馬書云, 王 慧, 吳方平, 劉翠翠

(中國人民解放軍理工大學(xué) 理學(xué)院, 江蘇 南京 211101)

自主趣味實驗提高自主學(xué)習(xí)能力的實踐

馬書云, 王 慧, 吳方平, 劉翠翠

(中國人民解放軍理工大學(xué) 理學(xué)院, 江蘇 南京 211101)

針對目前大學(xué)生自主學(xué)習(xí)現(xiàn)狀與存在的問題,提出了由學(xué)生自主設(shè)計趣味實驗以促進(jìn)自主學(xué)習(xí)能力提高的方案,闡述了自主趣味實驗的獨特教育教學(xué)功能,并結(jié)合大學(xué)物理實際教學(xué)案例得出基于自主趣味實驗的自主學(xué)習(xí)模式,對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力等綜合能力的培養(yǎng)有重要意義。

自主學(xué)習(xí)； 趣味實驗； 大學(xué)物理

1 自主學(xué)習(xí)的意義及現(xiàn)狀

自主學(xué)習(xí) (self-regulated learning)是指學(xué)習(xí)者在一定程度上從元認(rèn)知、動機(jī)和行為方面積極主動地參與自己學(xué)習(xí)活動的過程,這一過程可能需要有教師的引導(dǎo)、啟發(fā)和扶持,但其核心是學(xué)生積極主動控制并調(diào)節(jié)自己的學(xué)習(xí)。社會學(xué)習(xí)心理學(xué)的主要代表人班杜拉認(rèn)為,人的許多行為變化,不能用刺激—反應(yīng)聯(lián)結(jié)來解釋,而應(yīng)該用自我調(diào)控過程來解釋,個體可以通過觀察到自己行為的后果來調(diào)節(jié)自己的行為[1-3]。我們所培養(yǎng)的學(xué)生能否符合時代的要求,在未來的發(fā)展中具有競爭力,從根本上講取決于學(xué)生是否具有終身學(xué)習(xí)的能力。因此,教育的目的不只是指導(dǎo)規(guī)范的學(xué)校學(xué)習(xí),更重要的是教導(dǎo)一個人在離開學(xué)校后如何繼續(xù)更新自己的知識。

目前,我國大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)還存在很多問題[4]。從學(xué)生自主學(xué)習(xí)的內(nèi)在與外在條件來說,絕大部分大學(xué)生具備充分的心理發(fā)展水平和知識儲備,具有較好的內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī),也就是“想學(xué)”,但學(xué)習(xí)策略欠缺,即在沒有指導(dǎo)和幫助下,對既定學(xué)習(xí)任務(wù)缺少相應(yīng)的問題解決策略,學(xué)習(xí)過程中的自我管理和監(jiān)控不夠,缺少相應(yīng)的自主學(xué)習(xí)引領(lǐng)環(huán)境,遇到學(xué)習(xí)困難和干擾時意志控制維持不夠,以致自主學(xué)習(xí)效果不佳。而一般說來,在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中,受到的引導(dǎo)、監(jiān)督和啟發(fā)越多,學(xué)生從中獲得的學(xué)習(xí)經(jīng)驗就越多,就能更明確地意識、指導(dǎo)和調(diào)節(jié)自己的學(xué)習(xí)過程?，F(xiàn)階段,大學(xué)教師對學(xué)生自我學(xué)習(xí)的引領(lǐng)和指導(dǎo)不夠,是造成這些問題的主要原因之一[5]。

2 自主趣味實驗促進(jìn)自主學(xué)習(xí)

2.1 自主趣味實驗的提出

自主學(xué)習(xí)既是一種學(xué)習(xí)活動,又是一種學(xué)習(xí)能力,這種能力的發(fā)展過程是從他主向自主不斷轉(zhuǎn)變的過程,這一過程中需要教師的有效引導(dǎo),為學(xué)生創(chuàng)造一個有利于自主學(xué)習(xí)的環(huán)境尤為重要。大學(xué)中的自然科學(xué)多以實驗為基礎(chǔ),很多理論規(guī)律的得出與應(yīng)用都與實驗密不可分。在傳統(tǒng)大學(xué)教學(xué)過程中,常以教具、演示實驗及生活實例為課程資源輔助理論教學(xué),其課堂氛圍和教學(xué)效果明顯優(yōu)于單純的理論講授,而引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識進(jìn)行自主設(shè)計和演示趣味實驗,是提高學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)自主學(xué)習(xí)成效的又一個良好途徑。

