ＡＰＯＳ理论对物理实验教学的启示

彭玉华　桑芝芳

在中学阶段，许多学生把物理视为最难学的功课，对物理也有一种恐惧心理，而不愿去主动学习。作为最能激发学生学习物理兴趣的实验课也很难发挥其应有的作用，再加上教师落后、单一的教学方式不符合学生的认知规律和心理特征，进而使得一些学生的成绩越来越差。虽然有的老师已经应用了比较先进的教学方式（比如数字化试验系统），但是由于没能让学生亲自动手做实验，学生缺乏亲身经历物理实验过程的体验。基于此种现象，作者认为由美国学者杜宾斯基等人提出的关于数学学习的APOS理论对于物理实验教学很有启示。

1 APOS理论

杜宾斯基认为，学生学习数学概念是要进行心理建构的，这一建构过程要经历以下4个阶段：操作（Action）阶段、过程（Process）阶段、对象（Object）阶段、概型（Scheme）阶段，取这4个阶段英文单词的首字母，定名为APOS理论。APOS理论集中于对特定学习内容——数学概念学习过程的研究，对学习过程中学生的思维活动做出深入的研究，提出学生学习概念要经过活动、过程、对象和概型4个阶段。从学习心理学角度分析，以上4个学习层次分析是合理的，反映了学生学习概念过程中真实的思维活动，其中活动阶段是学生理解概念的一个必要条件，通过活动让学生亲身体验、感受概念的直观背景和概念间的关系。过程阶段是学生对活动进行思考，经历思维的内化、压缩过程，学生在头脑中对活动进行描述和反思，抽象出概念所特有的性质。对象阶段是通过前面的抽象，认识到了概念的本质，对其赋予形式化的定义及符号，使其达到精致化，成为一个具体的对象，在以后的学习中以此为对象去进行新的活动。概型阶段的形成要经过长期的学习活动来完善，起初的概型包含反映概念的特例、抽象过程、定义及符号，经过学习建立起与其他概念、规则、图形等的联系，在头脑中形成综合的心理图示。

APOS理论不仅指出学生的学习过程是建构的，而且表明了建构的层次。建构的四个层次，即活动，过程，对象和图式是从具体的操作行为逐渐发展成抽象的心理结构，即在数学学习中，如果引导个体经由具体的行为操作到思维的操作，再到过程和对象阶段后，个体一般就能在建构、反思的基础上把它们组成图式，从而理清问题情景，顺利解决问题。同时，APOS理论强调把概念寓于现实社会背景中，学生通过活动亲身经历、体验与现实的联系，从中经历完整的学习过程。而目前我们的实验教学往往是教师把实验的步骤要求事先告诉给学生，学生只是机械的重复，缺乏真正的体验实验过程，这样学生的能力就不可能得到真正的发展。

2 对物理实验教学的启示

2.1 教师要善于利用物理实验来激发学生的好奇心和学习兴趣

阿西莫夫说“好奇心是一种强烈的求知欲。”正是在求知欲的促使下学生才会自己主动地去探究未知世界。在人类的科学发展史上，曾有许许多多的人对自然界的奥秘发出过质疑。天体是怎样运行的？热现象的本质是什么？电与磁有什么联系？光的本质是什么？物质是怎么样构成的？正是自然界这些美丽而神秘的现象，激发了物理学家们的好奇心，并使得他们去探索自然现象的本质。工作在教学第一线的物理教师更要善于利用一些简单易操作的物理小实验，激发学生学习物理的兴趣。

例如，在讲物体的平抛运动时，老师可利用矿泉水瓶来演示平抛运动。先在矿泉水瓶中装入一定量的水，在接近于瓶口的地方扎两个或几个洞，将瓶塞旋紧，在演示时将矿泉水瓶倒过来，就可以看到瓶中的水从小洞流出，看到他们是在做平抛运动。还有在讲磁感线时，老师可先用铁屑显示一下磁感线，这样可给学生直观的印象。像这样简单且易操作的小实验，老师应该善于利用，可以将学生引入新的课题中，积极主动地探索未知的知识。

