叶东福

控制论是一门技术基础学科，具有浓厚的方法论特征。本文探索将控制论原理运用于初中物理实验教学中，最大限度地发挥实验在教学中的功能与作用。

控制论 初中物理 实验教学

20世纪40年代以来，系统论、信息论、控制论等新兴综合科学的出现，推动了自然科学的变革，这个变革也给教学改革注入了巨大的活力。

物理是一门以实验为基础的科学，它通过实验引入概念、检验猜想、得出规律、发展新知识。而实验教学是一个动态系统，也是一个目标系统，为了完成实验的既定目标，排除使目标系统偏离预定轨道的种种干扰，使师生双方始终保持知识信息的畅通，达到教学的动态平衡，我们在初中物理实验教学中运用控制论原理，使受控制的客体（学生）根据施控主体（教师）的预定目标而动作，实现教学的最优化。

一、初中物理实验教学中运用控制论原理的实践

控制论视控制对象为“黑箱”。黑箱理论告诉我们，控制过程，其实是控制者沿着控制方向（目标）对黑箱进行信息的输入和输出的连续不断的过程，直至到达目标。物理实验教学控制过程可简化为教学信息的输入和输出这两个过程，然而如何对教学对象进行信息的输入与输出呢？这就要求控制者（教师）深入细致地研究自己的控制对象（学生），才能从根本上保证实验教学的控制适宜。初中物理实验教学中主要选择定向、定序、定度、定势等控制方法[1]。

1.演示实验的定向控制

思维必须选择正确的方向，但学生的思维往往容易走两个极端，一方面由于他们想象无涯，“耗散”性强；另一方面又由于定势作用，使思维沿着以反射形成的概念路径作惯性运动，易钻死胡同、走弯路。作定向控制就是事前给学生输入信号，使学生科学掌握自己思维进程中的方向和目标，同思维对象作同时、同步运动。

在演示实验中，将实验内容作定向控制，使学生在教师的引导之下保持高度热情，进行认真观察、积极思考并与课文中的概念、定理作同步运动，从而达到通过实验得出规律的效果。如在研究“液体的压强”时，演示实验是研究液体对容器侧部有压强，学生实验是研究液体内部的压强。根据课文展示的实验内容及顺序，易使学生产生“液体对容器的侧壁及内部产生压强时，对容器的底部就不产生压强”的定势思维，产生思维负作用。教师可把握住这个关键点，自行设计如图所示装置——侧与底同时开口的容器，将两个开口分别包上橡皮膜之后进行演示，结果侧壁与底部橡皮膜同时凸出，这样不仅增强了学生的兴趣点，又控制了学生思维沿课文内容作同时、同步运动，达到满意的实验效果。

“定向控制”的主要作用就是使实验教学目标系统明确，合理、恰当地调动学生的积极性，使不同层次的学生均能真正学有所得，达到课堂演示观察的目的。

2.学生实验的定序控制

教育学家认为，教师的职责就是把条件反射或程序设计施于学生。实验教学中的“定序控制”应该兼顾相对独立的各个实验教学过程或实验环节中确定恰当的思路程序，科学地安排控制学生操作与思维的进程，使之条理化，并经过不断训练，养成面对复杂的实验问题能自觉抉择实验器材与方法的习惯。

如进行“用电压表测电压”实验时，学生按照要求要测出：“①干电池电压；②串联电路中的电压；③并联电路中的电压。”根据实验要求与操作程序，学生系统地循序渐进地完成实验。在这个实验之后，课文中又提出了：你明白家用电器为什么要并联起来吗？教师不妨在实验设计中增加几种常用电器（如小型电动机、碳膜电阻）等参加实验，让学生尝试一下小型电动机或碳膜电阻串联或并联时的工作状态，一则克服了只有小灯泡的单调环境，二则通过学生自己操作、自己发现问题、解决矛盾的过程（如电压表两极接错、电动机不转动等），既掌握了物理规律，又培养了学生探索求知的学习精神和认真完成实验的科学态度。

