“生命課堂”視角下優(yōu)化實驗呈現(xiàn)方式的策略*

周金中

(鎮(zhèn)海中學(xué) 浙江 寧波 315200)

受傳統(tǒng)傳授式教學(xué)習(xí)慣的影響，當(dāng)前的高中課堂中物理實驗呈現(xiàn)方式的現(xiàn)狀不樂觀.從實驗的課堂功能來看，實驗呈現(xiàn)方式幾乎都是僵化的“陳述式”[1]，相當(dāng)一部分實驗呈現(xiàn)都是教師講，學(xué)生聽；教師做，學(xué)生看；教師總結(jié)結(jié)論，學(xué)生記結(jié)論，使得實驗變成獨立于教學(xué)內(nèi)容的“新任務(wù)”.從課程觀角度來看，實驗呈現(xiàn)方式幾乎都是如同作報告般的“學(xué)術(shù)化”呈現(xiàn)，相當(dāng)部分實驗呈現(xiàn)都是“知識”為本位，教師與學(xué)生成為純粹課程的傳遞者與吸收者，忽視基于實驗課程的生成性，忽略了教師與學(xué)生的構(gòu)建與創(chuàng)造.從教學(xué)論角度來看，實驗呈現(xiàn)方式單一、封閉，相當(dāng)部分的實驗呈現(xiàn)只是某個教學(xué)環(huán)節(jié)的“調(diào)味品”，限制了課堂教學(xué)問題探究的形式，不利于師生因地制宜、因材施教地創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)活動.

在教學(xué)實踐和研究中發(fā)現(xiàn),“生命課堂”理念是當(dāng)前物理課程改革的優(yōu)秀成果之一.“生命課堂”的顯著特點是課堂內(nèi)涵的人本性，課堂形式的發(fā)展性和課堂本質(zhì)的高效性[2].而且，“生命課堂”視角下優(yōu)化實驗呈現(xiàn)方式能有效提升實驗的教育教學(xué)效益.

下面以人教版《物理·選修3-1》“靜電場”第一節(jié)“電荷及其守恒定律”課堂教學(xué)中的系列演示實驗為例，就有關(guān) “生命課堂”視角下優(yōu)化實驗呈現(xiàn)方式的策略與同行共同探討.

1 基于認(rèn)知與心理的融合關(guān)注呈現(xiàn)方式的人本性

1.1 策略分析

“生命課堂”核心理念是以人為本，而人本主義的學(xué)習(xí)理論以羅杰斯的“以學(xué)習(xí)者為中心”的學(xué)說為代表.該理論強調(diào)，學(xué)習(xí)者感覺到學(xué)習(xí)內(nèi)容與自己的目的有關(guān)時，意義學(xué)習(xí)發(fā)生，而大多數(shù)意義學(xué)習(xí)是在做中學(xué)的.在意義學(xué)習(xí)過程中，主體(學(xué)生)表現(xiàn)為學(xué)習(xí)者認(rèn)識結(jié)構(gòu)中已有的適當(dāng)概念，客體(教學(xué)目標(biāo))表現(xiàn)為要學(xué)習(xí)的新知識，知識的獲得就是主、客體在不斷相互作用的過程中積極構(gòu)建意義的過程.這是一個動態(tài)過程，是新知識在認(rèn)識結(jié)構(gòu)中構(gòu)建同化的過程.

實驗呈現(xiàn)過程，就是要努力創(chuàng)造新舊認(rèn)知同化和順應(yīng)的物理實驗情境，充分把握高中生心理特點，融合實驗的認(rèn)知目標(biāo)和學(xué)生的心理需求，從而達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)潛能和創(chuàng)新意識的效果.

1.2 優(yōu)化案例——塑料管吸引易拉罐

圖1 實驗器材

實驗?zāi)康模阂敫袘?yīng)起電.

實驗器材：塑料袋，PVC電工套管，汽水或可樂的易拉罐，如圖1所示.

原理：摩擦的套管帶電，靠近金屬易拉罐時，易拉罐兩端出現(xiàn)異號電荷,且靠近套管端電荷與帶電套管之間的吸引力比遠(yuǎn)離套管端電荷與帶電套管之間的排斥力大，所以，帶電套管會吸引易拉罐滾動.

