黃朝陽(yáng)，李德安

華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院，廣州 510006

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》多次強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，同時(shí)增加了21個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，即對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ岢隽烁咭?。在?shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要正確且熟練地進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作，其中涉及的動(dòng)作技能尤為重要。學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作是從教材開(kāi)始的，各版教材中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編寫(xiě)各有特點(diǎn)。本文基于動(dòng)作技能學(xué)習(xí)階段理論，以新人教版和新粵教版教材中有關(guān)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)為對(duì)象進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果提出三點(diǎn)教材使用建議。

1 動(dòng)作技能及其學(xué)習(xí)階段理論

1.1 動(dòng)作技能的定義

心理學(xué)家普遍認(rèn)為，動(dòng)作技能是一種習(xí)得的能力，是按一定技術(shù)要求，通過(guò)練習(xí)而獲得的迅速、精確、流暢和嫻熟的身體運(yùn)動(dòng)能力。

鑒于物理學(xué)研究中需要進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作，在實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中，需要在物理學(xué)知識(shí)的指導(dǎo)下，按照一定順序和要求操作各種實(shí)驗(yàn)儀器和物品，本文討論的動(dòng)作技能集中于物理實(shí)驗(yàn)中所涉及的動(dòng)作技能，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的正確性和規(guī)范性。

1.2 動(dòng)作技能學(xué)習(xí)階段理論

費(fèi)茨和波斯納提出了經(jīng)典的動(dòng)作技能學(xué)習(xí)階段理論，將動(dòng)作技能學(xué)習(xí)的過(guò)程分為三個(gè)階段，如圖 1所示。

圖1 動(dòng)作技能學(xué)習(xí)的階段

認(rèn)知階段：在學(xué)習(xí)一種新的動(dòng)作技能初期，學(xué)習(xí)者通過(guò)指導(dǎo)者的言語(yǔ)講解或觀察別人的動(dòng)作示范，或從標(biāo)志每一個(gè)局部動(dòng)作的外部線索中，試圖理解任務(wù)及其要求。

聯(lián)系形成階段：在這一階段，練習(xí)者逐步掌握了一系列局部動(dòng)作，并開(kāi)始將這些動(dòng)作聯(lián)系起來(lái)，但是各個(gè)動(dòng)作結(jié)合得很不緊密。

自動(dòng)化階段：技能形成的最后階段是一長(zhǎng)串的動(dòng)作系列已聯(lián)合成一個(gè)有機(jī)的整體并已鞏固下來(lái)，各個(gè)動(dòng)作的相互協(xié)調(diào)似乎是自動(dòng)流出來(lái)的。

以上理論源于心理學(xué)，具體應(yīng)用到物理學(xué)科需要結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)的具體操作和過(guò)程。

2 動(dòng)作技能視角下新教材中有關(guān)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)與分析

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是高中物理實(shí)驗(yàn)中重要且常用的實(shí)驗(yàn)儀器，正確掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用這項(xiàng)動(dòng)作技能對(duì)于學(xué)生而言至關(guān)重要。教材作為課程內(nèi)容呈現(xiàn)的主要載體具有豐富的實(shí)驗(yàn)資源，幫助學(xué)生建構(gòu)物理知識(shí)，故選擇教材中有關(guān)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。

在動(dòng)作技能學(xué)習(xí)階段理論的指導(dǎo)下，首先統(tǒng)計(jì)教材中有關(guān)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和動(dòng)作技能學(xué)習(xí)階段的特點(diǎn)，對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，將每個(gè)實(shí)驗(yàn)歸類(lèi)到動(dòng)作技能形成的各個(gè)階段，接著對(duì)不同動(dòng)作技能學(xué)習(xí)階段的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行具體比較。

2.1 整套新教材有關(guān)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)和分析

首先，統(tǒng)計(jì)新人教版和新粵教版教材中有關(guān)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)，新人教版共有6個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用，新粵教版有4個(gè)實(shí)驗(yàn)，且兩者在必修二都只有1個(gè)實(shí)驗(yàn)，剩余的都在必修一；其次，根據(jù)教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和動(dòng)作技能學(xué)習(xí)階段的特點(diǎn)，對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，將其歸類(lèi)到動(dòng)作技能發(fā)展的各個(gè)階段。統(tǒng)計(jì)與分類(lèi)結(jié)果如表1所示。結(jié)合表1的數(shù)據(jù)，分析如下：

表1 新人教版和新粵教版中涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的實(shí)驗(yàn)所屬動(dòng)作技能學(xué)習(xí)階段統(tǒng)計(jì)

2.1.1 整體編排特點(diǎn)

