學生動手體驗論文

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摘要：“建構式學習環境與中學科學教育研究”課題是在中央教育科學研究所“九五”重點課題“中學物理教育改革研究”的基礎上開展的．該課題于2002年3月被審定為教育部“十五”重點課題。“建構式學習環境與學具研究”是該課題的子課題，我校課題組已于2002年9月開展以實驗教材為主的該課題研究．“改變課程實施過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀，倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，…”是基礎教育課程改革的目標之一。本文試從學生動手實驗這一課堂教學環節的重要性、具體做法等進行一些探討。

關鍵詞：新課程探究動手體驗

一、學生動手實驗的重要性

1、學生動手實驗是是物理教學的學科要求

物理學是一門實驗科學。在當前的物理教學中，普遍存在著這樣一種教學模式：“教師的理論講授（也做少量的演示實驗）+學生的大量筆頭練習”，實驗是極其薄弱的環節。這種狀況將影響學生的知識能力結構和非智力因素的發展。在物理教學中，通過學生動手實驗，更接近人類認識客觀規律的過程，使學生對物理事實獲得具體的、明確的認識，理解概念和規律，培養學生的觀察和實驗能力，從而逐步掌握物理學習和研究的基本方法，即“學會學習”。同時，學生動手實驗對培養實事求是的科學態度，具有不可代替的重要作用。

2、學生動手實驗更好地體現“以學生為中心”的現代教學法之總特征

正如《學會關心：21世紀的教育》報告中指出：“學習越來越應當成為學習者主動和由學習者推動的過程．”因此，給每個學生提供動手、動腦、表現及成功的機會，充分發揮學生的主體作用，是初中物理教改的關鍵．學生的學習主要集中在課堂，因此，教學中強調學生的主體參與意識，培養學生主體參與能力，發展師生的雙邊活動，是新世紀教育的要求．動手實驗是教學中發揮學生主體作用和教師主導作用的最好途徑．豐富的動手實驗為課堂教學提供了真實物理環境，為學生進行實驗探究提供了機會。

3、學生動手實驗是獲取情感體驗的重要過程

探究活動是一個主動學習的過程，而這個過程強調直接體驗。動手實驗是有利于形成學生對知識主動探求并重視解決實際問題的積極的學習方式。當代瑞士心理學家皮亞杰根據他的研究，提出“知識源于行動”和“認識發生了主、客體之間的相互作用”的觀點，他認為學生的學習必須是一個主動的過程，只有學生自我發現的東西，才能積極地被同化。他還強調“活動法教學”，認為讓學生在活動中學習是學生教育的最高原則，只有學生自己具體地和自發地參與各種活動才能形成他自己的假設，并給予相對合理的證實或否定，才能獲得真實的知識。而學生動手正是一個主動學習的活動過程。

新課程特別強調重視學生情感體驗。列寧說：“沒有人的情感，就從來沒有，也不可能有人對真理的追求”。在動手實驗中，學生的心理變化經歷了：思啟趣激——感受體驗——領悟升華的過程，最關鍵的是學生必須借助體驗來達到領悟升華。經歷從認識到自己心理品質的現實，到出現改善、完善它的愿望，再到改善、完善的方法探討，最后到實踐運用后的喜悅的多次的思維、情感的沖突與碰撞，學生的知才真、情才深、意才堅。一切停留在情感體驗之外的知識是死知識、假知識。例如，在《電路》教學中，有時我們一直諄諄告誡學生，不能用導線把電源兩極直接連接起來以免短路，但是對剛學電學而對這樣一個我們很想讓學生謹記、明白的問題，學生并沒有體驗，如果一味用強調和紀律來約束學生想嘗試一下的好奇心，結果無非是：要么這種來之不易的好奇心不得不被壓抑、消退，長此以往，學生不再對新鮮事物感到驚奇，成為感情淡漠、體驗荒蕪、缺乏內心敏感性的“單向度”的“現代機器人”；要么越禁忌越好奇，越好奇越想試，就象我幾年前看到的一個學生在做照明電路實驗時，把導線兩端悄悄插入電源插孔的驚嚇一幕，而其實，這位學生并不是真的想破壞。因此，我在教學中，索性打破常規，讓每位學生用銅絲短路自備的干電池，感受銅絲發熱，一方面，學生體驗到短路的特征、危害和正確操作的重要，另一方面雖然浪費了一節電池，卻讓學生也“肉痛”了一下，教師這時愛護公物的教育相信也會更有說服力。