为了让学生在实验过程中少做无用功、多探究，实验前教师对实验步骤、教学环节作出最优化的程序设计，探讨与实践物理实验教学中的“定序控制”是十分必要的。

3.综合实验的定度控制

“定度控制”其实就是如何遵循量力性原则的问题。物理实验教学就一定的教学阶段而言必须有一定的限度，即教师不仅要从物理实验相对独立的各个实验教学过程或实验环节中确定恰当的量度，还要根据物理教学的对象程度不一，从教学的速度、难度、强度等方面予以相应的控制。

如“平面镜”教学过程中，教师用猴子照镜子的故事，引导学生思考：当猴子照镜子时是猴子大还是镜子里的像大？（提出的问题在学生思维量度范围内，学生有兴趣。）结果引起课堂内学生争论不休，渴求答案。然而在如何让学生得出平面镜成像规律的教学程序设计上，教师可有三种方案：①教师直接规范演示，得出结论；②教师先作示范演示，再由学生分组探究，自己得出结论；③直接由学生探究得出结论。如何选择三种教学程序的设计方案之一，教师就要根据学生实际水平作出量度，否则就会产生截然不同的教学效果。

综合实验的教学设计必须符合学生身心发展的水平和特点，既要照顾到大多数学生的知识、智力水平，又要有一定的难度、深度与跨度，善于在已知与未知之间架设桥梁，激起学生“跳一跳能摘到果子”的热情与欲望。总之，进行有效的定度控制，才能促进学生实验观察能力和实验操作能力的提升。

4.生活小实验的定势控制

“从生活走向物理，从物理回归生活”。将物理实验引向生活实际的定势控制，是促使学生产生一种动力准备，在一定条件下迅速转化为物理学习兴趣的动能，带着一种高涨的、激动的情绪去观察或完成实验，从中体验创造的欢乐。

如课堂上教师演示了“连通器”的原理后，让学生联想日常生活中有哪些生活用品是根据连通器原理制作的，给出三分钟时间让学生思考，看谁想得多，并能讲得正确。课后布置学生收集有关利用连通器原理制作的生产工具或生活用品，并能画出简单的构造图、制作最简单的连通器，在下次上课时反馈等等。

教材中安排了许多动手试一试、想想做做等生活中的小实验，就是有目的地定势调控学生进行观察、思考，培养学生用课本的知识去解释一些日常生活的现象，不断地把感知材料与理论知识相联系，进一步提高了学生的思维能力和运用理论知识的能力。从教育心理学的观点分析，“定势控制”的意义正在于它为物理实验教学提供了良好的条件和基础。

二、防止初中物理实验教学的种种失控

在实验课中，我们经常看到这样一种情形：学生情绪饱满，思维活跃时，他们敢于探索，往往容易偏离教师的“控制”，出现一些教师意想不到的“偶然事件”；当遇到了疑难时，他们常常左顾右盼，皱眉啧啧，有的教师对此无所适从，容易使课堂失控。为防止实验教学失控，必须做到以下几点。

1.防止为实验而实验和敷衍了事的实验

在物理实验中，教师应该指导学生了解实验目的，正确使用实验仪器，掌握操作方法并进行实验，最终写出实验报告。所以在实验中，教师应定向控制学生的观察能力，定序培养学生的操作技能。但在实施新课程的今天，有些教师片面理解学生的主体性，以为强调学生的主体性就是放弃教师的主导地位，常常导致实验课堂的失控。如“探究凸透镜的规律”时，一开始就让学生自主探究、动手设计实验、选择器材，摆放蜡烛、凸透镜和光屏，自己调节它们的高度，探究凸透镜成实像、虚像以及不成像的条件，而教师成了课堂的旁观者。结果由于放的力度太大，导致快到下课时才发现学生还是没有探究出来，于是只好匆匆收场，简单地宣布结论。

2.谨防学生参与实验的“虚假繁荣”

新课程实施以来，物理实验课堂变活了，这在一定程度上激发了学生的学习兴趣、学习热情和主动精神，但在参与的背后，却透漏出浮躁、肤浅和形式化的倾向，学生内在的思维和情感并没有真正被激活，看似热闹，实则是实验教学的失控。

