從物理學習的認知過程看物理實驗分析

戴煉

摘 要：本文主要分析了幾類主要的物理實驗，并且分析了每一類實驗學生們的認知變化過程，期望對物理實驗的開展起到積極的借鑒作用。

關鍵詞：物理學習；物理實驗；認知過程

物理實驗是物理學學習的基礎，也是物理課程開展的重要手段。而學生在學習時都需要經歷一個由淺入深的認知過程。認識過程的快慢和效果就決定了物理實驗教學水平的好壞。因此有必要從學生的認知過程這一角度對物理實驗進行細致地分析。但是從目前來看，物理實驗大多只是針對教學方法層面的分析，只有進行了這一分析，才能為老師在物理的理論教學和實踐教學上，提供更科學合理的教學方法，也滿足了人性化教學的基本要求。

實驗教學對于物理的學習是必不可少的，因為實驗教學更加直觀和方便，學生們可以從很多實驗現象當中獲取相應的物理知識，而這些實驗現象都是學生們通過觀察和計算得出來的，因此會具有更深刻的印象。而且實驗一般都是學生們通過分組完成的，不僅能夠鍛煉他們團隊合作的能力，還能產生集體思考和探究的共贏效應。從整體上來看，不同的實驗，學生們會有著不同的認知過程，主要分為以下幾個大類。但是從目前來看，物理實驗大多只是針對教學方法層面的分析，并沒有針對學生的認識過程進行一個系統和清晰的總結，這很不利于教學方法和教學目標的制定，也沒法達到預期的教學效果，因此從學生的角度出發，學生的認知過程進行一個系統的總結是十分必要和緊急的，這樣能夠進一步提高物理實驗教學的水平和高度。

1 感官實驗

這類實驗是比較直接的，實驗結果也是比較容易能觀察到的。對于一個沒有相關知識和經驗的學生來講，他們首先會在腦海中構想相應的物理情境，所以如果想讓他們接受得更好，就需要將實驗的原理和本質凸顯得更加明顯。這一類的實驗都是為了解決那些在學生心目中留有疑難問題的，給他們以直觀的印象去解決相應的問題。讓他們根據已知的物理概念去總結物理實驗中的現象和規律。在整個實驗當中學生們都是帶有一定的疑問的，學生一直帶著疑問去解決這一類問題?？梢阅镁w熔化這一實驗來舉例。由于實驗中存在的小誤差使得晶體的熔化很難得出理想的結論，熔化過程中的溫度也很難保持固定不變。雖然教師們已經做出很大的努力來改變這一現狀，但是從目前的效果來看，還不是很好，仍然需要更進一步地努力和改善。

學生們在實驗的過程中能夠善于抓住主要的影響因素，忽略次要的影響因素，就形成了一定的關系網絡，在總結概括的基礎上獲取了比較合理的物理現象，通過自身的思維加工，和相應的理論依據進行對比，最終達到認識提高的效果。在這樣的過程中，學生們不僅提高了發現問題和解決問題的能力，還能善于分析看到的物理現象，形成自己獨特的知識網絡，便于進行知識的遷移和進一步地運用。但并不是說如果沒有響應的改善效果，這一類實驗就沒法做，我們應該轉換一下思維。給學生留一些問題也是比較好的，因為學生們可以帶著問題去進一步地探究，同時認識到科研學習并不是一帆風順能成功的，可能會遇到各種各樣的阻礙。他們會對科學研究的本質有著更加深刻的感悟，也是在培養他們做科研實事求是的治學精神和善于解決問題的能力。

2 抽象實驗

抽象實驗對于學生來說都是比較難的，學生們對于這一類實驗大多停留在對理論的掌握上。而他們比較擅長的也就是計算，但是對于整個實驗的設計和原理并不是特別了解。對于這一類實驗，學生們在接觸過程中會將腦海中具體的運算過程轉化為對形式的運算。因為他們對于理論的掌握也都是體現在事物的規律和現象的總結上面。其中最困難的地方也就是最抽象的知識，是他們無法直接觀察和感受到的，并且是需要他們經過一定時間的思考來解決的。拿沉入水中的物體舉例，他們是否會受到浮力的作用，一直以來都是困擾學生比較多的問題。如果學生只是單純的接收老師灌輸的結論，沉入水底的物體也會受到浮力的作用，那么學生們的思維就是十分混沌的，也不利于他們系統地學習其他與浮力相關的知識。這樣的疑惑狀態也有可能會影響到他們今后的學習效果。因此如果能夠讓學生自己進行系統的實驗設計的話，那么他們會對實驗的原理和結果都會認識得更加清楚。

3 拓展實驗

拓展實驗對于學生能力的提高是最有效的，因為拓展實驗將聽覺和視覺有機地結合了起來，調動起了多個感覺器官。拓寬了信息收集的渠道，學生們在獲取豐富信息的同時，逐漸形成了相應的概念。拓展實驗一般會收到兩種效果，一個就是實驗結論與生活經驗相違背，另外一個就是實驗結論與生活經驗相符合，下面就展開來說這兩大類實驗。拓展實驗往往能夠調動起學生們參與的積極性，尤其是他們固有的認識與實驗結論并不是完全重合的時候，他們的認知結構就會受到一定的挑戰，他們就更加積極和有興致地投入到拓展實驗當中來。而如果學生們獲取的信息和實驗的結果一致時，這時我們稱實驗和理論相符，這就需要適當地認知調整，認知結構與獲取的信息就處于相互作用中。因此這樣的實驗應該更多地關注在學生們的認知調整過程。

4 結語

物理學習過程的主體是學生，而輔助是老師。因此在進行物理實驗時，抓住學生們認知的變化過程有助于加深學生們對物理試驗現象的分析和總結。根據上面的分析，實驗主要分為感官實驗、抽象實驗和拓展實驗。每一類實驗，學生們的認知過程都是不一樣的，比如在感官實驗中更多的是要去解決學生們心中的疑問，通過他們直接或間接的參與以及直接的觀察，獲取比較有用的信息。而抽象實驗，是比較難的，學生們會抓緊學會解決問題，并且養成實事求是的精神和善于解決問題的能力。

參考文獻：

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