物理实验操作能力的结构模型初探

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1、物理实验操作能力的结构模型初探物理实验及其教学是中学物理教学的重要组成部分，它既是物理教学的重要基础，也是物理教学的重要内容、方法的手段。培养和发展学生的物理能力（主要包括：观察实验能力、思维能力、分析和解决物理问题的能力）是物理教育的重要目标之一。物理实验过程包含着观察、操作和思维三种相互影响和相互交叉的心理活动。观察主要表现在操作过程中；操作主要表现在完成和实践实验设计的过程中；思维主要表现在设计、观察言观色和分析实验现象，分析实验数据的过程中。因此，物理实验能力应涉及物理实验观察言观色能力、物理实验思维能力、物理实验操作能力，是三种能力的

2、综合。而实验操作能力则是物理实验能力的核心部分。    一、物理实验操作能力的界定    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的能力。它具有以下主要特点。    （1）操作知识和操作技能有机结合。物理实验操作能力离不开物理知识和实验操作技能，物理知识匮乏，物理实验操作就无从谈起，而实验操作技能缺乏，也无法实现物理操作。    （2）以一定的物质形式的客体作为动作对象，如操作仪器，使用工具等。    （3）活动具有

3、外显性，操作过程可以看得见。    （4）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。    （5）活动方式具有精确性、定时性、协调性和稳定性。每个实验步骤或每个仪器的器械作都有一定的规范，操作过程要有时间要还应，执行操作时动作要配合得体、协调，要适应实验条件的变化。    （6）物理实验操作是属于细微型、断续型的操作，一般需要借助物理实验装置。    二、物理实验操作能力的结构模型    在考虑物理实验操作能力的结构时，应注意如下几个方面。    （1）物理实验操作能力具有它自身的特点，不同于观察能力的思维能力，也不同于创造

4、能力。有了正确的实验原理、良好的实验设计和良好的实验仪器，也不一定能顺利完成实验操作过程。    (2)物理实验操作能力的心理结构与其他操作能力的心理结构基本相同，只是表现形式不同。操作物理实验，与运动员完成操作动作和飞行员、汽车司机操作飞机或汽车具有共同的心理规律和特点，只是操作的对象和所得到的结果不同。    (3)实验操作能力是一种能力，它的组成要素中不应该包括非智力因素，但非智力因素对操作能力的影响是不可忽视的，同时，操作能力的培养也有助于非智力因素的培养。    (4)操作能力与智力是个体心理能力的两个不同的方面，它们相互联系、相互区

5、分、相互作用、共同发展，从本质上说它们都具有深刻性、灵活性、批判性、敏捷性、独创性等品质，只是为了研究问题的方便才加以区分的。在学生操作实验的整个过程中，操作能力、智力、非智力等因素共同发挥作用，才使实验过程得以顺利进行。    (5)实验操作能力以科学知识和操作技能为基础，虽然操作能力与知识不同，但操作离不开知识，知识的掌握促进操作能力的提高，操作能力的发展反过来又为知识的掌握提供手段    (6)物理操作能力的结构应反映其活动方式的精确性、定时性、协调性和稳定性，并且具有发展性，是静态结构与动态结构的统一。当分析操作能力的组成要素时，可将操

6、作能力的结构看成是静态的。当研究其发展及其内在联系时，这个结构应视为是动态的。动态性是操作能力的精髓，首先，动态性表现为操作能力的结构是主体与客体交互作用的结果，其次，动态性表现为操作能力的结构是主体在物理知识学习、物理问题解决和操作活动中逐步形成、发展和完善的，发展性是其最重要的特点。因此，物理实验操作能力与其他操作技能一样，也可分为几个阶段，即操作的定向阶段、模仿阶段、整合阶段和操作的熟练阶段。    (7)操作能力的结构应反映操作能力的主要方面，应具有可操作性，应能指导操作能力的测量、发展研究及其培养    (8)物理实验操作能力的结构还

7、应反映物理实验操作的过程，即装置的选取与组装、仪器设备的操作，以达到物理知识的学习和物理问题解决的目的。    1．物理实验操作能力的结构模型    我们试图建立物理实验操作能力的结构模型，如图1所示。该模型由三个维度组成，分别是操作能力的品质、操作能力的阶段和操作的过程。每个维度有不同的因子，操作能力的品质因子包括：深刻性、灵活性、批判性、敏捷性、独创性；操作能力的阶段因子包括：操作定向、操作模仿、操作整合、操作熟练；操作过程的因子包括：装置的选取与组装、仪器设备的操作、物理知识的学习、物理问题的解决。考虑到这13个因子的不同组合，形成80种

8、不同的元素，每一个元素代表一个基本的操作能力单元，例如在实验装置的选取与组装方面，学生也有定向、模仿、整合、熟练的不同阶段，即使在实验装置的选取与组装