物理探究教學(xué)中的價(jià)值取向與實(shí)現(xiàn)

王正東

摘要：通過“歐姆定律”教學(xué)，闡述在物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)活動(dòng)中進(jìn)行的一系列反思、改進(jìn)，尋求更科學(xué)、更高效的教學(xué)行為，進(jìn)而提升物理教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的實(shí)踐與思考。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)探究；課堂教學(xué)；行動(dòng)研究；價(jià)值實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2012)4(S)-0066-3

如何有效提高物理探究教學(xué)的質(zhì)量，是物理教學(xué)的永恒話題。下面以“歐姆定律”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，談?wù)勎业囊恍?shí)踐探索與思考。

1實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中的幾番“頓挫”

“歐姆定律”是初中物理教學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容，它揭示了電路中電流用遵循的基本“交通規(guī)則”，處于電學(xué)的核心位置，是電學(xué)中的最重要的規(guī)律之一，也是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)和分析電路的基礎(chǔ)。

1.1首次教學(xué)：建立猜想，探究規(guī)律

首先，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“電流、電壓、電阻三個(gè)物理量之問的定量關(guān)系”展開猜想，進(jìn)而根據(jù)猜想來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后讓學(xué)生自主展開實(shí)驗(yàn)探究：

(1)導(dǎo)體電阻一定，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓之間的關(guān)系；

(2)導(dǎo)體兩端電壓一定，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻之間的關(guān)系。

最后分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納、概括規(guī)律：導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比。

1.2二次教學(xué)：調(diào)整器材，簡化操作

盡管上述教學(xué)方案能達(dá)成預(yù)期教學(xué)目的，但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作中發(fā)現(xiàn)：在探究“導(dǎo)體兩端電壓一定，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻之間的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，由于需要多次改變電阻，并且每次更換都需要斷開開關(guān)、拆除原電阻與電壓表、接人新電阻與電壓表、閉合開關(guān)四個(gè)動(dòng)作，操作比較麻煩。事實(shí)上，由于操作頻繁，不僅容易造成電路接觸不良，而且客觀上也影響了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的全面觀察，從而影響到實(shí)驗(yàn)探究效果。

基于此，筆者調(diào)整了實(shí)驗(yàn)器材：用旋鈕式電阻箱代替需要更換的幾個(gè)電阻，原先每次更換電阻的四個(gè)規(guī)定動(dòng)作就簡化為一次旋鈕。這樣在保證實(shí)驗(yàn)效果的同時(shí)，不僅提高了實(shí)驗(yàn)效率，同時(shí)也為學(xué)生全面觀察和數(shù)據(jù)分析預(yù)留了充分的時(shí)間。

1.3三次教學(xué)：優(yōu)化方案，厘清關(guān)系

然而，事情并非預(yù)期的那樣樂觀。學(xué)生在分析數(shù)據(jù)形成結(jié)論時(shí)，常常出現(xiàn)如下兩種邏輯錯(cuò)誤：導(dǎo)體電阻一定，導(dǎo)體兩端電壓與導(dǎo)體中的電流成正比；導(dǎo)體兩端電壓一定，導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體中的電流成反比。就第一種邏輯錯(cuò)誤而言，究其成因，問題不在學(xué)生本身，而恰恰在于教學(xué)之中。一是在先前認(rèn)識(shí)滑動(dòng)變阻器時(shí)，學(xué)生對(duì)“使用滑動(dòng)變阻器改變燈泡電流”有較深的認(rèn)識(shí)。二是在當(dāng)前探究電流與電壓關(guān)系時(shí)，是靠移動(dòng)滑片來改變變阻器阻值，學(xué)生誤認(rèn)為是研究電流與變阻器阻值的關(guān)系。在操作中學(xué)生通過移動(dòng)滑片來改變電流，產(chǎn)生了是由于電流的變化才引起了電壓變化的認(rèn)識(shí)，背離了“電壓是形成電流的原因”。

基于此，為幫助學(xué)生形成電流與電壓、電流與電阻之間正確的邏輯關(guān)系，筆者優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)方案，重新設(shè)計(jì)電路：通過改變電池的節(jié)數(shù)替代由變阻器來改變電阻兩端的電壓；將幾個(gè)不同阻值的電阻并聯(lián)接在電源兩端，分別由開關(guān)控制。這樣既保證了實(shí)驗(yàn)效果，同時(shí)消解了變阻器帶來的負(fù)面影響，使電流與電壓、電流與電阻之間的邏輯關(guān)系更直觀地顯現(xiàn)出來。待學(xué)生學(xué)習(xí)串聯(lián)總電阻與分壓知識(shí)之后，可以安排學(xué)生按教材中的實(shí)驗(yàn)方案再探究，學(xué)生在體驗(yàn)操作順暢的同時(shí)，理解更為準(zhǔn)確、深刻。

