王一蓉，田 野

(陕西师范大学 物理学与信息技术学院，陕西 西安 710119)

2017年版的《普通高中物理课程标准》强调了学生实验能力的发展，强调学生实验和演示实验的实施与创新.同时，在教学建议中也提出了教师要重视创设情境，以便于培养学生物理学科的核心素养和探究能力[1].因为物理概念难以理解，物理公式繁多复杂，物理题型千变万化，学生在学习物理的过程中学习热情逐渐衰退[2].物理演示实验作为一种直观性的教学方法，它本身的特点就是创设情境教学.优秀的演示实验可引起学生对实验现象的好奇心，提高学生对物理的学习兴趣.将演示实验及其相应的教学过程当作完整的教学活动进行设计，演示实验可成为激发学生学习动机的重要教学方法之一.

优秀的学习者愿意并且能够主动学习，这种意愿就是学习动机.学习动机指能激发、维持学习活动，并且能使学习活动和行为朝向一定学业目标的内在过程与心理状态，是引发与维持学习行为和活动的内在原因与动力[3].因此学习动机在物理学习过程中，可以看作引发和维持学生探索物理规律，积极参加物理学习活动的内在原因.根据产生的诱因来源可以将学习动机分为内部动机和外部动机[4].内部动机是指学习者因为喜爱物理才学习物理，而不是外部的强化，物理学习活动本身就能够让学习者满足，获得乐趣.外部动机是外界作用于学习者而产生的学习动机.外部动机可以看作是一种强化，产生于学习活动之外.在物理教学实践过程中，教师应该根据具体情况，以激发学生的内部动机为主要目标，将外部动机当作辅助性学习动机安排教学活动.本文主要探究了基于激发内部学习动机的物理演示实验改进策略.

1 以激发内部动机为主要目标

高中物理演示实验教学中，内部动机主要存在于：1)对演示实验展示的物理概念或物理规律的兴趣；2)学生对实验现象原理的好奇心.所以教师在设计演示实验内容时可以利用实验现象引起学生好奇，引发学生对现象所隐藏的概念或规律产生兴趣.

1.1 动显新奇

为了引起学生的好奇心,激发内部动机，实验现象要做到“动显新奇”.

“动”指实验现象是动态的.比起静态的实验现象，学生更关注动态的实验.教师在展示演示实验时，不能只展示最终的实验结果，应向学生展示发生实验现象的全过程，以动代静.

“显”是指实验现象应该清晰可见.看得见的实验现象才具有说服力，很多实验在实际演示过程中，只有前面的学生可以看见，长期以来会打击学生观察分析演示实验的积极性，降低学生参与物理演示实验的兴趣.可以通过以下措施改进实验的可观测性：

1)利用放大装置放大实验现象.在沪科版桌面微小形变实验中，利用人压桌面导致激光笔打光位置改变,证明施加很小的力物体也发生形变.

2)利用投影仪放大实验现象.比如在演示螺旋测微器的读数方法、小磁针在通电导线旁发生偏转以及楞次定律时，都可以使用投影仪放大实验现象.

3)可根据条件在黑板上演示实验.比如将常用的斜面安装磁铁，那么所有关于斜面的演示实验都可以在黑板上进行.或者探究合力作用时，可以用磁铁将绳子钉在黑板上，再使用弹簧测力计进行探究.

“新奇”是引发学生兴趣、激发内部动机最重要的条件.短期的兴趣来源于实验现象的新奇性、变化性.所以新奇的实验现象是让学生意想不到，或者平时会被忽视的现象.

1)教师可以采用提问的方式制造悬念，利用学生已有的知识结合即将进行的演示实验，让学生猜测实验结果.可以多提问几名学生，若实验现象比较简单也可以告诉学生正确结果和错误结果，让学生进行选择，制造不同的答案引发讨论，提高学生的参与度.

2)实验现象尽可能新奇，比如学习折射率时，可以同时演示筷子在水中发生弯折和玻璃棒在甘油中消失2组实验.又比如学习光的反射原理时，在黑暗的条件下用手电筒照射镜子和纸.让学生猜测哪个看起来更亮，可能会有一部分学生猜测镜子更亮，在做完实验后发现纸更亮，引导学生探究实验原理，学习镜面反射与漫反射.

1.2 满足成就需要,提高自我效能

成就需要[5]是指学生克服困难，展示才能，成功解决某一问题的内部倾向动机.教师在进行演示实验的过程中，不能只关注实验现象，要提出探究问题，引导学生解决问题.完整的演示实验教学，应是学生和教师共同解决问题的探究过程.自我效能理论[6]中提到成功的直接经验和言语说服会提高学生的自我效能，进而促进学生主动参与演示实验活动，激发学习动机.因此在问题的设置上，探究问题要有一定挑战性，但不能超越大部分学生的当前水平.在提出问题时，多给予学生积极的心理暗示，相信学生，重视学生猜想、设计、自主互动等环节.以问题为基础，这样的物理教学过程更加有意义[7].

例如在摩擦力的学习环节，经常有教师以推桌子推不动来形容摩擦力，这里教师可以引导学生猜测为什么推不动桌子，再由二力平衡推出有1个力与人施加的推力平衡，这个力被命名为静摩擦力.另外也可以通过开展学生演示实验获得成就需要和自我效能.在对已经学过知识进行巩固或者实践时，教师可以根据条件组织学生自制教具.学生利用自己制作的教具进行演示实验，能够提高学生的参与度.除了展示的学生外，学生对自己同学的演示实验活动会给予更高的关注度，同样也能够提高学生兴趣.这样的活动能够培养学生的创新意识、动手能力和实践能力.教师的演示活动为学生提供了感性认识，之后的学习是理性认识，那么学生自制教具活动就是认识得到实践.在活动中，教师应及时提供帮助，反馈意见，配合学生完成教具的制作，激发学生学习物理的兴趣.

