創(chuàng)新實驗設(shè)計 提高物理課堂教學(xué)有效性

(鎮(zhèn)江市外國語學(xué)校，江蘇 鎮(zhèn)江 212001)

華東師范大學(xué)葉瀾教授對一堂好課要達到的基本要求論述中，有這樣一段話：“一堂好課沒有絕對的標(biāo)準(zhǔn)，但有一些基本的要求.就我們‘新基礎(chǔ)教育’而言，我認為：有意義，即扎實的課.在這節(jié)課中，學(xué)生的學(xué)習(xí)是有意義的.初步的意義是他學(xué)到了新的知識，再進一步是鍛煉了他的能力，再往前發(fā)展是在這個過程中有良好的積極的情感體驗，使他產(chǎn)生更進一步學(xué)習(xí)的強烈要求，再發(fā)展一步，在這個過程中他越來越會主動地投入到學(xué)習(xí)中去，這樣學(xué)習(xí)學(xué)生會學(xué)到新東西.”在課程改革中，在“減負增效”的要求下，教師最關(guān)心的是什么樣的課堂才是有意義的課堂，怎樣的教學(xué)方法才能讓學(xué)生得到發(fā)展.

提升課堂教學(xué)的有效性可以為解決以上問題提供一個途徑.筆者基于余文森教授所提出的提高教學(xué)有效性的理論，在物理教學(xué)中進行了實驗設(shè)計創(chuàng)新的教學(xué)實踐，以求提升課堂教學(xué)的有效性.

1 教學(xué)有效性的理論依據(jù)

余文森教授從專業(yè)的角度回答了什么是課堂教學(xué)的有效性問題.他認為：從專業(yè)角度說，課堂教學(xué)的有效性是指通過課堂教學(xué)使學(xué)生獲得發(fā)展.發(fā)展就其內(nèi)涵而言，指的是知識、技能、過程、方法與情感、態(tài)度、價值觀三者(三維目標(biāo))的協(xié)調(diào)發(fā)展.有效的課堂教學(xué)活動沉淀下來的是一種思維方式和精神.

我們先從關(guān)于有效性的一個隱喻談起：企業(yè)之間的競爭就好比是去穿越一塊玉米地，那么，穿越玉米地要比什么呢？第一個要比誰穿越得快，第二個要比在穿越的過程當(dāng)中掰玉米，看最后誰掰的多，第三個是比過程當(dāng)中，玉米葉子可能會刮傷皮膚，穿越過去看誰身上的傷口少，這就是企業(yè)平常所說的速度、收益和安全.速度、收益、安全，也是有效教學(xué)必須考慮的三個要素：速度可看作學(xué)習(xí)時間(長度)——投入，收益可看作學(xué)習(xí)結(jié)果(收獲)——產(chǎn)出，安全可看作學(xué)習(xí)體驗(苦樂)——體驗.這三個要素具有內(nèi)在的統(tǒng)一性，是相互關(guān)聯(lián)、相互制約的.學(xué)習(xí)時間是前提，投入一定的時間并提高學(xué)習(xí)效率，這是增加學(xué)習(xí)結(jié)果和強化學(xué)習(xí)體驗(積極)的基礎(chǔ).學(xué)習(xí)結(jié)果是關(guān)鍵，學(xué)生的學(xué)業(yè)進步和學(xué)力提升不僅能促進學(xué)習(xí)效率的提高，也能增進學(xué)生學(xué)習(xí)的積極體驗.學(xué)習(xí)體驗是靈魂，積極的體驗和態(tài)度會促使學(xué)生樂于學(xué)習(xí)，會提高學(xué)習(xí)的效率.實際上，學(xué)習(xí)體驗本身也是重要的學(xué)習(xí)結(jié)果.考量學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性必須綜合考慮這三個要素，即提高學(xué)習(xí)效率、增進學(xué)習(xí)結(jié)果、強化積極的學(xué)習(xí)體驗，這也是提高學(xué)習(xí)有效性的努力方向和追求目標(biāo).

2 提高課堂活動有效性的教學(xué)策略

(1)變驗證性實驗為探究性實驗，提高學(xué)生創(chuàng)新能力

驗證性實驗是在一個設(shè)計完整的實驗框架下重新驗證結(jié)果，讓學(xué)生通過實驗驗證已學(xué)過的相關(guān)理論.探究性實驗是在不知曉實驗結(jié)果的前提下，學(xué)生根據(jù)問題研究的需要，在假設(shè)的指引下獲取支持或推翻猜想的科學(xué)證據(jù)，是以實驗為載體探究科學(xué)結(jié)論.在探究性實驗中，由于學(xué)生是受問題驅(qū)動，有探究和創(chuàng)新的欲望，這就能大大調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動性和積極性.在實驗之前，學(xué)生并沒有他人制定好的實驗步驟可遵循，因此，需要自己通過動腦分析，采取適當(dāng)?shù)姆椒ǎH自動手去做.遇到疑難問題時，教師只提供參考建議，引導(dǎo)學(xué)生針對具體問題積極思考、觀察現(xiàn)象、分析原因、動手探索.這樣，學(xué)生對實驗?zāi)康?、原理可以有更深刻的理解，有助于學(xué)生知識的主動建構(gòu)，也有助于學(xué)生科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).

在蘇科版初中物理八年級上冊中，設(shè)計了“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實驗，讓學(xué)生從物理現(xiàn)象—收集實驗數(shù)據(jù)—分析實驗數(shù)據(jù)—歸納凸透鏡成像規(guī)律，對學(xué)生來說并非易事.在教學(xué)中，為了降低難度，教師常常把物距的范圍規(guī)定好，再安排學(xué)生按照所給數(shù)據(jù)的范圍做實驗，觀察實驗現(xiàn)象，不自覺中就把探究性實驗變成驗證性實驗了.要使該實驗真正落實為探究性實驗，應(yīng)如何設(shè)計實驗活動？筆者作了如下嘗試.

