理论教育 基于核心素养探究:培养学生物理实践能力

基于核心素养探究:培养学生物理实践能力

时间:2023-08-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:心理学研究表明,学生的内部动机较外部动机来说更为稳定和持久,对于增强学生实践能力的效果更好。促进学生物理实践内部动机的生成是提高实践动机的关键,也是培养学生物理实践能力的有效措施。再次,教师要培养学生全面细致观察的习惯。

基于核心素养探究:培养学生物理实践能力

一、激发学生的物理实践动机

实践动机是个体产生并维持某种实践活动的“推动者”。根据动机的来源,可将其分为内部动机和外部动机。内部动机也称内部激励,指个体对活动本身感兴趣或能产生愉悦的体验而形成的动机,该动机源于个体内部而非依赖于外在的某种力量;外部动机也称外部激励,指个体进行某项活动是为了获得一定的外在回报,这种动机源于个体外部,且常常会削弱个体的内部动机。内外动机各有特点,事实上,人大多数的行为活动都不是内部动机或外部动机单独起作用,而是二者相互协调、相互补充、共同作用的结果。

(一)促进学生物理实践内部动机的生成

笔者通过之前的物理实践动机调查发现,学生的心理需求多种多样,有的是希望通过参与实践活动获得知识、提高能力,从而达到自我实现的目的,有的则是希望通过完成实践任务获得教师、家长的认可和嘉奖,还有的是出于逃避责难、不想丢脸等心理。心理学研究表明,学生的内部动机较外部动机来说更为稳定和持久,对于增强学生实践能力的效果更好。促进学生物理实践内部动机的生成是提高实践动机的关键,也是培养学生物理实践能力的有效措施。学生的个性心理导致他们的内部实践动机各不相同,且学生的兴趣爱好有限,所以内部动机也是有限的。因此,在物理教学中,教师应尽可能地尊重学生的需求,使学生对物理实践活动感兴趣,提高学生对实践重要意义的认识,促进学生内部实践动机的生成。此外,教师还可以通过外部刺激来激励学生参与实践活动,并适时地引导学生将外部动机提高为内部动机。

(二)从生活中寻找激发学生物理实践动机的诱因条件

强调学生内部动机的重要性,也并不是否定和排斥外部动机的作用。内部动机虽然稳定持久,但却不容易产生。对于那些不足以引起学生实践兴趣的活动,可以首先利用外部力量给予强化,而后再适时激发学生的内部动机。因此,物理教师应该善于创造激发学生物理实践动机的各种诱因情境,以间接地培养学生的实践动机。生活是物理知识的一大来源,物理实践活动本身也应贴近我们的日常生活。物理教师要能够从生活中甄选出激发学生物理实践动机的条件,开展学生经过自身努力可以完成的且具有潜在解决意义的物理实践活动。

(三)利用成功的体验激发学生的物理实践兴趣

兴趣基于精神上的需要,是个体对某个事物、某项活动有需要而产生的一种积极的情绪,是一种较为持久稳定的心理倾向。有些兴趣是与生俱来的,有些则是后天培养的,人对某个事物、某项活动产生了兴趣,就会积极地去接近、去观察、去参与。学生的物理实践兴趣直接指向物理问题的解决和物理实践能力的培养,它是在成功的实践活动中慢慢培养起来的。因此,物理教师在组织实践活动时,一定要注意实践的趣味性、针对性与适中性,让学生在活动中体会到物理的乐趣,体验到成功的喜悦,促使学生为了获得进一步的成功而更加努力,从而激发学生的物理实践兴趣,增强学生实践的主动性,提高学生的物理实践能力。

(四)通过主体参与提高学生的物理实践意识

意识是行动的灵魂,实践意识是个体进行实践活动的出发点和内驱力。只有意识到了自身的需要或问题解决的需要,个体才会有实践性行为的产生。大部分学生的性格特点还是活泼好动,他们有亲身实践、主动探究的意愿,期望成为实践的主体、获得实践的自主权。因此,在物理教学中,我们物理教师要改变固有的教学观念,给予学生更多自由发挥的时间和空间,组织并鼓励学生积极参加物理实践活动,以唤起学生的实践意识。学生实践意识的提高有利于增强他们对实践活动意义的认识,形成积极主动的实践态度,从而激发出他们的实践动机。