原呈現(xiàn)方式：把易拉罐放在較為光滑的地板上或者桌面上.用塑料袋摩擦套管，其后當(dāng)套管接近易拉罐時，易拉罐會滾動.

優(yōu)化呈現(xiàn)方式：把易拉罐放在較光滑的地板上或桌面上.用套管接近易拉罐，易拉罐不動.其后用塑料袋摩擦的套管接近易拉罐時，易拉罐會滾動.

1.3 優(yōu)化評析

這里暫不討論這個實驗在原來實驗(絲綢摩擦過的玻璃棒靠近驗電器)上的改進(jìn)更符合學(xué)生認(rèn)知、心理的問題，只是想說說這里的“原呈現(xiàn)方式”與“優(yōu)化呈現(xiàn)方式”的變化.改進(jìn)后的實驗只是比原來的多了一步——“未帶電前的靠近”， 但是，就是這一步“優(yōu)化策略”,聯(lián)系了學(xué)生關(guān)于萬有引力的原認(rèn)知，為后面帶電后吸引易拉罐的感應(yīng)起電現(xiàn)象埋下了“啟迪思考”的心理“包袱”.認(rèn)知與心理的融合就在這里，優(yōu)化的人本性體現(xiàn)就在這里.

2 基于演示與探究的融合突出呈現(xiàn)方式的發(fā)展性

2.1 策略分析

課堂探究最顯著的表現(xiàn)是動態(tài)發(fā)展.“探究學(xué)習(xí)”的理論源泉在于布魯納的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論.布魯納認(rèn)為,為了使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)，提供信息是必要的，但是掌握這些信息本身并不是學(xué)習(xí)的目的，學(xué)習(xí)應(yīng)該超越所給的信息.學(xué)生的心智發(fā)展主要是遵循自己特有的認(rèn)知程序，教學(xué)是要幫助學(xué)生智慧或認(rèn)知的生長.那么，演示也不應(yīng)該局限于某個環(huán)節(jié)，不應(yīng)該是單線的信息呈現(xiàn)，也應(yīng)該隨著探究的節(jié)拍起伏、生長、發(fā)展.

實驗呈現(xiàn)就必須重視學(xué)生對實驗信息的獲取、選擇、分析、判斷和運用能力，呈現(xiàn)的過程中激勵學(xué)生積極探究實驗的目的、原理、步驟，力求在觀察與思考實驗現(xiàn)象的過程中有所發(fā)現(xiàn)，能夠形成發(fā)展性的實驗演示，從而緊密服務(wù)動態(tài)教學(xué)探究.在“靜電實驗”中，現(xiàn)以演示與探究時改進(jìn)的實驗為例.

2.2 優(yōu)化案例——枕形導(dǎo)體的“前世今生”

實驗?zāi)康模貉芯扛袘?yīng)起電特點.

實驗器材：絲綢,玻璃棒,驗電器2個,枕形導(dǎo)體2個,靜電計2個.

原理：帶正電玻璃棒C靠近枕形導(dǎo)體A端，A端感應(yīng)出負(fù)電荷,B端感應(yīng)出正電荷，兩端錫箔張開.分開A,B，取走C后，A和B分別帶等量的負(fù)、正電荷，兩錫箔保持張開.當(dāng)A,B靠攏后電荷中和，兩錫箔閉合.

原呈現(xiàn)方式：按照教材實驗裝置(圖2)，帶正電的玻璃棒靠近枕形導(dǎo)體A端時，A和B端下的錫箔張開.此時，移開B枕形導(dǎo)體，撤走玻璃棒，A,B錫箔依然張開.其后，將A,B枕形導(dǎo)體靠攏，A,B端錫箔閉合.