二、努力多創設學生動手實驗和探究的機會

我國中學物理實驗教學的現狀是學生動手的機會太少。正如揚振寧教授所說：“中國人沒有天生不會動手的問題，事實上給了機會是很會動手的”。因此，針對實際情況，我們采取了以下做法。

1、將一些演示實驗改成學生動手實驗

演示實驗是教師為學生提供感性認識材料的過程，不少演示實驗學生沒法看得很清楚，尤其是它無法代替學生自己的親歷性的動手活動，教學中我們嘗試了將演示實驗改為學生的動手實驗，收到較好的效果。例如，在初中《光的反射》中我們用激光筆、購買的電筒和采制的鏡子、花紋玻璃等研究光的反射。通過把手電筒發光調到比較平行，分別在鏡面和花紋玻璃上研究鏡面反射和漫反射的特點，用激光筆、鏡子和白色硬紙板探究光的反射規律的學生動手實驗，替代原先用激光演示儀做的演示實驗；在《光的折射》的教學中，我們采用了大燒杯、激光筆和采制的毛玻璃（可以沿玻璃照射，對比在空氣和玻璃內的傳播情況）等器材的學生動手實驗代替原先用水箱做的演示實驗。再如在《透鏡成像規律》這一節的教學中，教材安排的是由老師通過演示實驗總結透鏡成像規律，教學中發現，對透鏡成像規律，學生總是不久就忘記或者對規律的探究方法掌握很欠缺，因此我們把它改為讓學生隨老師一起通過自己動手用實驗探究總結“凸透鏡成像規律”和“凹透鏡成像規律”。學生通過自己動手總結出的“透鏡成像規律”，印象深刻，記憶牢固，為后面的光學學習打下了扎實基礎。

2、盡量準備一些“份外”的實驗，可以收到很好的效果

有演示實驗同時，我們可以因陋就簡地增加學生動手實驗，比如，在《慣性》教學中，有了慣性球的演示實驗，還可以讓學生動手抽出豎立鋼筆帽下的紙條進行體驗。還可以讓學生課后做一些有趣的實驗。

有的課原先既沒有安排演示實驗又沒有分組實驗的情況，比如在《杠桿》這節課的教學中，我給學生準備了每人一把羊角錘，通過直接用手拔不出木板上的釘子和用羊角錘拔出釘子的對比引入新課，學生的氣氛非常熱烈。鑒于羊角錘是畫杠桿的五要素的難點，讓學生再拔一次釘子，很輕松地解決了難點，我還讓學生用鉛筆和直尺撬書本代替實驗室里很難施展的撬石頭，讓學生自帶剪刀、指甲剪等邊動手邊解決一個個通過直接講述、圖片或演示都很難起到良好效果的問題。從動手中，學生的好奇心、真實的感受、成功的喜悅等都得到了很好的體驗。

3、將一些分組實驗改成新課教學中的學生動手實驗

學生分組實驗大多是題目是由教材定下的，結論多是已知的，方案是教材或教師決定的，甚至步驟也被一些實驗冊陳述得一清二楚。學生只是“照方抓藥”，按步就班地操作、讀數和記錄。這和真正地解決實際問題的模式有很大差距，不利于培養學生分析和解決實際問題的能力。而且一般都安排在新課或一個單元教學之后進行，與課堂教學內容結合不夠緊密。這樣的實驗，我們把它改成探究性的學生動手實驗；再比如《滑輪》的教學，實驗最有說服力的應該是用力大小的測量，而演示實驗中由于觀察不到的原因最欠缺的也是這一點，在新課教學中我讓學生兩人一組探究定滑輪、動滑輪以及滑輪組的有關問題，一方面使學生體會到如何安裝滑輪、如何繞繩，另一方面學生通過動手對自己得出的結論深信不疑而印象深刻。再如學生實驗《研究彈簧的伸長與拉力的關系》、《研究杠桿平衡條件》等，我都采取了結合新課教學，讓學生邊動手實驗邊進行探索。

