ＡＰＯＳ理論對物理實驗教學的啟示

彭玉華　桑芝芳

在中學階段，許多學生把物理視為最難學的功課，對物理也有一種恐懼心理，而不愿去主動學習。作為最能激發學生學習物理興趣的實驗課也很難發揮其應有的作用，再加上教師落后、單一的教學方式不符合學生的認知規律和心理特征，進而使得一些學生的成績越來越差。雖然有的老師已經應用了比較先進的教學方式（比如數字化試驗系統），但是由于沒能讓學生親自動手做實驗，學生缺乏親身經歷物理實驗過程的體驗?；诖朔N現象，作者認為由美國學者杜賓斯基等人提出的關于數學學習的APOS理論對于物理實驗教學很有啟示。

1 APOS理論

杜賓斯基認為，學生學習數學概念是要進行心理建構的，這一建構過程要經歷以下4個階段：操作（Action）階段、過程（Process）階段、對象（Object）階段、概型（Scheme）階段，取這4個階段英文單詞的首字母，定名為APOS理論。APOS理論集中于對特定學習內容——數學概念學習過程的研究，對學習過程中學生的思維活動做出深入的研究，提出學生學習概念要經過活動、過程、對象和概型4個階段。從學習心理學角度分析，以上4個學習層次分析是合理的，反映了學生學習概念過程中真實的思維活動，其中活動階段是學生理解概念的一個必要條件，通過活動讓學生親身體驗、感受概念的直觀背景和概念間的關系。過程階段是學生對活動進行思考，經歷思維的內化、壓縮過程，學生在頭腦中對活動進行描述和反思，抽象出概念所特有的性質。對象階段是通過前面的抽象，認識到了概念的本質，對其賦予形式化的定義及符號，使其達到精致化，成為一個具體的對象，在以后的學習中以此為對象去進行新的活動。概型階段的形成要經過長期的學習活動來完善，起初的概型包含反映概念的特例、抽象過程、定義及符號，經過學習建立起與其他概念、規則、圖形等的聯系，在頭腦中形成綜合的心理圖示。

APOS理論不僅指出學生的學習過程是建構的，而且表明了建構的層次。建構的四個層次，即活動，過程，對象和圖式是從具體的操作行為逐漸發展成抽象的心理結構，即在數學學習中，如果引導個體經由具體的行為操作到思維的操作，再到過程和對象階段后，個體一般就能在建構、反思的基礎上把它們組成圖式，從而理清問題情景，順利解決問題。同時，APOS理論強調把概念寓于現實社會背景中，學生通過活動親身經歷、體驗與現實的聯系，從中經歷完整的學習過程。而目前我們的實驗教學往往是教師把實驗的步驟要求事先告訴給學生，學生只是機械的重復，缺乏真正的體驗實驗過程，這樣學生的能力就不可能得到真正的發展。

2 對物理實驗教學的啟示

2.1 教師要善于利用物理實驗來激發學生的好奇心和學習興趣

阿西莫夫說“好奇心是一種強烈的求知欲?！闭窃谇笾拇偈瓜聦W生才會自己主動地去探究未知世界。在人類的科學發展史上，曾有許許多多的人對自然界的奧秘發出過質疑。天體是怎樣運行的？熱現象的本質是什么？電與磁有什么聯系？光的本質是什么？物質是怎么樣構成的？正是自然界這些美麗而神秘的現象，激發了物理學家們的好奇心，并使得他們去探索自然現象的本質。工作在教學第一線的物理教師更要善于利用一些簡單易操作的物理小實驗，激發學生學習物理的興趣。

例如，在講物體的平拋運動時，老師可利用礦泉水瓶來演示平拋運動。先在礦泉水瓶中裝入一定量的水，在接近于瓶口的地方扎兩個或幾個洞，將瓶塞旋緊，在演示時將礦泉水瓶倒過來，就可以看到瓶中的水從小洞流出，看到他們是在做平拋運動。還有在講磁感線時，老師可先用鐵屑顯示一下磁感線，這樣可給學生直觀的印象。像這樣簡單且易操作的小實驗，老師應該善于利用，可以將學生引入新的課題中，積極主動地探索未知的知識。