2.2 老师要在物理实验教学中重视学生的全程参与

APOS理论给与我们启示，要让学生去亲身经历、体验与现实的联系，从中经历完整的学习过程，那么就要求我们的老师在物理实验教学中让学生参与进来，杜绝老师只讲实验、不让学生做实验的现象。

2.2.1 演示实验要走进学生，操作权归学生

教师经过课前的引导，将学生带入到所要讨论的问题情境中，把实验仪器放到学生中间，由其中几个同学操作，大家都来观察、指导、进行思维参与并提出问题，通过分析、讨论、实践再解决问题，切实让学生亲身感悟物理实验原理，感悟实验所表现出来的物理现象，感悟透过现象看本质的物理思想，培养探索、创新、实践的能力，让他们不再感到物理深奥、神秘难懂，而觉得物理是一门生动的、富有情趣的、人性化的课程。

例如，在学习《楞次定律》一节内容时，可先将学生引入到探究感生电流方向的规律的问题情境中，然后将几套实验器材分配给学生，让他们自主探究。在此过程中可亲身体会实验中遇到的问题，再与同学交流、讨论、分析得到实验结果，再经过总归纳，得出实验结论。这样既提高了学生的学习兴趣，又加深对实验过程和实验现象的印象，收到事半功倍的效果。

2.2.2 学生实验要实施探究式实验

在中学生的思维培养中，教师应当引导学生的思维特征由模仿向发散创新过渡，这就要充分发挥学生分组实验的功能。通过探究式实验，可使学生掌握基本仪器的使用方法、基本实验原理及其设计、实验数据的处理方法，培养学生实事求是的实验态度、团结协作的能力、敢于怀疑的精神和探索创新的意识等，同时使学生懂得要变换角度、变换问题去认识同一件事。

例如，测电阻的实验可采用不同方法（伏安法、滑安法、滑伏法、替代法、半偏法等），电路也有内、外接法，限流、分压接法等，而共同点都是应用部分或闭合电路的欧姆定律。再例如，在测量凸透镜的焦距这个实验中，本实验的目的是让学生根据已学过的透镜成像公式，测出物距、像距的数值,然后计算凸透镜的焦距。为了培养学生的创造性思维能力，实验可以再增加一些探索性的内容:让学生通过实验总结出凸透镜成像的特点，并填入课本表中，此后再引导学生观察实验过程中物距、像距及成像大小之间的变化规律。

2.2.3 开放物理实验室，培养学生的创新能力

中学物理实验室在完成实验教学任务的同时，也可以对全体学生开放，学生可以按自己的知识结构层次和兴趣爱好，利用课余时间选择一些教学内容以外的题材，到实验室进行测量与探讨，开展创新与研究活动,扩大知识面，训练实验技能和创新能力，提高学生的综合素质和综合技能，有利于提升学生的综合能力。

由教师指导学生阅读有关参考书、查阅资料等预备工作，指导或自选题目完成实验创新与研究活动。要求学生在完成实验的过程中认真做好记录，写出总结报告。整个过程由学生自己完成，中途遇到困难,教师只进行启发性的指导，充分调动学生的自主性和积极性，培养实验综合能力和创新能力。

例如，在做验证机械能守恒定律的实验时，除了课本上所述的实验外，可让学生查阅资料找到其他实验方法来做此实验（比如利用气垫导轨和光电门来做实验等）。

3 结论

综上所述，根据APOS理论的指导，教师要转变教学思想、教学理念，打破传统的以教师为中心的物理实验教学模式，教师要把实验的操作权下放到学生手中，调动学生的积极性，发挥学生的主动性，尽可能激发学生学习物理的兴趣，培养学生的创造能力。

参考文献：

［1］徐立英,张丽娜.APOS理论对函数概念教学的启示与应用［J］.高等教育研究，2007，（03）

［2］乔连生.APOS理论：一种建构主义的数学学习理论［J］.全球教育展望，2001，（03）

［3］谢璞,胡敏.试论物理教学方法［J］.安庆师范学院学报(自然科学版)，1998

(栏目编辑王柏庐)