三、有關學生動手實驗的幾個問題

1、要注意保護學生動手實驗的積極性

筆者在教學中發現，每次當動手實驗前，學生總是非常興奮、急不可待，這其實表明學生對動手實驗的興趣非常濃厚。教師如果因此而大加叱喝學生，或者因此而取消動手實驗，實為不妥。不能因為學生貪玩而不讓他們“玩”，而是應該通過耐心的教育和習慣的養成，逐漸地在師生間形成一種配合。

在實驗中，由于學生個體的差異，有的學生動手實驗一時并不能取得預期的效果。如果我們把處在學習過程的學生就象一杯沒有倒滿的水，我們不要總看到“一半是空的”，而應多鼓勵學生另“一半是滿的”，更何況動手實驗本身注重以學生為主體，不同學生情況并不相同，因材施教、引導學生認識沒倒滿的那一半，并幫助他們在合適的時候將它倒滿，才能體現動手實驗的目的。

在動手實驗中學生有時有些新的發現和想法（有時教師也沒有預料到），教師應加以充分地肯定和鼓勵，哪怕有時這些發現和想法有些偏頗。因為這正是探究教學所追求的目標之一。

四、有關學生動手實驗的幾個問題

1、要注意保護學生動手實驗的積極性

筆者在教學中發現，每次當動手實驗前，學生總是非常興奮、急不可待，這其實表明學生對動手實驗的興趣非常濃厚。如果因此而大加叱喝，或者因此而取消實驗，實為不妥。不能因為學生貪玩而不讓他們“玩”，而是應該通過耐心的教育和習慣的養成，逐漸地在師生間形成一種配合。

在實驗中，由于學生個體的差異，有的學生并不能取得預期的效果。處在學習過程的學生就象一杯沒有倒滿的水，我們不要總看到“一半是空的”，而應多鼓勵學生另“一半是滿的”，引導學生看清沒倒滿的那一半，并幫助他們在合適的時候將它倒滿。

在動手實驗中學生有時有些新的發現和想法（有時教師也沒有預料到），應肯定和鼓勵學生新的發現，哪怕有時這些發現和想法有些偏頗，因為這正是探究所追求的目標之一。

2、注重培養學生獨立思考的能力、習慣和與人合作的精神

在學生動手實驗中，應讓學生明確實驗目標，設置合適難度的問題，做出猜想，預示現象的發生和發展過程，再進行實驗和觀察，使他們手腦并用。例如在《歐姆定律》的教學中，我采用了學生動手探究規律的教學思路。首先讓學生明確研究電流與電壓、電阻的關系這一目標，引導學生思考對多變量問題的解決思路（控制變量法）。由于一開始學生學生對問題的探究缺乏一定的方法和經驗，因此我把探究過程分成兩大步，第一步，在老師的問題引導下完成電流與其中一個變量的研究，即猜想——怎么設計電路圖——學生兩人小組動手實驗——實驗怎么記錄——寫出結論——小組報告，有了第一步的“套路”，研究電流與另一變量的關系我就放手讓學生自己探究。學生在親自動手實驗探究得出規律的過程中，體會了方法，獲得了較好的情感體驗。

在動手實驗中，我注重加強學生在操作過程和問題討論等方面的合作，培養他們的合作精神。除了盡可能安排兩人一組做實驗、以小組為單位報告實驗結果，在時間許可，并且操作要求較高的實驗，經常讓學生轉換角色做第二遍，還注意多讓學生展示、多用學生對學生進行評價。

3、提倡利用隨手取材進行實驗

動手實驗的設計應當符合學生的心理特點，注意從學生熟悉的事物出發，設計動手實驗。由于原有的實驗配置有限或者說很多我們想讓學生動手的實驗是購買不到的，這種隨手取材的實驗對學生來說，比較親切，參與的吸引力強，簡單明了，易于突出事物的本質，富有創造教育的因素，且成本低廉、易于推廣，也給學生課后實驗和制作帶來便利和啟發。動手實驗的一些器材可以由教師和實驗室提供，有些可由學生自己采制、籌備。