自主趣味實驗是指在教師的引導(dǎo)下,由學(xué)生運用所學(xué)知識、概念和規(guī)律,自主設(shè)計和演示一些實驗現(xiàn)象明顯、趣味性強的實驗或小型科學(xué)玩具,或者對現(xiàn)有的實驗及科技作品進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新。實驗作品強調(diào)自主性和趣味性。這些作品可以由學(xué)生在課堂上操作演示,也可以供學(xué)生課下交流切磋。整個過程符合青年學(xué)生對事物具有強烈好奇心和敏銳觀察力的特點,易于使他們產(chǎn)生探究緣由的興趣。在探索、操作和改進(jìn)趣味實驗的同時,強化了對理論知識及規(guī)律的理解,增強了學(xué)生的動手能力,發(fā)掘了學(xué)生的創(chuàng)造力,促進(jìn)了自主學(xué)習(xí)能力的提高。

2.2 自主趣味實驗的獨特教育功能

2.2.1 趣味性強,激發(fā)探究興趣

在這種演示實驗或科學(xué)玩具中,特別強調(diào)作品要有較強的趣味性,產(chǎn)生的科學(xué)現(xiàn)象一目了然又較為奇特,這就使實驗有了較強的吸引力,激發(fā)了學(xué)生強烈的好奇心和探究欲望,引導(dǎo)他們進(jìn)一步看明白、弄清楚現(xiàn)象背后的原理,這是傳統(tǒng)教具和實驗儀器所不能比擬的。學(xué)生在操作玩耍的同時,就是探究和學(xué)習(xí)的過程,寓教于樂,符合青年的認(rèn)知規(guī)律,也符合自然科學(xué)以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科特點。

2.2.2 小巧簡便,易于操作演示

傳統(tǒng)的教具和實驗儀器大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密,操作過程中不僅搬動困難,而且有較為嚴(yán)格的操作規(guī)范,有的甚至需要多人共同完成,因此往往由教師親自操作演示或者指導(dǎo)學(xué)生操作完成,而自主演示實驗或科學(xué)玩具,則不存在以上問題。它們一般結(jié)構(gòu)小巧、操作簡便、攜帶方便,科學(xué)原理和規(guī)律的應(yīng)用清晰明了。因此,可以使學(xué)生輕松參與演示,探究機(jī)理。

2.2.3 探究空間廣,利于科技創(chuàng)新

傳統(tǒng)教具和實驗設(shè)備一般只能選擇一些小型輕便的在課堂上演示使用,使用完畢后要按使用規(guī)定及時歸回實驗室,學(xué)生沒有更多的時間操作演示和研究儀器本身,而自主設(shè)計和演示的趣味實驗或科學(xué)玩具相對來說,就不受空間限制,普及性較強。它不但能在課堂上教室里發(fā)揮教學(xué)功能,更能延伸到課外,讓每一個學(xué)生都有機(jī)會進(jìn)一步看清結(jié)構(gòu)、弄懂道理。一些結(jié)構(gòu)小巧、制作簡單的相對成本也比較低,甚至可以每人親自模仿制作一套,隨時隨地自主學(xué)習(xí)探究,這也為學(xué)生之間相互討論、共同學(xué)習(xí)創(chuàng)造了良好的氛圍。

2.2.4 自主性強,培養(yǎng)綜合能力

實驗作品由學(xué)生自主設(shè)計方案,現(xiàn)象明顯、趣味性強,能集中體現(xiàn)科學(xué)知識和規(guī)律。這促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)、準(zhǔn)備階段查閱相關(guān)實驗和理論文獻(xiàn)、弄懂科學(xué)原理,開動腦筋設(shè)計實驗方案并分組討論,也只有具有良好的小組協(xié)作能力,才能共同設(shè)計出演示效果好的實驗作品。實驗設(shè)計過程中出現(xiàn)的各種實際問題能夠及時解決,并應(yīng)用所學(xué)知識不斷完善實驗作品,這是一個對理論知識深入探討、學(xué)以致用的過程。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中,實驗?zāi)康?、原理、步驟甚至數(shù)據(jù)表格,都是給定的,限制了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的開展,而自主設(shè)計調(diào)試實驗作品,要學(xué)生自己用原理、做步驟、列表格,給他們提供了足夠的自主學(xué)習(xí)、探究的機(jī)會[6]。