二、物理观察和观测能力的培养

科学的学习通常从观察入手,观察能力是培养学生实践能力的基础。什么是观察?所谓观察,就是用眼睛去看。我们要远“观”近“察”,事事留心,时时注意,并养成一种习惯。观察对于思维和认知正处于发展阶段的中学生来说尤为重要。观测比观察则更近一步,所谓观测,是指对某种现象进行观察和测定。物理学是十分严谨的学科,强调事实与数据。因此,学生必须具备进行科学观测的能力。并且,观察与观测是学生对物理现象获得感性认识的源泉,是掌握物理研究方法的基础,同时也是学生学习物理知识的重要手段。但是,通过调查笔者发现当前学生在观察的目的性、细致性和全面性方面有所欠缺,且对物理观察与观测的方法缺乏系统性的学习。所以,在日常教学中,教师应有意识地指导学生学会观察,提高学生观察的品质,重视传授学生观察与观测的方法,并且多给学生创造观察与观测的机会,在实践中培养学生物理观察与观测的能力。

(一)指导学生学会科学地观察

在学生进行观察时,首先,教师要指导他们明确观察的目的,抓住观察的重点。只有目的明确、重点突出才能用敏锐的眼光捕捉到重点内容,才能不被假象所迷惑,才能不至于产生视而不见的现象。其次,教师要教会他们观察的程序。即先确定观察对象,再明确观察内容,制订观察步骤,最后选取观察方法,进行观察。教师应指导学生做到观而有“法”,察而有“序”,培养学生观察的目的性、条理性。再次,教师要培养学生全面细致观察的习惯。所谓全面观察,就是要观察事物发展的全过程,观察构成事物的各部分以及各事物之间的相互联系。所谓细致观察,就是观察要深入、彻底,抓住特征而入木三分。为了做到全面细致地观察,必须调动学生多种感官同时参与,培养学生良好的观察习惯。最后,在指导学生观察时,教师要注重启发学生提出疑问,允许学生充分发挥想象和联想,培养学生的求异思维和创新精神。此外,培养学生的观察意识是培养学生观察能力的前提,学生具备了自觉的观察意识就能从身边事物上不断积累丰富的观察经验,从而潜移默化地培养自身的观察能力。因此,在学习和生活中,教师、家长应有意识地为学生创造观察的环境和机会,并向他们提出明确的观察任务,引导学生科学地进行观察,培养学生持续且全面观察的意识。

(二)教授学生观察与观测的方法

要使学生的观察观测能力真正得到发展,就必须教给学生科学的观察观测方法,使学生掌握正确的观察观测技能。物理学科的观察观测方法有很多,主要分为以下几种:对物体外部特征或某种物理现象外部表现的观察;对物体内部特征或某种物理现象内部反应的观察;对物体或某种物理现象的动态发展和功能品质的观察与观测,观察观测事物的发展变化规律等。其中,有三种最常用的观察法需要学生重点掌握:系统观察法、对比观察法和归纳观察法。系统观察法是一种逐步有序进行观察的方法,适用于受多种因素影响的物理现象或过程,即为了弄清各个因素对于物理现象或过程的影响,需要保持其他因素不变只改变一个因素,从而观察该因素对于事物的影响。对比观察法是通过异部对比、异物对比、前后对比等观察方法掌握事物变化特点,判断哪些因素起到引起变化或支配变化的作用。归纳观察法通常用在变化因素较多且需要总结归纳出一般规律的研究中,即通过对多个个别现象的观察,总结归纳出该类现象的一般规律。此外,在物理实验教学中,教师还要重视学生对于所学物理仪器测量方法的掌握情况,力求使学生做到科学、细致、有条理地观测。