1.4四次教學(xué)：超越物質(zhì)，回歸人本

通過前三次的教學(xué)改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方案逐步優(yōu)化，探究活動(dòng)效果得到了整體上的明顯提高。然而，一個(gè)不容回避的教學(xué)事實(shí)是：盡管使用了同樣的實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)方案，但不同的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中卻有不盡相同的活動(dòng)收獲。如：在探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)。有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)更換電阻時(shí)，電阻變大(或變小)后，電壓表示數(shù)也增大(或減小)，但有的學(xué)生對(duì)此物理現(xiàn)象卻視而不見。由此，筆者認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)“超越物質(zhì)，回歸人本”。即教學(xué)中不能僅僅關(guān)注“物”的因素，更要關(guān)注活動(dòng)的“人”，注重培養(yǎng)學(xué)生的良好觀察習(xí)慣和大膽猜想、敢于懷疑的科學(xué)精神。就培養(yǎng)良好觀察習(xí)慣而言，一方面不僅要教給學(xué)生具體的觀察方法，而且要在活動(dòng)前提出明確的觀察要求；另一方面要有預(yù)見性地提出明確的活動(dòng)觀察點(diǎn)。同時(shí)在活動(dòng)記錄單上增設(shè)“我在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)什么”專欄，切實(shí)引導(dǎo)學(xué)生全面、細(xì)致、深入地觀察。

2實(shí)踐中的幾點(diǎn)思考

2.1物理探究活動(dòng)目標(biāo)：“有中心”，但不能“唯中心”

物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)活動(dòng)，是在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，讓學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)的相似過程，這一過程是科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程的精華濃縮，而不是科學(xué)發(fā)現(xiàn)歷史過程的真實(shí)重演。但畢竟時(shí)間有限，倘若面面俱到，勢必會(huì)沖淡課堂探究活動(dòng)的中心，直接影響教學(xué)效果。在“歐姆定律”教學(xué)活動(dòng)中，探究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體中電流與電壓和電阻之問的定量關(guān)系無疑是教學(xué)活動(dòng)的中心。但教學(xué)活動(dòng)要“有中心”，但不能“唯中心”。借用一句廣告詞：生命是一場旅程，在匆匆趕路的時(shí)候，更重要的是不要忘記欣賞路邊的風(fēng)景。在“歐姆定律”實(shí)驗(yàn)探究過程中實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的觀察、數(shù)據(jù)誤差的考量等都應(yīng)當(dāng)關(guān)注，盡管這些問題的分析與解決并非是本次活動(dòng)的中心，僅僅是活動(dòng)中的“衍生物”，但同樣是活動(dòng)中的“一種收獲”，而恰恰是這些常常被遺忘的“路邊的風(fēng)景”，或成為后期知識(shí)生長的重要因子，或成為引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與探究的導(dǎo)火線。

2.2物理探究活動(dòng)方案的設(shè)計(jì)：“教師決定”走向“師生協(xié)商”

探究活動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是物理探究活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)。在當(dāng)前的物理教學(xué)中，一些教師基于對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的能力缺乏信心，或出于節(jié)省教學(xué)活動(dòng)時(shí)間，把預(yù)先設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案直接給予學(xué)生。讓學(xué)生執(zhí)行指令性的實(shí)驗(yàn)操作；有的教師出于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，但當(dāng)遭遇學(xué)生設(shè)計(jì)的方案不合理或錯(cuò)誤時(shí)，往往又習(xí)慣性地回歸到教師指令路徑。探究活動(dòng)方案的設(shè)計(jì)從“教師決定”走向“師生協(xié)商”。

在探究“導(dǎo)體中電流與電阻的定量關(guān)系”時(shí)，學(xué)生提出猜想后。一位學(xué)生設(shè)計(jì)了這樣的實(shí)驗(yàn)方案：如圖1所示，將幾段阻值不同的電阻分別接入電路M、N之間，讀出電流，然后根據(jù)記錄的電流與電阻的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而得出電流與電阻的定量關(guān)系。顯然，這種方案不合理。因?yàn)榻尤霂锥巫柚挡煌碾娮韬?，MN兩點(diǎn)間的電壓不同，未能控制MN間的電壓，雖然能獲得電流與電阻的相關(guān)數(shù)據(jù)，但無法得出兩者之間正確的定量關(guān)系。對(duì)此，如果教師利用自己的權(quán)威，簡單否定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案，無疑會(huì)損傷學(xué)生的設(shè)計(jì)熱情。那么，教師能否曉之以理使學(xué)生信服地自我否定呢?從物理學(xué)的角度看，解釋MN兩點(diǎn)間的電壓不同，需要運(yùn)用串聯(lián)分壓的知識(shí)，而后者是基于歐姆定理推演出來的，所以教學(xué)實(shí)踐中教師無法以“理”服人。否其所為是不民主的，任其所為是不明智的。在教學(xué)實(shí)踐中，筆者允許學(xué)生按設(shè)計(jì)方案進(jìn)行操作，提