新人教版和新粵教版有關(guān)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)在整體編排上都符合動(dòng)作技能學(xué)習(xí)階段的順序，都有助于學(xué)生按照正確的發(fā)展順序掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用。

2.1.2 新人教版教材的特點(diǎn)

新人教版有關(guān)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)在自動(dòng)化階段較新粵教版多2個(gè)，分別是“研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”和“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)次數(shù)較多能夠更好地促進(jìn)學(xué)生的有關(guān)動(dòng)作技能從聯(lián)系形成階段過(guò)渡到自動(dòng)化階段，更有助于學(xué)生掌握和鞏固打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用，同時(shí)體現(xiàn)人教版更加注重基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用。這啟發(fā)我們要讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作動(dòng)作技能達(dá)到自動(dòng)化階段，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)效果更佳。

2.1.3 新粵教版教材的特點(diǎn)

與新人教版不同，新粵教版在“研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”和“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中采用的速度測(cè)量工具為光電門(mén)，相較于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器而言屬于新型實(shí)驗(yàn)技術(shù)，體現(xiàn)粵教版提升學(xué)生信息素養(yǎng)的傾向。相對(duì)而言，新粵教版在基本儀器使用次數(shù)方面較新人教版偏少，可適當(dāng)補(bǔ)充課外實(shí)驗(yàn)以鞏固學(xué)生對(duì)基本儀器的使用。

2.2 例談動(dòng)作技能學(xué)習(xí)各階段實(shí)驗(yàn)的具體比較

2.2.1 認(rèn)知階段

在“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)版本的教材都對(duì)如何安裝和使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行了詳細(xì)的步驟講解（圖2、圖3），有利于學(xué)生在第一次學(xué)習(xí)時(shí)了解清楚打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的用法，形成相應(yīng)的動(dòng)作技能，故兩版教材在此實(shí)驗(yàn)所涉及的關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的動(dòng)作技能應(yīng)屬于認(rèn)知階段。

圖2 新人教版關(guān)于“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”實(shí)驗(yàn)

圖3 新粵教版關(guān)于“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”實(shí)驗(yàn)

相對(duì)而言，新粵教版教材先提出了三個(gè)關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用原理的疑問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生先思考清楚再進(jìn)行操作，且在實(shí)驗(yàn)最后給出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表。筆者認(rèn)為，對(duì)于動(dòng)作技能尚處于認(rèn)知階段的初學(xué)者而言，對(duì)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理和使用方法并不熟悉，應(yīng)當(dāng)在操作儀器前給予充分的引導(dǎo)，并且第一次操作時(shí)學(xué)生并不能注意過(guò)多細(xì)節(jié)，所以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表也可由教材直接給出，故新粵教版教材對(duì)于此實(shí)驗(yàn)的編寫(xiě)處理更佳。

2.2.2 聯(lián)系形成階段

在新人教版“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)以及新粵教版“測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)中，考慮到學(xué)生之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)兩次關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的實(shí)驗(yàn)，此時(shí)教材關(guān)于如何安裝和使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的步驟都簡(jiǎn)略概括，默認(rèn)學(xué)生已經(jīng)學(xué)會(huì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的初步使用，故把這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的動(dòng)作技能歸為聯(lián)系形成階段?；诖?，兩版教材都讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前思考實(shí)驗(yàn)原理和方法，篇幅都集中于如何基于實(shí)驗(yàn)原理和要求發(fā)揮打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的功能。

相對(duì)而言，新粵教版教材在實(shí)驗(yàn)操作后讓學(xué)生先自行設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表格，再給出樣表供學(xué)生比對(duì)。對(duì)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的動(dòng)作技能已經(jīng)處于聯(lián)系形成階段的學(xué)生而言，對(duì)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用較認(rèn)知階段更熟悉，可以考慮讓學(xué)生進(jìn)一步思考實(shí)驗(yàn)操作所需記錄的數(shù)據(jù)，因此，新粵教版教材對(duì)于此實(shí)驗(yàn)的編排更加符合動(dòng)作技能學(xué)習(xí)階段的特點(diǎn)。

2.2.3 自動(dòng)化階段

在新人教版和新粵教版“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)完全默認(rèn)學(xué)生已知如何利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄物體運(yùn)動(dòng)的信息，篇幅集中于如何根據(jù)紙帶來(lái)驗(yàn)證物體在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程保持機(jī)械能守恒，所以這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的動(dòng)作技能應(yīng)當(dāng)屬于自動(dòng)化階段。

相對(duì)而言，新粵教版教材中關(guān)于實(shí)驗(yàn)原理和步驟講解得較為詳細(xì)，新人教版教材中提出若干個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生思考。在自動(dòng)化階段，新人教版留給學(xué)生更多思考和操作空間的做法較為合適，有利于學(xué)生在自主思考和摸索的過(guò)程中進(jìn)一步發(fā)展動(dòng)作技能，同時(shí)提升探究能力。