(三)多为学生提供观察与观测的机会

物理观察与观测属于能力范畴,它的形成和发展离不开实践活动。因此,要想提高学生的观察与观测能力,就要尽可能多地为学生提供观察与观测的机会。学校教育作为培养学生能力的主要途径之一,要增加学生实践活动的次数,多设置一些实验课、实践课,让学生有机会多动手、多观察。另外,学校可以设置开放实验室作为学生课下的实践基地。对于在课堂中没有观察清楚的物理现象,或是希望新学到的物理知识得到验证,学生都可以到开放实验室进行实践,这大大增加了学生观察与观测的机会。此外,教师还可以结合教学内容向学生提出一些在生活中的观察任务。这些观察任务应涉及学生生活中常见的物理现象,且可以由学生自己独立进行观察,进而培养学生的观察意识及观察观测能力。

三、物理实验操作能力的培养

物理学是一门实验学科,在不断发展的过程中,实验起着极其重要的作用。所有物理概念和规律的建立、发展都是通过实验来完成的,所有假设理论也都需要实验来验证。而就学生而言,物理实验是他们学习、了解物理世界的重要手段,也是他们获取知识、发展能力的一个主战地。因此,我们要十分重视对学生物理实验能力的培养。实验操作能力是实验能力最基本的体现,而调查显示,当前学生在物理实验操作能力方面表现得最差,主要表现为物理实验操作技能生疏,实验操作的技巧性、条理性差等。所以,教师在教学中应注重对学生进行物理实验操作技能的训练,努力提高实验课的质量,并尝试开辟“第二课堂”,为学生提供更多的发展空间。

(一)注重实验操作技能的训练

实验操作能力的培养起始于基本的实验操作技能,没有娴熟的实验操作技能和良好的实验素养,就无法进行一切科学实验,物理学科亦然。因此,物理教师在平时的实验教学中,要特别注重对学生实验操作技能的训练。首先,教师要让学生接触所有基本的物理实验仪器、模型、设备等,了解各种仪器设备的原理和正确使用方法,从理论上强化培养学生物理实验操作能力的意识,为他们今后顺利开展实验操作技能的训练打下良好的基础。其次,教师要让学生都能独立进行基本的物理实验操作。对学生操作技能的训练应分为四个步骤:原理讲解、操作示范、学生练习、巩固提高。实验总是有目的进行的,讲清原理才能让学生真正了解实验操作的目的,有助于学生对于操作过程的理解和记忆。教师的示范操作必须规范,因为教师的示范是学生进行独立操作的依据。实验操作能力的培养过程是将理论与实践相结合的过程,所以学生的练习至关重要。教师可以将动手能力强的学生和动手能力稍差的学生编为一组,从而提高实验课的效果,促进学生实验操作能力的发展。所谓熟能生巧,学生对实验操作技能的熟练掌握也不是一蹴而就的,需要一个循序渐进、巩固提高的过程。

(二)提高物理实验课的质量

首先,为提高物理实验课的质量,教师应按照课程标准的要求,制订学期实验课计划和每节实验课的具体计划。其中包括实验目的、实验原理、实验内容、实验仪器、实验步骤、实验基本技能训练要点等。实验课前,物理教师应指导学生做好课前预习,将实验报告中的预习部分认真完成,培养学生形成良好的预习习惯。其次,为了提高学生的物理实验操作能力,教师可以让学生上前参与演示实验的操作。学生有操作错误的地方,教师可以及时纠正;对于普遍易错的操作,教师可以当堂与学生进行讨论,强化记忆。这不仅增加了学生实验操作的机会,而且加深了学生对于正确操作的印象。最后,教师要认真做好实验课的指导工作。虽然学生是学习的主体,但也不能将实验课完全交由学生,教师的指导作用至关重要。教师要以发挥学生的主观能动性为重点对学生进行实验指导,注重指导的科学性和有效性。并且,教师的干预要讲究时机和技巧:过早,会使学生错失原本可以自主发现的机会;过晚,会导致学生产生无助感。前后两种情况都可能降低学生对科学探究的兴趣,所以教师必须努力做到适时、适度、必要、有效地进行指导。