供其一個(gè)電壓表，將電壓表并聯(lián)在MN兩點(diǎn)間，要求其觀察不同的電阻接入后電壓表的示數(shù)，這樣學(xué)生直觀看到電阻變化后MN兩點(diǎn)間的電壓也發(fā)生了變化，學(xué)生自然意識(shí)到這種方案不符合控制變量法的思想，進(jìn)而自我否定。在某種意義上，這樣的教學(xué)處理做到了“民主”與“明智”兼得。

探究活動(dòng)方案的設(shè)計(jì)從“教師決定”走向“師生協(xié)商”，是尊重、保護(hù)學(xué)生的表現(xiàn)，是鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新的做法，也是基于學(xué)生原有的知識(shí)水平和符合認(rèn)知規(guī)律的真真實(shí)實(shí)地讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究中的“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案”這一環(huán)節(jié)，這既能培養(yǎng)和保持學(xué)生自主探究能力和興趣，也彰顯了以學(xué)生發(fā)展為本的理念。

2.3科學(xué)探究活動(dòng)對(duì)象的關(guān)注：唯“物”走向“人——物”

感悟“歐姆定律”，我們應(yīng)當(dāng)虔誠地?fù)荛_歷史塵埃，了解那一段令人難忘的科學(xué)鉤沉。歐姆當(dāng)年研究條件極其困難，電流很不穩(wěn)定，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)器材，花費(fèi)十年心血，研究電流定律，失敗了上千次才獲得成功。歐姆定律發(fā)表后，遭到德國很多權(quán)威人士特別是科學(xué)界的反對(duì)甚至是詆毀。德國物理學(xué)家鮑爾曾發(fā)難：“以虔誠眼光看待世界的人不要去讀這本書，因?yàn)樗遣豢芍眯诺钠垓_，它的唯一目的是要褻瀆自然的尊嚴(yán)?！苯?jīng)歷14年的懷疑、批判、確認(rèn)的洗禮與磨礪，歐姆定律的真理性才越發(fā)顯現(xiàn)出來，得到學(xué)術(shù)界的公認(rèn)。歐姆定律具有穿越時(shí)空的永恒光輝。

重溫這段歷史，筆者深深體會(huì)到科學(xué)探究活動(dòng)中的“物”僅是一個(gè)必要條件，真正起決定作用的是“人”本身，物理教學(xué)應(yīng)從單一“物”的關(guān)照走向“人與物”的全面關(guān)照，也就是說不僅要重視實(shí)驗(yàn)器材的完備、實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)化，更要重視實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中學(xué)生觀察能力和思維能力的發(fā)展。主動(dòng)探索、勇于堅(jiān)持、懷疑精神的熏陶。

在當(dāng)下物理教學(xué)活動(dòng)中，盡管教師普遍意識(shí)到培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和懷疑精神的重要性，但往往缺少行之有效的培養(yǎng)方法或策略，常常只有口頭上的要求，難以真正落實(shí)到實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)之中，從而導(dǎo)致教學(xué)活動(dòng)價(jià)值的流失。為此，筆者進(jìn)行了一些嘗試與探究：在活動(dòng)記錄單上，除實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄的欄目外，還增設(shè)兩個(gè)欄目：一是“我在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)什么”，這一欄目的設(shè)置可以方便觀察細(xì)致的同學(xué)及時(shí)記錄，其記錄內(nèi)容是寶貴的生成性資源，其記錄行為對(duì)其他同學(xué)也是一種示范與促進(jìn)；二是“我有哪些困惑或疑問”，這一欄目的設(shè)置可以方便學(xué)生及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)困惑與疑問，這本身不僅是學(xué)生行思結(jié)合的見證，也是理性精神的具體體現(xiàn)，同時(shí)也有利于教師及時(shí)把握實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)，更好地調(diào)控實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。

總之，物理教學(xué)應(yīng)努力從學(xué)生的發(fā)展需要出發(fā)，以研究者的態(tài)度審視自己，不斷反思，尋求更好的方法和策略，不斷建構(gòu)并豐富自己的實(shí)踐性知識(shí)，提升物理教學(xué)專業(yè)素養(yǎng)。在自覺的行動(dòng)研究中，我們可以獲得“教師職業(yè)的內(nèi)在歡樂與尊嚴(yán)，在日常進(jìn)行的、創(chuàng)造性育人過程中實(shí)現(xiàn)，而不是只有在所教的學(xué)生取得社會(huì)成就才得以實(shí)現(xiàn)”。

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(欄目編輯鄧?yán)?