3 基于動(dòng)作技能學(xué)習(xí)階段理論的新教材使用建議

教材為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)服務(wù)，合理使用教材能夠促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的提升，即能夠促進(jìn)學(xué)生發(fā)展有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作的動(dòng)作技能，根據(jù)上述的統(tǒng)計(jì)和分析，下面以提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作有關(guān)的動(dòng)作技能為目標(biāo)，對(duì)新教材的使用提出三點(diǎn)建議。

3.1 認(rèn)知階段，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)閱讀教材實(shí)驗(yàn)，并加強(qiáng)動(dòng)作示范

此階段教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的步驟詳細(xì)充分，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)閱讀教材實(shí)驗(yàn)，先從教材中學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟。除了教材實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)的內(nèi)容之外，教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合言語(yǔ)講解強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的動(dòng)作規(guī)范，以方便學(xué)生初步學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作有關(guān)的動(dòng)作技能，并且由于學(xué)生在初學(xué)實(shí)驗(yàn)操作時(shí)常出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，需要教師及時(shí)指出并進(jìn)行正確引導(dǎo)。如在學(xué)習(xí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用前，教師應(yīng)當(dāng)詳細(xì)介紹打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理，逐步親自示范使用方法，確保學(xué)生清楚打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用原理和方法之后再進(jìn)行操作，在學(xué)生操作的過(guò)程中教師需要及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤操作。

3.2 聯(lián)系形成階段，留足時(shí)間給學(xué)生參考教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作

此階段教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中關(guān)于實(shí)驗(yàn)儀器的操作步驟較前一階段簡(jiǎn)略，學(xué)生的動(dòng)作技能有所發(fā)展，但實(shí)驗(yàn)操作尚不連貫，需要教師在實(shí)驗(yàn)時(shí)留足時(shí)間讓學(xué)生回憶實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法，并引導(dǎo)學(xué)生參考教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生通過(guò)練習(xí)逐步提升動(dòng)作的銜接熟練程度。如學(xué)生學(xué)習(xí)“測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線”和“測(cè)量金屬絲電阻率”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)后，對(duì)于基本電路的連接、滑動(dòng)變阻器、電流表和電壓表的使用已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，再進(jìn)行“測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)，就可留足時(shí)間讓學(xué)生參考教材實(shí)驗(yàn)自行思考電路的設(shè)計(jì)和連接，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，以提升學(xué)生對(duì)于電路實(shí)驗(yàn)有關(guān)的動(dòng)作技能。

3.3 自動(dòng)化階段，基于教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行變式訓(xùn)練以深化動(dòng)作技能

此階段教材默認(rèn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作已非常熟練，所以在操作步驟方面言簡(jiǎn)意賅。此時(shí)，為了進(jìn)一步提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作動(dòng)作技能，就需要教師跳出教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本身，設(shè)計(jì)基于教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的變式實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以深化和活化學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作的認(rèn)識(shí)。如在自動(dòng)化階段，關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，可由教師設(shè)計(jì)或考慮讓學(xué)生思考如何利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做盡可能多的實(shí)驗(yàn)，如采用與書(shū)本不一樣的方法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律、測(cè)量斜面動(dòng)摩擦因數(shù)、驗(yàn)證或探究動(dòng)能定理、探究彈性勢(shì)能等；關(guān)于多用電表，可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生利用多用電表研究電學(xué)黑箱、檢查電路故障、或想辦法測(cè)量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)和電阻等。這樣學(xué)生關(guān)于操作使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或者多用電表的動(dòng)作技能就能進(jìn)一步精進(jìn)，并且能夠促進(jìn)動(dòng)作技能和智慧技能的深度結(jié)合。

實(shí)驗(yàn)操作涉及動(dòng)作技能，學(xué)生在關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的有關(guān)動(dòng)作技能方面足夠熟練，是確保實(shí)驗(yàn)操作正確無(wú)誤的條件之一，而教材實(shí)驗(yàn)是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作的重要指引。為了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作有關(guān)的動(dòng)作技能，教師要注意根據(jù)動(dòng)作技能學(xué)習(xí)階段理論合理處理教材，既要重視基本實(shí)驗(yàn)儀器的操作，引導(dǎo)學(xué)生打好扎實(shí)的基本實(shí)驗(yàn)功底，也要適時(shí)引入新型實(shí)驗(yàn)技術(shù)，開(kāi)闊學(xué)生的視野，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，最終使學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作有關(guān)的動(dòng)作技能逐步向自動(dòng)化階段發(fā)展，以促進(jìn)科學(xué)探究能力的提升。