李政道博士在對中國科技大學少年班的一次演講中說，美國的孩子從小就有動手做各種用具、家具的習慣，動手已成為不可缺少的內容。十八世紀前，許多發明創造都是中國人搞的，因此不會動手，絕不是中國人的傳統。現在的學生不重視動手，不重視實驗，顯然是錯誤的。物理實驗教學是培養與訓練學生動手操作能力與創新素質的重要途徑，加強學生動手實驗，將為學生動手能力的提高，創新素質的培養提供更多的機會。在新課程強調“主動參與、樂于探究、勤于動手”、強調為學生的終身發展提供“基本技能和良好的情感態度與價值觀，以創新精神和實踐能力為核心”的課堂教學中，加強學生動手實驗，讓學生在動手中學習在動手中體驗是物理教學改革的方向。

附：動手體驗——《杠桿》教學實例：

思啟趣激——感受體驗——領悟升華

---在新課程標準指導下的《杠桿》教學

《科學》課程的總目標是提高每一個初中學生的科學素養。具有科學素養的人能夠提出、發現和解答與日常體驗有關的問題①。對于初中學生來說，雖然抽象邏輯思維在個體的智力發展中開始占優勢，但在很大程度上，這時的邏輯思維還需要經驗支持，因此最好從學生身邊的現象引入概念，逐步讓學生理解和應用科學概念②。新課程特別強調重視學生的情感體驗。科學只有與情感相交融，吸引人心，激發想象，才不會象一堆死的無機物質③。

對于《杠桿》的教學，可以設定為三個方面的目標：知識目標：理解杠桿的定義；理解杠桿的五個要素（支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂），并會標會畫。能力目標：培養觀察和動手能力、歸納和抽象能力。情感目標：讓學生體驗杠桿在生活、生產中的作用，感悟科學技術與社會的密切聯系。這三個目標的后兩者尤其是第三者在以往的教學中是不夠重視的。

圍繞教學目標，應該設計注重認知過程和方法能力的教學思路，實施學生主動參與、勤于動手、樂于探究的教學過程。讓學生在過程中體驗，在體驗中認知。

(一)實際問題—動手體驗—感性認識—引出課題

（準備好釘有幾枚釘子的木板、羊角錘、老虎鉗、扳手、螺絲刀等工具）

教師提議：請學生直接用手把釘子從木板中拔出來（小心弄破手），（學生拔不出釘子）

教師提示：用提供的工具來試著拔釘子，試試并注意仔細觀察。

（學生的興趣一下子調動起來，迫不及待地進行操作）

教師問：用哪種工具拔出釘子時最省力？

學生答：羊角錘

教師問：用羊角錘拔釘子這么省力！你們知不知道，這里隱含著什么物理知識？

學生答：杠桿原理

教師引題：好，這節課我們就來學習杠桿

（二）體驗—歸納—抽象—建模

在實際的生產勞動中，撬石頭是杠桿應用的一個典型例子，在課堂中我用這樣的方法讓學生進行模擬體驗：假如你桌上的字典是一塊很沉重的石頭，你想什么辦法移動它呢？試試看，并注意觀察，（學生用筆、直尺等撬字典）請學生動手后談做法；還有一些過往體驗如蹺蹺板等；再讓學生觀察演示鍘紙刀鍘紙；讓學生觀看實地拍錄的抽水機的工作過程。

然后教師問：剛才大家看到的拔釘子的羊角錘、撬石頭的棍棒、蹺蹺板、抽水機的手柄這些物體有什么共同之處，學生回答得到硬棒。教師再問：在力的作用下，這些硬棒做什么運動？學生回答：轉動。教師追問：它們的轉動有什么共同之處？學生回答：都繞著一個固定點轉動。至此，杠桿的模型已是呼之欲出，隨即得到杠桿的定義。