(三)开辟物理“第二课堂”

第二课堂是相对于课堂教学而言的,如果将课程标准要求的在规定教学时间内必须完成的课堂教学活动称为“第一课堂”,那么“第二课堂”指的就是在第一课堂以外的且与第一课堂内容相关的教学活动。课堂教学的弊端是难以满足每个学生的个性差异,难以发挥学生的主观能动性,由于时间等因素的限制给予学生实践的机会很少,难以将理论与实践相结合,不利于发展学生的能力。而第二课堂就能有效弥补这些不足,通过第二课堂可以开展各种寓教于乐的文体活动、科技活动、制作活动等,借以开发学生的智力,培养学生各方面的能力,真正达到素质教育的目的。教师要开辟物理第二课堂,为学生提供课堂教学中得不到的动手机会,鼓励学生亲自动手去感受课本中的物理知识,培养学生的实验操作能力、观察能力、分析和解决问题的能力等。

四、物理表达能力的培养(www.daowen.com)

笔者通过实地观察发现,现在的学生普遍存在物理表达能力差的现象,且普遍存在以下问题:稍长一点的科技文章就读不懂,信息获取能力差;对于物理学的概念、规律、现象、过程等表述不清,不会运用简明扼要的物理语言进行准确描述;对物理公式的推导不能独立并正确地完成;物理习题的解答格式不规范,欠缺必要的文字说明等。而准确的物理表达能力是物理思维过程的外在表现,学生物理表达能力差,表明学生的物理思维也是不清晰的。因此,对于学生物理表达能力的培养和提高是十分重要的,既包括口语表达能力,又包括书面表达能力。

(一)加强阅读练习,注重模仿训练

加强学生对于物理教材及相关书籍的阅读练习,培养学生的阅读能力。物理书籍是物理概念、规律、现象、过程的表达范本,培养学生的物理表达能力可以从阅读物理教材及相关书籍开始。教师发挥指导作用,指导学生进行有目的的阅读,使学生从中模仿规范的物理表达方式、方法,理解并准确记忆物理概念,掌握物理专业术语及符号。此外,物理教材包括大量的物理习题,有判断题、计算题、论述题等,其中,论述题往往没有统一的解答模式,答案也可能是千变万化的,但始终离不开物理概念、规律的运用。教师应充分发挥这些练习题的潜在功能,不只巩固学生所学的理论知识,还可以在练习的过程中有意识地培养学生的物理表达能力。

(二)随堂提问、小组讨论,培养口头表达能力

课堂应成为学生锻炼表达能力的最佳场所。在物理课堂教学中,教师应抓住锻炼学生语言表达能力的契机,依据教学内容适时地提出启发性问题,通过回答提问锻炼学生的口语表达能力。在交流的过程中,教师不仅要关注学生的答案正确与否,还要关注学生口头表达能力的形成和发展。并且要注意因材施教,向不同程度的学生提出不同难度的问题,使每个学生都能得到锻炼的机会。小组讨论活动,给了学生自我表达、自我表现的机会,既锻炼了学生的表达能力,又能够促进学生之间思想的交流。此外,教师应鼓励学生大胆提问,提问的过程是思维的反映,因此提问也是锻炼学生口头表达能力的一种有效方法。

(三)布置作业、实验报告,培养书面表达能力

物理的语言表达有其自身的学科特点,它能用文字语言、符号语言甚至图形语言来表达概念、规律、现象和过程。指导学生完成物理作业,填写物理实验报告,是锻炼学生书面表达能力的很好机会。符号语言是物理习题中常见的物理语言,主要体现在物理公式上。对于作业的指导,教师不单单要关注答案的对错,更应该注重学生的解题规范性,强调必要的文字说明、公式推导、验算过程以及数值和单位等。教师要充分利用学生手中的实验报告手册,在学生实验前指导学生完成实验预习,让学生填写相应的预习报告。实验中,教师要指导学生科学、有效地记录实验数据。实验完成后,教师要指导学生根据实验记录和实验体会及时填写实验报告。物理习题和实验报告中的这些符号语言、文字语言、图形语言都是物理表达的主体,因此也应成为教师培养学生物理表达能力的关键所在。