實驗展示部分在課堂上進(jìn)行,這對學(xué)生的實驗操作能力、科學(xué)思維能力、語言表達(dá)能力、心理素質(zhì)、臨場應(yīng)變能力、小組協(xié)作能力等都是一種檢驗和鍛煉?？梢哉f,自主趣味實驗實際上就是為學(xué)生提供了一個小型科研平臺,是對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、溝通能力、合作能力、心理素質(zhì)等多方面能力的綜合鍛煉。

3 自主趣味物理實驗的教學(xué)實踐

3.1 主要工作內(nèi)容

我們在大學(xué)物理教學(xué)過程中,嘗試實施了自主趣味實驗和科學(xué)玩具的自主設(shè)計和演示,在提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力方面取得了較好的效果。實施過程本著循序漸進(jìn)的原則,主要做了以下幾方面的工作。

首先,由教師自主設(shè)計幾個趣味性較強的實驗,學(xué)期初在課堂上演示。一方面是直觀地向?qū)W生說明應(yīng)該怎樣做,另一方面是拋磚引玉,調(diào)動學(xué)生參與其中的積極性。實踐表明,學(xué)生探究意識很強,而且他們非常樂于接受這種方式。

接著,布置課外任務(wù),將班級學(xué)生每4～5人分成一個小組,每組經(jīng)過討論選定并負(fù)責(zé)一個題目,按規(guī)定時間在課堂上演示講解8～10 min。內(nèi)容由自主設(shè)計趣味實驗、自主設(shè)計科學(xué)玩具、現(xiàn)有科技作品的改進(jìn)、較復(fù)雜系統(tǒng)的專題研究等幾部分組成,學(xué)生可以自由選擇。為了突出探究精神,避免學(xué)生認(rèn)為只有復(fù)雜的問題才是要解決的,特別指出問題可大可小,但大問題要清楚,小問題要深入。

任務(wù)布置后,先給學(xué)生一定的時間準(zhǔn)備課題,然后對課題進(jìn)行匯總,給出指導(dǎo)意見,再根據(jù)課題內(nèi)容類別,安排與力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容相一致的時間段進(jìn)行演示[7-8]。

學(xué)期末,對活動內(nèi)容和每組表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié),根據(jù)每組表現(xiàn)統(tǒng)計評價成績(由其他組的學(xué)生進(jìn)行即時評價),將評價結(jié)果計入期末平時成績,并給予一定物質(zhì)獎勵。

除了在日常教學(xué)中穿插進(jìn)行自主趣味實驗外,還積極指導(dǎo)積極性高、實驗?zāi)芰姷膶W(xué)生參與科技創(chuàng)新等活動,受到了動手能力較強學(xué)生的歡迎。

3.2 趣味實驗列舉

下面列舉一些學(xué)生自主設(shè)計或在原有基礎(chǔ)上升級的物理趣味實驗和科學(xué)玩具[9-10]。

3.2.1 力學(xué)類

回轉(zhuǎn)滾筒:用易拉罐、橡皮筋、螺母等做成滾筒,將滾筒用力推出后,它能夠自動回轉(zhuǎn)。學(xué)生對現(xiàn)象感到好奇,進(jìn)而思考自動回轉(zhuǎn)的物理原理。讓他們分析這個過程中動能與彈性勢能之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。同理可做成依靠回拉上弦獲得動力的玩具汽車等。

跟頭蟲:把小鋼珠裝入大小類似的膠囊中,將其放在硬板上,稍微傾斜硬板時,膠囊就會自動翻跟頭。在觀察到現(xiàn)象時,學(xué)生都感到很神奇,以為膠囊中有磁鐵之類的東西。揭示其中的奧秘之前,可以先請學(xué)生猜測原因。