圖2

圖3 圖4

優(yōu)化呈現(xiàn)方式：利用圖3裝置，帶正電的玻璃棒靠近枕形導(dǎo)體A端，讓學(xué)生分析A,B的帶電情況.為了驗證分析，引導(dǎo)學(xué)生用圖4實驗(可顯示帶電情況).學(xué)生將圖3實驗裝置進(jìn)行改進(jìn)，如圖2，可定性表示兩端的帶電量，繼續(xù)引導(dǎo)(錫箔不一樣，張角不具備可比性)學(xué)生改進(jìn)實驗裝置如圖5所示，最后才演示實驗.

圖5

2.3 優(yōu)化評析

探究教學(xué)中，常常要花大力氣改進(jìn)實驗，目的或是提高實驗現(xiàn)象的可視度,或是提高實驗現(xiàn)象的“含金量”(問題空間)，但是我們總是習(xí)慣于把改進(jìn)的相對“完美”的作品直接呈現(xiàn)給學(xué)生.呈現(xiàn)結(jié)果后，除了短暫的輝煌現(xiàn)象帶給學(xué)生“刺激”與“感慨”外，探究的價值大打折扣.這里，從分析演示教材實驗出發(fā)，提供驗電器相關(guān)信息，引導(dǎo)學(xué)生主動“改進(jìn)”當(dāng)前實驗.最后，不僅讓學(xué)生看到了令人驚喜的“現(xiàn)象”，還使其領(lǐng)略了探究現(xiàn)象背后本質(zhì)的成就感.突出了發(fā)展性的實驗呈現(xiàn)方式，才能真正發(fā)揮演示與探究融合的魅力，才能發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造潛能.

3 基于現(xiàn)象與本質(zhì)的融合促進(jìn)呈現(xiàn)方式的高效性

3.1 策略分析

從哲學(xué)的層面上來說，現(xiàn)象和本質(zhì)可以互為轉(zhuǎn)化，從教學(xué)層面上來看，兩者分別對應(yīng)著過程與結(jié)論，可見兩者都不可缺失.任何物理實驗現(xiàn)象的背后總是有相應(yīng)的物理規(guī)律，物理實驗教學(xué)就是要打開現(xiàn)象與本質(zhì)之間的通道，透過現(xiàn)象看到本質(zhì)，并且在“看”的過程中提升思維、能力等甚至比“本質(zhì)”更重要的科學(xué)素養(yǎng).實驗中，唯有從各個層面、各個角度去看才能看透現(xiàn)象，也唯有把呈現(xiàn)的每一步都與學(xué)生的認(rèn)知(物理規(guī)律)、思維(科學(xué)思維方法)、能力(觀察、分析、推理)等本質(zhì)目標(biāo)對應(yīng)才能實現(xiàn)呈現(xiàn)方式的高效性.還是以 “靜電實驗”中的兩個實驗為例，說明如何優(yōu)化呈現(xiàn)方式有效促進(jìn)逆向思維能力和科學(xué)觀察能力的培養(yǎng).

3.2 優(yōu)化案例

案例1： “回馬槍” 驗證摩擦起電本質(zhì).

實驗?zāi)康模候炞C摩擦起電的本質(zhì)是得失電子.

實驗器材：絲綢，玻璃棒，驗電器,如圖6所示.

圖6 實驗器材

原理： 絲綢摩擦過的玻璃棒，絲綢得到電子帶負(fù)電，然后，接觸帶正電的驗電器，電荷中和.

原呈現(xiàn)方式： 絲綢摩擦過的玻璃棒接觸驗電器，驗電器金屬箔帶正電張開.

優(yōu)化呈現(xiàn)方式： 在原方式后增加一個步驟，即“隨意”把摩擦過的絲綢放在驗電器上，驗電器金屬箔閉合.實驗過程中實驗者需要帶上絕緣手套.

案例2:兩次不同的“張開”.

實驗?zāi)康模簭哪Σ疗痣姷礁袘?yīng)起電的教學(xué)過渡.

實驗器材：絲綢,玻璃棒,驗電器.

原理：絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，靠近驗電器，驗電器感應(yīng)出負(fù)電(金屬箔張開)，接觸后驗電器帶正電(金屬箔再次張開).

原呈現(xiàn)方式：提醒學(xué)生仔細(xì)觀察，絲綢摩擦過的玻璃棒慢慢靠近驗電器，金屬箔張開，當(dāng)玻璃棒接觸驗電器后，金屬箔“閉合”又張開.