(四)组织物理写作,培养综合表达能力

“物理写作”是一种有关物理问题的书面表达形式。物理学是一门研究自然现象、揭示自然规律的学科,在社会生产生活中有着广泛的应用。因此,学生进行物理写作有着广泛的素材来源。教师应鼓励并组织学生撰写学后感、小论文等。在学习物理知识的过程中,学生会不断体会到物理世界的玄妙、物理学家独特的研究思路和伟大的探索精神,将这些与学生自身和生活实际相联系,定会使学生产生很多感想,实时指导学生将这些以文字表达的形式记录下来,不仅加深了学生对于物理概念、规律的理解,也促进了学生将理论知识与生活实际相结合,同时锻炼了学生的物理综合表达能力。

五、物理实际问题分析与解决能力的培养

物理问题是推动物理学发展的动力,培养学生分析与解决物理问题的能力是中学物理教学的一项重要目标。对学生分析与解决物理实际问题能力方面的调查暴露出了两个突出问题:学生运用物理知识分析、解决实际问题的能力较差,且缺乏分析与解决问题的主动性。而许多教师认为培养学生这方面的能力有一定的困难,因而选择通过“题海战术”来解决这一困难,并且将解答物理题目难度的高低作为评判学生解决问题能力的标准,这种做法不但收效甚微,还违背了物理学的本质意义。要解决这些问题,首先应该纠正教师的观念,使教师从学生自身出发,从物理教育实际出发,培养学生分析和解决物理问题的能力。

(一)激发分析与解决问题的主动性

在分析与解决问题能力的培养中,学生的态度很重要,缺乏积极性、主动性的学习过程是无法顺利进行下去的。因此,在物理教学过程中,激发学生分析与解决问题的主动性是提高学生能力的首要任务。要想培养学生分析与解决问题的积极性,教师就要注重学生的情感体验,创设新颖有效的问题情境,设计针对性强、难度适中的物理题目,并组织指导学生成功解决这些问题,让学生在收获知识的同时体会到成功的喜悦。如果学生在解决问题的过程中失败了,教师应及时帮助学生进行合理的归因分析,避免学生因产生消极的情绪而放弃努力、停滞不前。此外,教师平时应注意引导学生进行积极的归因训练,使学生将消极的归因转为积极的归因,这也是提高学生分析解决问题主动性的有效途径之一。

(二)教授学生物理问题解决策略

由于学生自身的主观因素及教师、教学条件等客观因素的影响,学生物理问题解决能力的培养确实存在一定的困难。很多教师知道培养学生能力的重要性但总是不知如何入手。笔者认为,“授之以鱼不如授之以渔”,教师不能盲目地强调练习的量,而应该用更多的时间去教会学生问题解决的策略。能够找到恰当的策略是问题解决的关键,从根本上来说,物理问题解决的过程就是通过合理策略的选取与运用,将问题的初始状态与目标状态不断拉近的过程。对于不同的物理问题需要采用不同的解决策略,常用到的有模式识别策略、结合关联策略、问题转化策略、双向推理策略、逻辑推理策略等。此外,教师还要让学生熟悉物理问题解决的一般过程和各个环节的具体操作,让学生面对问题时知道如何入手,不至于手忙脚乱。学生物理问题解决能力的培养不是一蹴而就的,需要教师在教学过程中结合实际问题逐渐渗透给学生,以使学生达到熟练掌握的程度。