1.3 自制教具

自制教具更具有灵活性，教师可以开展更丰富的演示实验.为了激发学生内部学习动机，应该采用生活中更常见的物品制作教具，让学生感受到物理就在生活中，提高学生对物理的兴趣.例如在上文提到的桌面微小形变演示实验，若没有激光笔的固定台，可以利用塑料瓶中装一部分有颜色的水，用手轻微按压瓶身，水面上涨，也可以证明微小形变.将物理与生活联系在一起，知识变得生动，可以提高学生的兴趣和关注度.

1.3.1 自制教具例1：能量的转化

能量的转化存在于生活的方方面面，但是能量转化现象因为过于常见变得并不显眼，经常被忽视.在教学中教师若利用常见的物品展示不常见的实验现象，将抽象变为具象，将平凡变为神奇，可提高学生的兴趣，让学生更好地理解能量的转化.如图1所示，采用电池和口香糖包装锡纸作为自制教具.将锡纸的感光面两端分别接触电池两极，短时间内锡纸中间会变黑冒烟，最终烧断.这是由于电池的电能转化成了锡纸的内能，内能过大导致锡纸烧断.该实验现象明显且新奇，能够提高学生的兴趣.

(a) (b)

在进行演示实验后，教师也可以根据此次演示实验现象引导学生回忆短路内容，并启发学生利用能量的转化解释短路导致电源烧坏以及接电阻防止短路的原因.

1.3.2 自制教具例2：静摩擦力

静摩擦力的概念比较抽象，虽然高中学习了力的合成，但在教师举例推桌子推不动是因为静摩擦力作用时，学生仍然有思维误区：推不动桌子是由于桌子很重.可以采用如图2所示的自制教具进行演示实验.将2本书的书页重叠在一起，增加摩擦力，让2位学生分别从两边拽书，发现无法拽开2本书.采用对抗的方式，让摩擦力更加形象.因为实验用具简单，学生在课后也可以进行尝试，有利于培养学生的学习兴趣.

图2 静摩擦力演示实验

2 根据教学目标选择教学策略

高中物理演示实验有很多分类，影响学习动机的因素复杂多样.为了在演示实验的教学过程中同时激发学习动机，要求教师在教学方式已定的条件下选择合适的教学策略，提高高中物理演示实验的效果.

在进行演示实验设计时，可以按照以下思路：

1)教师根据学生已经学习过的知识，确定演示实验需要达到的实验目的和效果，设计演示实验的教学策略.

2)整合已有的相关演示实验资源，查阅文献，吸取他人优点，为自己提供创新思路.

3)根据演示实验的内容选择恰当的改进策略和教学策略.可以开展原有的优秀的演示实验，也可以优化原有实验和创新实验，比如是否需要放大实验结果等.根据教师自身特点选择其他教学策略，比如指导发现法、合作目标结构等.

4)根据选择的演示实验内容编写教案，包括目标、教学准备、教学内容、重难点、教学步骤等.教案可以让自身的逻辑更加清晰，帮助教师顺利地开展教学活动.最后制作合适的教具，展开演示实验.

5)课程结束后，教师根据学生的学习效果反思实验内容和教学方法，总结经验补充进教案中，作为教学经验积累.

3 摩擦力教学案例

摩擦力处于高中物理刚开始的学习阶段，属于必修一的内容，是重要但比较简单的知识点.在此利用演示实验培养学生的探究能力，激发学生的学习动机，是比较合适的教学方式.

3.1 教学目标

1)知识与技能

a.了解比较静摩擦力和滑动摩擦力的定义、产生条件、方向及作用效果.

b.能够利用力的平衡条件判断静摩擦力的大小.

c.能够用动摩擦因数计算滑动摩擦力.

2)重难点及培养目标

a.判断静摩擦力的有无和方向.

b通过演示实验，引导学生归纳摩擦力的大小与哪些因素有关.

c.通过实验探究，帮助学生体验成功，激发学习动机.

3.2 教学策略

自制教具例2利用课本放大静摩擦力的作用效果，激发学生的学习欲望，让学生感受静摩擦的存在，属于引课环节.根据教学目标，设计演示实验探究动摩擦力与哪些因素有关.教师可以准备不同材料的垫子、可拆卸轮胎的小车、与小车大小相似的水瓶(水瓶可放置在车上)、水.然后让学生猜测如何让摩擦力最大，引导学生探究摩擦力与哪些因素有关，增加学生的参与度.最重要的是，教师要启发学生通过探究实验归纳物理公式，培养学生的物理思维.教师根据学生猜测情况，可以补充滚动摩擦和液体摩擦.除了滑动摩擦外，教师可以告知学生猜到了课外的内容并表示鼓励.

鉴于物理与哲理紧密关联，教师可适当加入课程思政的内容.例如最大静摩擦力大于滑动摩擦力，这就是万事开头难.又比如教师讲解有利的摩擦，让学生意识到阻力在某些场合也能转化成动力.

4 结束语

根据学习动机理论，总结了在演示实验教学过程中影响学习动机的因素，提出了改进高中物理演示实验的教学策略.以激发学生内部学习动机为目标，改进演示实验内容,提高学生的学习兴趣和自我效能，以期在教学过程中满足学生需要.根据演示实验的特点和功能，选择合适的教学策略设计演示实验.演示实验是完整的探究学习过程，教师引导学生主动学习、有效学习，提高教学效率.