高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)“微課題”模式構(gòu)建

胡皓云

摘 要：本文介紹了構(gòu)建高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式的理念，并提出高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)“微課題”模式概念。論述以問題驅(qū)動(dòng)的方式引領(lǐng)學(xué)生像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理一樣思考，用微科研的方式參與科學(xué)探究，著力探索高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效模式。

關(guān)鍵詞：高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；問題驅(qū)動(dòng)；“微課題”模式

物理是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種非常有利于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)及培養(yǎng)創(chuàng)造力的教學(xué)形式。實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)就是利用科學(xué)的方法和手段，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)來提示事物的本質(zhì)。布魯納說：“發(fā)現(xiàn)不限于尋求人類尚未知曉的東西，確切地說，它包括用自己的大腦親自獲得知識(shí)的一切方法”。筆者以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式從引領(lǐng)學(xué)生像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理一樣思考，用“微科研”的方式參與科學(xué)探究，從而激發(fā)學(xué)生真正主動(dòng)積極思考、合作探究、不斷創(chuàng)新。

傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)步驟現(xiàn)成、結(jié)論已知、方案單一，這種方式嚴(yán)重扼殺學(xué)生的探究興趣和創(chuàng)新思維 [1 ]。在物理課堂中，教師講述和分析得多，學(xué)生思考和討論得少，導(dǎo)致學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室頭緒混亂、無從下手；對物理實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)不夠，把思考與實(shí)驗(yàn)分割開來，遇到問題無法進(jìn)行有效遷移。而問題關(guān)鍵在于教師沒有設(shè)計(jì)行之有效的明確的任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式?；诖耍P者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)通過開展微型課題，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行充分體驗(yàn)和深度探究。

“實(shí)驗(yàn)教學(xué)‘微課題模式”界定：“實(shí)驗(yàn)教學(xué)‘微課題模式”也稱作實(shí)驗(yàn)教學(xué)微型課題研究，是指學(xué)生為解決日常學(xué)習(xí)過程中遇到的具體問題而確立的小課題。研究內(nèi)容是學(xué)習(xí)過程中碰到的問題、有待驗(yàn)證的規(guī)律、需要探究的物理量之間的關(guān)系等。微型課題研究以“短周期、重過程、有實(shí)效” 基本特征，以“問題即課題、對策即研究、收獲即成果”為基本理念。“微課題”模式實(shí)施過程仍然體現(xiàn)“教師是主導(dǎo)、學(xué)生是主體”的新課程理念。該模式實(shí)施主要包括以下環(huán)節(jié)。

1 確定實(shí)驗(yàn)研究課題

這個(gè)環(huán)節(jié)主要解決“為什么做這個(gè)實(shí)驗(yàn)”。包括發(fā)現(xiàn)問題、確定研究內(nèi)容和研究目標(biāo)。問題往往是思維的延伸，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)感興趣的問題時(shí)，或者一個(gè)不能確定的關(guān)系時(shí)，這就能作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行研究。沒有目標(biāo)，只做不分析，會(huì)使學(xué)生浮于實(shí)驗(yàn)過程與表面現(xiàn)象，不知道實(shí)驗(yàn)所提示的規(guī)律，更談不上發(fā)現(xiàn)和探究規(guī)律。

教師指導(dǎo)：問題即課題，引導(dǎo)學(xué)生從物理學(xué)角度較明確地表述問題，教師并把問題轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)課題。和同學(xué)們一起做好開題工作，明確問題及研究目標(biāo)。引領(lǐng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。

2 制定實(shí)驗(yàn)研究方案

這一環(huán)節(jié)解決“要怎么做這個(gè)實(shí)驗(yàn)”?！拔⒄n題”模式較于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式最大的區(qū)別在于實(shí)驗(yàn)前有完善的研究方案，是有計(jì)劃有目的的研究活動(dòng)。這就要求把一個(gè)大的問題按照內(nèi)在邏輯關(guān)系分解成相互聯(lián)系的許多問題，從而找到解決這個(gè)問題的步驟，提出研究方法和過程。該過程就是運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能解決實(shí)際問題的過程。學(xué)生在研究方案時(shí)，通過自學(xué)、討論、查閱資料等方式確定研究方案。此過程主要解決以下問題：

2.1 確認(rèn)實(shí)驗(yàn)原理正確，查閱完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)還可以采用什么原理。實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)的核心和靈魂 [2 ]，原理是實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)出發(fā)點(diǎn)，也是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作的依據(jù)。比如“測定玻璃的折射率”時(shí)可以用折射率的定義式測定玻璃的折射率，學(xué)生通過查閱資料也會(huì)發(fā)現(xiàn)折射率與全反射的臨界角的聯(lián)系，從而亦可通過全反射的臨界條件來測定玻璃的折射率。還要考慮原理的可行性。比如“測定重力加速度”高中階段有較多方法，但如果直接用秒表測定重物從某一高處自由落體過程中的時(shí)間并用自由落體豎直方向位移公式來計(jì)算測定，可操作性則不強(qiáng)。