如“研究压力的作用效果与哪些因素有关”时，有老师布置好任务后，学生马上进入了探究合作之中，小组内学生积极地参与，一片繁荣，学生虽然经历探究过程的程序和步骤，但是由于缺乏好奇心的驱使以及批判性的质疑，从而导致探究的机械化和形式化。当学生采集了实验的现象后，一会儿是小组讨论，一会儿是大组交流，但大多数是在缺乏问题意识和交流欲望的背景下被动地、应付式地讨论，缺乏平等的沟通和交流，尤其是缺乏更深层次的思维的碰撞，使得实验探究过程变相失控。因此，教师既要放手让学生活动的定势控制，又要避免学生兴奋过度或活动过量的定度失控，需要必要的讲解和过程指导的定序控制。

3.克服单纯激发兴趣的实验

学习物理必须重视实验，实验是物理的一个重要手段，课本中有许多概念、定律、定理都是从定向控制的实验中得出的，但有些教师对此认识不足，认为实验是课堂中吸引学生注意力极其有效的办法，所以，认为演示实验多多益善，只在表象化上下工夫，只问学生有没有兴趣，看到什么等，没有把实验定向控制在有目的地发现规律、分析现象中去。所以，这样单纯追求兴趣与看表象的实验必须克服。

最后，还应该强调控制论原理的种种方法在初中物理实验教学中的运用，各种方法往往是相辅相成、综合运用，才能取得最佳的实验教学效果。

参考文献

[1] 陈成龙.控制论与语文教学.宁德师专学报，1993（4）.

【责任编辑 付一静】

教材中安排了许多动手试一试、想想做做等生活中的小实验，就是有目的地定势调控学生进行观察、思考，培养学生用课本的知识去解释一些日常生活的现象，不断地把感知材料与理论知识相联系，进一步提高了学生的思维能力和运用理论知识的能力。从教育心理学的观点分析，“定势控制”的意义正在于它为物理实验教学提供了良好的条件和基础。

二、防止初中物理实验教学的种种失控

在实验课中，我们经常看到这样一种情形：学生情绪饱满，思维活跃时，他们敢于探索，往往容易偏离教师的“控制”，出现一些教师意想不到的“偶然事件”；当遇到了疑难时，他们常常左顾右盼，皱眉啧啧，有的教师对此无所适从，容易使课堂失控。为防止实验教学失控，必须做到以下几点。

1.防止为实验而实验和敷衍了事的实验

在物理实验中，教师应该指导学生了解实验目的，正确使用实验仪器，掌握操作方法并进行实验，最终写出实验报告。所以在实验中，教师应定向控制学生的观察能力，定序培养学生的操作技能。但在实施新课程的今天，有些教师片面理解学生的主体性，以为强调学生的主体性就是放弃教师的主导地位，常常导致实验课堂的失控。如“探究凸透镜的规律”时，一开始就让学生自主探究、动手设计实验、选择器材，摆放蜡烛、凸透镜和光屏，自己调节它们的高度，探究凸透镜成实像、虚像以及不成像的条件，而教师成了课堂的旁观者。结果由于放的力度太大，导致快到下课时才发现学生还是没有探究出来，于是只好匆匆收场，简单地宣布结论。

2.谨防学生参与实验的“虚假繁荣”

新课程实施以来，物理实验课堂变活了，这在一定程度上激发了学生的学习兴趣、学习热情和主动精神，但在参与的背后，却透漏出浮躁、肤浅和形式化的倾向，学生内在的思维和情感并没有真正被激活，看似热闹，实则是实验教学的失控。

如“研究压力的作用效果与哪些因素有关”时，有老师布置好任务后，学生马上进入了探究合作之中，小组内学生积极地参与，一片繁荣，学生虽然经历探究过程的程序和步骤，但是由于缺乏好奇心的驱使以及批判性的质疑，从而导致探究的机械化和形式化。当学生采集了实验的现象后，一会儿是小组讨论，一会儿是大组交流，但大多数是在缺乏问题意识和交流欲望的背景下被动地、应付式地讨论，缺乏平等的沟通和交流，尤其是缺乏更深层次的思维的碰撞，使得实验探究过程变相失控。因此，教师既要放手让学生活动的定势控制，又要避免学生兴奋过度或活动过量的定度失控，需要必要的讲解和过程指导的定序控制。

3.克服单纯激发兴趣的实验

学习物理必须重视实验，实验是物理的一个重要手段，课本中有许多概念、定律、定理都是从定向控制的实验中得出的，但有些教师对此认识不足，认为实验是课堂中吸引学生注意力极其有效的办法，所以，认为演示实验多多益善，只在表象化上下工夫，只问学生有没有兴趣，看到什么等，没有把实验定向控制在有目的地发现规律、分析现象中去。所以，这样单纯追求兴趣与看表象的实验必须克服。

最后，还应该强调控制论原理的种种方法在初中物理实验教学中的运用，各种方法往往是相辅相成、综合运用，才能取得最佳的实验教学效果。

参考文献

[1] 陈成龙.控制论与语文教学.宁德师专学报，1993（4）.