(三)锻炼解决开放性物理问题的能力

在传统的物理教学中,教师为学生设计的题目大多是从书中借鉴来的结构良好的封闭式问题,很多采用的是虚构的、现实并不存在的情境。封闭式问题具有完备的条件,要求学生通过严密的推理得到唯一的答案。由于封闭式问题具有解答方便、节约时间和精力、解答结果便于批改等特点,所以我们的传统教学多采用封闭式问题来考查学生的学习效果。不可否认,封闭式问题在传统的物理教学中有着独特的地位和作用。但是封闭式问题的优点同时也是它的缺点,由于明确的指向性,它限制了学生的思维,不利于培养学生的实践能力。相较于封闭式问题来说,开放性问题没有那么明确的指向性,这使得学生思考的空间可以更加广阔,思维活动的自由度也可以更大。新课程标准强调物理课程要与学生生活和现代社会发展、科技发展相联系,那么教师就可以有意识地创设物理情境,设计集知识、能力、实践背景为一体的开放性物理问题,让学生产生浓厚的探究兴趣且体会到物理在现实生活中的广泛应用,这有利于强化其实践意识,提高其分析和解决问题的能力。

六、初步进行物理科研能力的培养

学生的物理研究活动主要还是以模仿为主,学生通过模仿经历科学工作者的研究过程,体验科学研究的乐趣,领悟科学研究的精神,学习科学研究的方法。物理科研能力对于学生来说是一种高级能力,要以前面几种能力为基础。物理科研能力强调学生的创新精神、实践能力,是学生主动获取知识的能力。调查显示,学生进行基础物理科学研究的能力较差,部分学生不能根据题目要求选取合适的科学研究方法,在实验方案设计、实验误差考量以及实践意识等方面的表现不好。因此,物理教师在教学中应注重锻炼学生独立完成实验任务的能力,培养学生在物理学习中的分析能力和探索精神。同时,对学生科研能力的培养也体现了新课程标准和素质教育的要求,有利于学生今后的更好发展。

(一)锻炼学生独立完成实验任务的能力

能否独立准确地完成实验任务,是衡量学生基础物理科研能力的一项基本标准。当前,很多学生所表现出的学习态度非常不积极,他们不愿甚至不敢自己动手完成任务,在进行实验的过程中依赖性较强。为了培养学生进行物理科研的基本能力,教师应有意识地锻炼学生自己独立完成物理实验任务,要创设条件并严格要求学生独立动手进行实验。首先,学生要明确实验目的、实验原理,之后自己设计实验步骤、实验数据记录表,自己选择实验仪器并安装调试,自己完成实验的所有步骤及数据处理、误差分析等。此外,教师还要注意教会学生排查一些简单的实验故障。

(二)对实验误差进行初步定性分析的能力

实验贯穿于物理教学的始终,是物理教学的重要方法和必要手段。物理实验追求的是实验的测量值与真实值的尽可能接近,因为实验误差是不可能被完全消除的。从误差的来源看,可以分为系统误差和偶然误差。由于实验误差的分析比较复杂,且具有不确定性,所以中学阶段并不要求学生对误差进行定量分析,但根据实验设备、实验方案、实验环境等各种因素进行定性的误差分析还是很有必要的,这将有利于学生顺利进行物理实验研究。例如,在进行“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时,学生要能够考虑到非理想电压表、电流表的内阻给电路带来的影响,测量读数或描点作图带来的误差等。

(三)开展探究式教学和探究性实验

相比于传统的教学方式,探究式教学有其独特的优势及发展空间。物理探究式教学是指学生在教师的指导下,从学习或生活中选取研究课题,用类似科学研究的方式主动获取知识、应用知识、解决问题的教学过程。探究式教学具有自主性、实践性、开放性、探究性。探究内容的难度可以略高于课本知识,但要富有趣味性和创造性,无论学生探究的程度如何、结果如何,都要看到它的价值所在,因为探究的过程和方法才是最重要的,它们更能体现学生的个性特长,锻炼学生初步进行物理科研的基本能力。素质教育强调物理教学中的探究性,笔者建议多设计探究性实验,开阔学生的思维,开发学生的能力,让学生亲身体会知识的形成过程,培养学生的探索精神和基础科研能力。

此外,在“物理信息收集与处理能力”“物理读图与制图能力”这两方面,虽然学生的表现较好,但距理想目标还有一定的距离,我们物理教师还是要引起注意,在巩固强化的同时进一步使其得到提高。

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