2.2 老師要在物理實驗教學中重視學生的全程參與

APOS理論給與我們啟示，要讓學生去親身經歷、體驗與現實的聯系，從中經歷完整的學習過程，那么就要求我們的老師在物理實驗教學中讓學生參與進來，杜絕老師只講實驗、不讓學生做實驗的現象。

2.2.1 演示實驗要走進學生，操作權歸學生

教師經過課前的引導，將學生帶入到所要討論的問題情境中，把實驗儀器放到學生中間，由其中幾個同學操作，大家都來觀察、指導、進行思維參與并提出問題，通過分析、討論、實踐再解決問題，切實讓學生親身感悟物理實驗原理，感悟實驗所表現出來的物理現象，感悟透過現象看本質的物理思想，培養探索、創新、實踐的能力，讓他們不再感到物理深奧、神秘難懂，而覺得物理是一門生動的、富有情趣的、人性化的課程。

例如，在學習《楞次定律》一節內容時，可先將學生引入到探究感生電流方向的規律的問題情境中，然后將幾套實驗器材分配給學生，讓他們自主探究。在此過程中可親身體會實驗中遇到的問題，再與同學交流、討論、分析得到實驗結果，再經過總歸納，得出實驗結論。這樣既提高了學生的學習興趣，又加深對實驗過程和實驗現象的印象，收到事半功倍的效果。

2.2.2 學生實驗要實施探究式實驗

在中學生的思維培養中，教師應當引導學生的思維特征由模仿向發散創新過渡，這就要充分發揮學生分組實驗的功能。通過探究式實驗，可使學生掌握基本儀器的使用方法、基本實驗原理及其設計、實驗數據的處理方法，培養學生實事求是的實驗態度、團結協作的能力、敢于懷疑的精神和探索創新的意識等，同時使學生懂得要變換角度、變換問題去認識同一件事。

例如，測電阻的實驗可采用不同方法（伏安法、滑安法、滑伏法、替代法、半偏法等），電路也有內、外接法，限流、分壓接法等，而共同點都是應用部分或閉合電路的歐姆定律。再例如，在測量凸透鏡的焦距這個實驗中，本實驗的目的是讓學生根據已學過的透鏡成像公式，測出物距、像距的數值,然后計算凸透鏡的焦距。為了培養學生的創造性思維能力，實驗可以再增加一些探索性的內容:讓學生通過實驗總結出凸透鏡成像的特點，并填入課本表中，此后再引導學生觀察實驗過程中物距、像距及成像大小之間的變化規律。

2.2.3 開放物理實驗室，培養學生的創新能力

中學物理實驗室在完成實驗教學任務的同時，也可以對全體學生開放，學生可以按自己的知識結構層次和興趣愛好，利用課余時間選擇一些教學內容以外的題材，到實驗室進行測量與探討，開展創新與研究活動,擴大知識面，訓練實驗技能和創新能力，提高學生的綜合素質和綜合技能，有利于提升學生的綜合能力。

由教師指導學生閱讀有關參考書、查閱資料等預備工作，指導或自選題目完成實驗創新與研究活動。要求學生在完成實驗的過程中認真做好記錄，寫出總結報告。整個過程由學生自己完成，中途遇到困難,教師只進行啟發性的指導，充分調動學生的自主性和積極性，培養實驗綜合能力和創新能力。

例如，在做驗證機械能守恒定律的實驗時，除了課本上所述的實驗外，可讓學生查閱資料找到其他實驗方法來做此實驗（比如利用氣墊導軌和光電門來做實驗等）。

3 結論

綜上所述，根據APOS理論的指導，教師要轉變教學思想、教學理念，打破傳統的以教師為中心的物理實驗教學模式，教師要把實驗的操作權下放到學生手中，調動學生的積極性，發揮學生的主動性，盡可能激發學生學習物理的興趣，培養學生的創造能力。

參考文獻：

［1］徐立英,張麗娜.APOS理論對函數概念教學的啟示與應用［J］.高等教育研究，2007，（03）

［2］喬連生.APOS理論：一種建構主義的數學學習理論［J］.全球教育展望，2001，（03）

［3］謝璞,胡敏.試論物理教學方法［J］.安慶師范學院學報(自然科學版)，1998

(欄目編輯王柏廬)