,學(xué)生就會全面地分析引起誤差的原因,從實驗原理、實驗裝置、計量器具、環(huán)境、實驗者方面來考慮,而不至于忽略某些因素.還有不同的實驗方法在什么情況下使用,如何評價自己的實驗結(jié)果等這些具體的策略性知識,從而提高學(xué)生認(rèn)知活動效率.

我們結(jié)合了具體的物理實驗活動,利用課堂觀察和面談對學(xué)生的自我監(jiān)控能力進行了以上的探討.課堂觀察可以使我們客觀、準(zhǔn)確地記錄下學(xué)生的行為;面談可以使我們更加了解到教師們對問題的真實看法.同時我們也感到,只對一個學(xué)校一個年級的學(xué)生進行研究,不免具有一定的局限性,但是我們還是希望以上的探討能給中學(xué)物理實驗教學(xué)的研究帶來有益的啟示.

1 董奇,周勇,陳紅兵著.自我監(jiān)控與智力.杭州:浙江人民出版社,1996.