在這一過程中，通過多個實例，借助現象觀察和體驗，在歸納的基礎上進行抽象得到理想化模型，學生體會了研究方法，得到了相關能力的培養。

（三）動手體驗—突破難點—建立概念

本課教學中，力臂的概念既是重點又是難點。以往的教學中通常是直接告訴學生力臂的概念，因為是教給他們知識缺乏獲取知識的過程，學生以后在畫力臂時通常出錯。通過學生打開課桌蓋板的動手體驗突破理解的難點。

教師提問：請大家猜測一下如要打開你的課桌蓋板，怎樣用力比較容易打開呢？

讓學生猜測后動手：用不同大小方向的力作用在不同的位置打開課桌蓋板。再請學生談體會。

學生再動手：用沿著板的方向用力，看看能否打開蓋板？（不能）為什么不能？引導學生一起分析：沿著板的方向用力，力的作用線通過支點，即支點到力的作用線的距離為零，所以打不開。學生已然明白，力作用在杠桿上，支點到力的作用線的距離即力臂不能為零，定義力臂的概念順理成章。

（四）動手體驗—理解概念—靈活運用

建立了杠桿的五個基本概念即支點、動力、力臂、阻力、阻力臂（五要素），還要使學生在理解概念的前提下在實際的問題中靈活運用概念。按照認知規律，設置由單個到兩個再到多個，由直到曲，由簡單到復雜的杠桿實例，請學生分析它們的五個要素：撬石頭的棍子（建立概念時已解決）、蹺蹺板、抽水機（曲）、使用筷子、開瓶器（難）、羊角錘（曲、難）、山核桃夾或剪刀（兩個杠桿，但支點位置不同）、指甲刀（三個杠桿）。

對于羊角錘，支點在哪兒、阻力是哪個力，較難想象；對于使用筷子，支點在哪兒，學生天天在用但從未研究；對于山核桃夾或剪刀，確定研究對象（研究哪個杠桿）和找出阻力是個難點，要分析清楚指甲刀的五個要素則更不容易；通過一個一個實際物體讓學生親自動手研究，反復體驗，在討論和老師的引導下，進一步理解概念，解決概念在實際問題中的運用，學生對這些概念有了更深的領悟，在解決問題的過程體驗中升華。

有了上述獲取知識的過程，有了過程中親歷性的體驗，再讓學生體會阿基米德的豪言壯語以及欣賞古埃及人利用杠桿修建金字塔（掛圖），聯系到生活、生產以及科技中杠桿的諸多應用，便覺豁然開朗，駕輕就熟。

從新課引入到概念建立再到概念運用，利用就地取材（比如羊角錘、課桌蓋板、字典、直尺、筷子、剪刀、指甲剪等）學生豐富的動手體驗貫穿整個過程的始終。避免了以往演示實驗為主的缺乏直接體驗和觀察不夠清楚等問題，也解決了運用概念時物理過程難以再現的問題，學生的參與度和激情很高，并使他們體會到物理就在身邊，從而使他們關心物理與生活、生產以及科技的聯系。學生經歷了從認識到自己心理品質的現實，到出現改善、完善它的愿望，再到改善、完善的方法探討，最后到實踐運用后的喜悅的多次的思維、情感的沖突與碰撞，更重要的是學生從思啟趣激并借助體驗來達到領悟升華，他們的知也真、情也深、意也堅。

同時，綜合應用多種教學手段，優化教學環節，調動學生興趣。為了加強有些例子的真實性，課前到實地用數碼攝像機進行了拍攝了比如蹺蹺板、抽水機的工作過程等動畫。并且充分利用多媒體，制作了形象生動的動畫，利用投影儀讓學生充分展示自己的“作品”（如畫杠桿的五要素），并讓學生相互評析，一方面讓更多的學生在參與評析中對所學加深理解，另一方面充分展示學生的思維過程，鍛煉他們的表達能力。

①《科學（7～9年級）課程標準（實驗稿）解讀》，湖北教育出版社，2002.6，第一版

②《物理課程標準（實驗稿）解讀》，湖北教育出版社，2002.6，第一版

③Cosnpbell,P.(1998).UsingStoriestoEnrichThePhysicsCurriculum.PhysicsEducation.33(6),356~359.