【责任编辑 付一静】

教材中安排了许多动手试一试、想想做做等生活中的小实验，就是有目的地定势调控学生进行观察、思考，培养学生用课本的知识去解释一些日常生活的现象，不断地把感知材料与理论知识相联系，进一步提高了学生的思维能力和运用理论知识的能力。从教育心理学的观点分析，“定势控制”的意义正在于它为物理实验教学提供了良好的条件和基础。

二、防止初中物理实验教学的种种失控

在实验课中，我们经常看到这样一种情形：学生情绪饱满，思维活跃时，他们敢于探索，往往容易偏离教师的“控制”，出现一些教师意想不到的“偶然事件”；当遇到了疑难时，他们常常左顾右盼，皱眉啧啧，有的教师对此无所适从，容易使课堂失控。为防止实验教学失控，必须做到以下几点。

1.防止为实验而实验和敷衍了事的实验

在物理实验中，教师应该指导学生了解实验目的，正确使用实验仪器，掌握操作方法并进行实验，最终写出实验报告。所以在实验中，教师应定向控制学生的观察能力，定序培养学生的操作技能。但在实施新课程的今天，有些教师片面理解学生的主体性，以为强调学生的主体性就是放弃教师的主导地位，常常导致实验课堂的失控。如“探究凸透镜的规律”时，一开始就让学生自主探究、动手设计实验、选择器材，摆放蜡烛、凸透镜和光屏，自己调节它们的高度，探究凸透镜成实像、虚像以及不成像的条件，而教师成了课堂的旁观者。结果由于放的力度太大，导致快到下课时才发现学生还是没有探究出来，于是只好匆匆收场，简单地宣布结论。

2.谨防学生参与实验的“虚假繁荣”

新课程实施以来，物理实验课堂变活了，这在一定程度上激发了学生的学习兴趣、学习热情和主动精神，但在参与的背后，却透漏出浮躁、肤浅和形式化的倾向，学生内在的思维和情感并没有真正被激活，看似热闹，实则是实验教学的失控。

如“研究压力的作用效果与哪些因素有关”时，有老师布置好任务后，学生马上进入了探究合作之中，小组内学生积极地参与，一片繁荣，学生虽然经历探究过程的程序和步骤，但是由于缺乏好奇心的驱使以及批判性的质疑，从而导致探究的机械化和形式化。当学生采集了实验的现象后，一会儿是小组讨论，一会儿是大组交流，但大多数是在缺乏问题意识和交流欲望的背景下被动地、应付式地讨论，缺乏平等的沟通和交流，尤其是缺乏更深层次的思维的碰撞，使得实验探究过程变相失控。因此，教师既要放手让学生活动的定势控制，又要避免学生兴奋过度或活动过量的定度失控，需要必要的讲解和过程指导的定序控制。

3.克服单纯激发兴趣的实验

学习物理必须重视实验，实验是物理的一个重要手段，课本中有许多概念、定律、定理都是从定向控制的实验中得出的，但有些教师对此认识不足，认为实验是课堂中吸引学生注意力极其有效的办法，所以，认为演示实验多多益善，只在表象化上下工夫，只问学生有没有兴趣，看到什么等，没有把实验定向控制在有目的地发现规律、分析现象中去。所以，这样单纯追求兴趣与看表象的实验必须克服。

最后，还应该强调控制论原理的种种方法在初中物理实验教学中的运用，各种方法往往是相辅相成、综合运用，才能取得最佳的实验教学效果。

参考文献

[1] 陈成龙.控制论与语文教学.宁德师专学报，1993（4）.

【责任编辑 付一静】