3.2.2 熱學(xué)類

蒸汽船:用易拉罐、毛細(xì)管、蠟燭等做成蒸汽船,加熱毛細(xì)管時蒸汽噴出,船向前行。僅僅一根毛細(xì)管中的水就可以使船前進(jìn),觀后學(xué)生為之驚嘆。請學(xué)生分析其中的動量變化與守恒條件。

3.2.3 電磁學(xué)類

魔棒:將大小相同的鋁塊和磁鐵塊分別放入豎直放置的金屬鋁管中,鋁塊能夠自由下落,而磁鐵塊的下落速度遠(yuǎn)小于鋁塊。學(xué)生為此現(xiàn)象感到迷惑不解,想知道里面到底是怎么回事。提示學(xué)生利用學(xué)過的電磁感應(yīng)原理,分析渦流的電磁阻尼現(xiàn)象及能量守恒問題等。進(jìn)一步深入,請學(xué)生對儀器進(jìn)行改進(jìn),以觀察到磁鐵塊在鋁管中的運動情況。

3.2.4 光學(xué)類

立體漂浮魔鏡:兩面凹面鏡組成底座和蓋子,在底座內(nèi)放入一物體后,可通過蓋子上的圓孔看到稍大的物體的像,好似物體懸浮在圓孔之上,實驗現(xiàn)象較為奇特。

旋轉(zhuǎn)式立體漂浮魔鏡:在立體漂浮魔鏡的基礎(chǔ)上,在底座里加入旋轉(zhuǎn)式投射燈,鏡中的物體可以旋轉(zhuǎn),觀察到的像就是動態(tài)立體的。

4 實踐的意義與感想

本文討論了自主趣味實驗在大學(xué)生自主學(xué)習(xí)中的獨特功能,通過實際案例進(jìn)一步說明,它不僅對理論教學(xué)是一種有效的輔助和補充,更重要的是引導(dǎo)和提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。這一過程中,學(xué)生的探索欲望和學(xué)習(xí)積極性得到了激發(fā),在查找資料、設(shè)計并演示實驗和隨時解決實際問題的過程中,使他們拓展了科技視野,開拓了科學(xué)思維,提高了獨立解決問題能力、科技創(chuàng)新能力、合作能力和自主學(xué)習(xí)能力等。同時,這樣的教學(xué)活動,也是教學(xué)相長的過程。教師通過解剖玩具也在不斷學(xué)習(xí),豐富和提高自己,進(jìn)而擴(kuò)展教學(xué)思路、豐富課程資源,把科技玩具變成實驗器材,還能把玩具的原理轉(zhuǎn)變成習(xí)題,設(shè)計有趣的情境素材,促進(jìn)課堂教學(xué)模式多樣化。

促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方法還有很多,比如引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)過程和討論,增強教師和學(xué)生的互動性,在設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗教學(xué)方面為學(xué)生思考、探索、發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新提供充分的自由空間,引入課題項目競爭、實驗設(shè)計競賽等方法,增加學(xué)生競爭意識,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和自我效能感[11]。

總之,在學(xué)校教學(xué)中,教師應(yīng)成為學(xué)生學(xué)習(xí)的咨詢者、引導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者[12]。培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展,使學(xué)生形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力,這才是教育的真諦所在。

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Practice of improving self-regulated learning ability based on interesting experiments acted on undergraduates’ own

Ma Shuyun, Wang Hui, Wu Fangping, Liu Cuicui

(Science Institute, PLA University of Science and Technology, Nanjing 211101, China)

In order to improve self-regulated learning ability of the undergraduates,the design of self-regulated interesting experiments is proposed. Furthermore the function of the independently designing interesting experiments is discussed in detail. Based on cases of the college physics teaching,it is showed that the self-regulated interesting experiments play an important role in improving the abilities of self-regulated learning,practicing and innovation.

self-regulated learning; interesting experiment; college physics

2015- 01- 30 修改日期：2015- 03- 19

馬書云(1979—),女,山東德州,碩士,講師,主要研究方向為大學(xué)物理課程與教學(xué)論.

E-mail：mashuyun111@163.com

G642.0

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1002-4956(2015)9- 0194- 03