實(shí)驗(yàn)原理包括物理知識(shí)、裝置原理和操作原理 [3 ]。在實(shí)際過程中可鼓勵(lì)學(xué)生通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)儀器和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)原理來確定實(shí)驗(yàn)原理。如“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)過程中反復(fù)用到測定瞬時(shí)速度，傳統(tǒng)方法是通過紙帶處理測定瞬時(shí)速度，學(xué)生亦可換用光電門來簡捷測定瞬時(shí)速度。有些實(shí)驗(yàn)原理雖然簡單易懂，但往往有系統(tǒng)誤差，也可以引導(dǎo)學(xué)生改善原理消除系統(tǒng)誤差。

2.2 選擇實(shí)驗(yàn)研究方法。實(shí)驗(yàn)方法是人們根據(jù)研究課題規(guī)定的任務(wù)，利用實(shí)驗(yàn)儀器對研究對象進(jìn)行積極的干預(yù)，控制或模擬研究對象，以便在最有利的條件下對其進(jìn)行觀察，從而獲得經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的一種方法。學(xué)生通過查閱資料、合作討論明確實(shí)驗(yàn)的變量及其控制方法。要鼓勵(lì)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法完善實(shí)驗(yàn)步驟，這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力又有利于學(xué)生真正理解實(shí)驗(yàn)原理和方法。

2.3 細(xì)化實(shí)驗(yàn)操作過程。實(shí)驗(yàn)過程是實(shí)驗(yàn)研究的必經(jīng)過程，要認(rèn)真思考每一步操作的依據(jù)是什么，有何具體要求。比如操作打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)為什么要先接通電源后釋放紙帶。

2.4 確定如何觀察現(xiàn)象或數(shù)據(jù)如何記錄。能夠提出多種方式收集數(shù)據(jù)，知道重復(fù)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.5 確定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何處理。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法主要有：列表分析法、圖像分析法、描跡法、逐差法等。

教師指導(dǎo)：理論指導(dǎo)，及時(shí)點(diǎn)撥，共同完善研究方案。激發(fā)學(xué)生廣泛閱讀，集中討論，培養(yǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和條理性，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到計(jì)劃的重要性。

3 實(shí)施實(shí)驗(yàn)研究方案

確定研究內(nèi)容的承擔(dān)者。依據(jù)上述需要研究的問題和參與研究人員的實(shí)際情況及研究能力，課題組長對課題研究進(jìn)行具體分工、準(zhǔn)備如何開展研究，并合理安排研究時(shí)間和進(jìn)度，也可以說完成對課題的論證和設(shè)計(jì)。如有多種探究方案，則可分組進(jìn)行探究。比如“測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻”實(shí)驗(yàn)可采用⑴伏特表+安培表+變阻器；⑵安培表+電阻箱；⑶伏特表+電阻箱等方案分組探究。

教師指導(dǎo)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究方案創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)條件。學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中巡視，發(fā)現(xiàn)問題，收集問題，及時(shí)指導(dǎo)。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)中科學(xué)收集數(shù)據(jù)的重要性。

4 分析實(shí)驗(yàn)研究資料，依反饋調(diào)整方法策略

這一環(huán)節(jié)主要思考并解決以下問題：從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)什么問題？能否得出預(yù)想的結(jié)果，還能從數(shù)據(jù)中提出什么值得研究的問題？什么因素影響了該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果？該過程完成對資料的分析，包括定性分析和定量分析。

教師指導(dǎo)：理論指導(dǎo)，確定數(shù)據(jù)處理方法，共同分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。讓學(xué)生體會(huì)進(jìn)行分析論證的重要性。

5 評估實(shí)驗(yàn)研究成果和表述研究成果

以課題報(bào)告的形式表述研究成果，重點(diǎn)應(yīng)放在介紹研究方法和研究結(jié)果方面，主要措施、方法和體會(huì)。課題報(bào)告的結(jié)論部分是課題實(shí)施者經(jīng)過反復(fù)研究后形成的總體結(jié)論。結(jié)論必須指出哪些問題已經(jīng)解決了，還有什么問題尚待研究。最關(guān)鍵的部分是通過研究過程和研究數(shù)據(jù)分析后揭示研究規(guī)律。

教師指導(dǎo)：創(chuàng)設(shè)課題答辯的機(jī)會(huì)，提出問題，引發(fā)思考，鼓勵(lì)拓展研究。引導(dǎo)學(xué)生思考“這個(gè)實(shí)驗(yàn)還可以怎么做”，“這個(gè)實(shí)驗(yàn)還可以做什么”。

“實(shí)驗(yàn)教學(xué)的‘微課題模式”旨在引導(dǎo)學(xué)生通過具體的課題研究環(huán)節(jié)，細(xì)化研究過程，以求學(xué)生能像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理那樣，親歷實(shí)驗(yàn)中的探索和學(xué)習(xí)過程，發(fā)現(xiàn)事物因果關(guān)系及內(nèi)在聯(lián)系，這其實(shí)就是一個(gè)微科研的過程。該模式既落實(shí)了新課程關(guān)于科學(xué)探究的要求，又引領(lǐng)學(xué)生樹立課題研究意識(shí)，從而對物理問題開展全面又深度的探究。久而久之，就能培養(yǎng)學(xué)生更強(qiáng)的知識(shí)遷移能力和創(chuàng)新探究能力，在此過程中發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維，拓寬知識(shí)視野，從而切實(shí)提升科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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