物理实验操作能力的结构模型初探，本文主要内容关键词为：模型论文,物理实验论文,能力论文,结构论文,操作论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
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、方法和手段。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能力、物理实验思维能力、物理实验操作能力，是三种能力的综合。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操作都有一定的规范，操作过程要有时间要求，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， 不同于观察能力和思维能力，也不同于创造能力。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的定向阶段，也有不同的品质表现。因此，在物理教学中培养学生的实验操作能力，就是要在学生大脑中不断塑造和完善操作能力的元素集合，逐步形成完整而合理的结构。
图1 实验操作能力的结构模型
2.模型的特点
物理实验操作能力的结构模型具有如下特点。
（1）整体性。 即该模型指出了物理实验操作能力是由操作能力的品质、操作能力的形成阶段和操作过程有规则、有秩序地构成一个相互作用、相互制约、相互促进、共同发展的有机整体。因此，测量操作能力时必须同时考虑这三个方面的因素。
（2）静态性与动态性的统一。 该模型在某一特定的时期或阶段是相对稳定的，但也随着智力、非智力等外界因素的影响而按一定的规律发展变化。在变化过程中，整个结构的形式保持不变，变化和发展的只是具体内容。
（3）自调性。该结构模型内部各成分为达到平衡， 产生了依靠其内部规律而进行的自我调节。
3.在各操作能力品质中，学生应达到的主要指标
在物理实验操作中，操作能力品质又与操作能力的形成阶段和操作过程发生相互作用和相互渗透，使其具有外显表现，我们认为在物理实验操作能力的各操作能力品质中学生应该达到的主要指标如下。
（1）深刻性。深刻性表现在①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；②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；③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，了解它的量度范围和精密度；④对使用过的仪器，能正确装配和进行预备性调整；能按规程正确启动且能正确操作仪器；⑤能获得必要的数据资料并记录下来，进行分析；⑥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。
（2）灵活性。表现在①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；②针对某一个问题，设计出多种实验方案；③善于对方案的可靠性做出正确的评估；④如果再做曾经做过的实验，能对所需器材进行正确选取；⑤对学习、使用过的仪器，能根据仪器的特点和性能灵活地进行装配、调试、操作；且对已经学习过的仪器的操作技巧，能迁移到新学仪器的操作中；⑥实验中，善于对实验进行合理的组合和安排，善于对所用仪器进行恰当的布局，使之便于操作，且能从不同的角度思考和分析所观察的现象，并能够观察现象的动态特征。
（3）敏捷性。 敏捷性表现在①能熟练操作基本的实验仪器和工具，如天平、改锥等；②操作中动作连贯、配合自然、动作协调；③在观察过程中，对各种现象，特别是偶然现象，能够及时地做出反应；④能够熟练、正确地完成现象和数据的观察及记录；⑤实验中，在某一个过程结束后，能及时地做出观察报告（口头或书面）；⑥实验的一个阶段或整个实验完成后，能够及时、正确地进行数据的处理，写出实验报告，得出结论。
（4）批判性。批判性表现在①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；②善于灵活地对所观察的现象进行分解和合成；③能用动作防止突发性的事故；④进行观察时，能排除其他各种无关因素的干扰，集中注意力进行观察；⑤在实验的全过程中，保持质疑，重视反思和总结，能及时地检查、评价、调节实验过程；⑥对一般常见故障能自己排除；⑦能根据需要及时修改实验方案，使实验顺利进行；⑧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。
（5）独创性。表现在①对未做过的实验，能够根据问题的需要， 独立设计实验方案或根据已有的实验方案，独立选择实验设备；②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）；③能根据实验要求在实验过程中获取所需数据，且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；④善于探索发现新颖、独特的操作技巧和操作方法；⑤实验中，善于选择新颖、独特、有效的方法和思路；⑥能够独立实施探索性实验和设计性实验的设计方案；⑦在教师的指导下，能制作出有特色的科技作品。
所以，中学生物理实验能力的品质的得分为各主要指标得分的平均值。这样我们就可以通过考查学生实验能力的各主要指标，而得出学生实验操作能力的分数，通过他们的得分可以判断学生实验操作能力的高低。