優(yōu)化呈現(xiàn)方式：提醒學(xué)生仔細(xì)觀察，絲綢摩擦過的玻璃棒快速接觸驗電器，問學(xué)生看到什么現(xiàn)象.預(yù)設(shè)學(xué)生只看到最終結(jié)果——金屬箔張開.慢慢重復(fù)剛才實驗，請學(xué)生陳述看到的現(xiàn)象(預(yù)設(shè)學(xué)生看到有兩次張開過程).如果還是沒有看到，通過攝像頭錄像然后慢放，讓學(xué)生表述看到的現(xiàn)象.

3.3 優(yōu)化評析

案例1中看似“隨機”的“回馬槍”卻是直擊要害.學(xué)生會心里追問驗電器箔片“自己”閉合的原因——絲綢帶何種電荷?驗電器帶何種電荷?學(xué)生會反思看到過的現(xiàn)象——絲綢與玻璃棒摩擦過,玻璃棒與驗電器接觸過,絲綢與驗電器接觸過,學(xué)生會很快認(rèn)同現(xiàn)象后的本質(zhì)——摩擦起電本質(zhì)是電子得失，而在這個過程中也實踐了“逆向思維”方法.

教師總是要求學(xué)生認(rèn)真觀察，但是有沒有反思過有必要在哪些環(huán)節(jié)著力培養(yǎng)學(xué)生的實驗觀察能力.實驗心理學(xué)家赤瑞特拉(Treicher)做過兩個著名的心理實驗，在關(guān)于人類獲取信息的來源中證實,人類獲取的信息83%來自視覺,11%來自聽覺.在關(guān)于知識保持、記憶持久性的實驗中,人們一般能記住聽到內(nèi)容的30%,記住交流過程中自己所說內(nèi)容的70%.案例2中，通過優(yōu)化不僅實踐了“實驗觀察能力”的培養(yǎng)，看到了現(xiàn)象背后的感應(yīng)起電規(guī)律，還幫助學(xué)生記住重要的物理現(xiàn)象，過程中實現(xiàn)了呈現(xiàn)方式的高效性.

4 優(yōu)化實驗呈現(xiàn)方式的實踐反思

“生命課堂”視角下,優(yōu)化實驗呈現(xiàn)方式的策略讓傳統(tǒng)物理實驗呈現(xiàn)有新的積極變化.關(guān)注實驗呈現(xiàn)方式的人本性，使得實驗更多從學(xué)術(shù)到生活——實驗呈現(xiàn)方式符合以學(xué)生發(fā)展為中心的物理課程觀[3]，拉近了物理與社會生活實際的聯(lián)系，最大程度尊重學(xué)生的個性差異和心理感受.突出實驗呈現(xiàn)方式的發(fā)展性，使得實驗更多從現(xiàn)象到思維——實驗呈現(xiàn)方式順應(yīng)問題探究的需求，為問題教學(xué)打開更加廣闊的問題空間，為學(xué)生發(fā)展創(chuàng)造更多的機會.促進(jìn)呈現(xiàn)方式的高效性，使得實驗更多從演示到探究——實驗呈現(xiàn)方式直指教學(xué)目標(biāo)，讓每一步操作都能幫助學(xué)生對物理規(guī)律的理解.

更多教學(xué)實踐表明,“生命課堂”視角下優(yōu)化實驗呈現(xiàn)方式的策略使得實驗更多關(guān)注學(xué)生的發(fā)展,更好地發(fā)揮實驗的功能，更深層激勵師生的潛能，從根本上提升教學(xué)活動中師生的生命質(zhì)量.

參考文獻(xiàn)

1 梁旭.認(rèn)知物理教學(xué)研究.杭州：浙江教育出版社，2011.12～13

2 周金中.構(gòu)建高中物理“生命課堂”的實踐研究.教學(xué)月刊，2012(10)

3 蓋立春.化學(xué)實驗呈現(xiàn)方式的含義、類型和功能.化學(xué)教育，2008(1)