活動一：通過凸透鏡使一個亮著臺燈(頭朝天花板)，在天花板呈放大、縮小的實像.思考一：既然有放大、縮小的實像，在放大到縮小的過程中可能會有等大實像嗎？思考二：通過實驗觀察，成像的變化情況可能與哪些因素有關(guān)？思考三：如果換一個不同焦距的凸透鏡，保持與前一個凸透鏡相同的位置作對比實驗，成像情況又怎樣呢？

活動二：學(xué)生探究凸透鏡的成像規(guī)律.安排四個組探究焦距為5厘米的凸透鏡成像，另外五個組探究焦距為8厘米的凸透鏡成像.

先對操作的方法和要求作出具體的說明和指導(dǎo)，然后在活動中“看誰找得準(zhǔn)？”教師引導(dǎo)學(xué)生首先設(shè)法找到等大的像，記下物距和像距.筆者認為這一點是探究凸透鏡成像規(guī)律的突破口、關(guān)鍵點，并以此為依據(jù)，延伸到下面的探究內(nèi)容.運用從特殊到一般的方法，找到這一特殊位置(分界點)以后，再以這一位置為參照，向靠近透鏡和遠離透鏡的位置調(diào)整，得到放大、縮小的像，記下各自對應(yīng)的像距和物距，以上探究性實驗有助于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和創(chuàng)新意識.

(2)變演示實驗為學(xué)生分組實驗，增加學(xué)生參與度

變演示實驗為分組實驗，從實驗設(shè)計上可以本著實驗操作簡單化、實驗材料生活化、實驗制作低成本化等原則來改進.通過設(shè)計方便易行、生動具體的實驗活動，使學(xué)生自主尋求知識，親身體驗規(guī)律或概念形成的過程，提高了學(xué)生的活動熱情，調(diào)動了學(xué)生的思維，并在愉快的活動體驗中，獲得了知識，發(fā)展了能力，同時還避免了演示實驗可見度低等缺陷.

例如：在蘇科版物理八年級上冊中，第二章關(guān)于液化的教學(xué)，教科書中安排的活動是模擬大自然中雨的形成，活動需要的器材有：碎冰1000克，直徑為20厘米左右的鋁盤一個、鐵架三角架、鐵絲網(wǎng)、酒精燈、燒瓶、橡膠塞、玻璃管、水、盆.

為提高學(xué)生的參與度，讓每個學(xué)生獲得真實的體驗和感受，筆者在實驗教學(xué)中作了改進，安排了分組實驗.實驗的器材：兩個塑料杯、冷水、熱水.教學(xué)過程如下：活動一：老師提出以下問題，引導(dǎo)學(xué)生探究：①你在倒扣的杯子中觀察到什么(如圖1)？②水的狀態(tài)發(fā)生怎樣的變化？摸一摸杯子A，有什么感覺？說明什么？③對比圖2、圖3所示的實驗，觀察A杯底部，發(fā)現(xiàn)了什么?說明了什么？

圖1

圖2

圖3

(3)用日常生活物品做物理實驗，改進實驗教學(xué)

物理學(xué)是一門與生活和社會緊密聯(lián)系的學(xué)科.家庭小實驗取材方便，操作簡單，又有一定的趣味性，應(yīng)用生活中學(xué)生熟悉的物品為實驗器材，不斷改進教科書中的演示實驗的方案或裝置，使學(xué)生對物理產(chǎn)生親近感和認同感.

改進實驗的思路：先分析原器材的結(jié)構(gòu)和實驗原理，在此基礎(chǔ)上找出不足.改進后的器材應(yīng)力求裝置、原理簡單，現(xiàn)象明顯.

如在重力的教學(xué)中，教科書中安排的學(xué)生“判斷重力方向”的活動是：①緩慢改變木板的傾角觀察下端掛有小球的懸線的方向.②剪斷懸線，觀察小球下落的方向.筆者進行了創(chuàng)新改進，教學(xué)過程如下：

師：剪斷懸線，觀察小球下落軌跡，你看清楚了嗎？

生：看不清.

師：改進實驗，用水滴模擬小球.調(diào)節(jié)閥門先使水間斷滴落，逐漸形成連續(xù)水流，用連續(xù)下落水流的運動軌跡來顯示重力的方向.你的發(fā)現(xiàn)是什么？

生：①懸線的方向與水流方向平行.②懸線的方向與水面垂直.③改變支架傾角，懸線的方向依然與水流方向平行，且總是垂直于水面.④改變支架傾角時，靜止水面的方向始終不變.總結(jié)結(jié)論：重力的方向垂直于水平面向下,懸線的方向與重力方向一致.

通過實驗設(shè)計的改進和創(chuàng)新，可使實驗現(xiàn)象更直觀，便于學(xué)生理解，教學(xué)效果明顯.

趣味性強的實驗更能強烈吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)他們主動探究的欲望.例如在“力的作用是相互的”教學(xué)中,筆者設(shè)計的幾個對比實驗用到的器材都來自生活：玩具電動車、薄長木板、圓珠筆芯，教學(xué)過程如下：

師：將玩具電動車用細線懸掛起來，閉合車上電源開關(guān)，觀察到什么現(xiàn)象？

生：車輪空轉(zhuǎn)，小車不能向前運動.

師：將小車放在薄長木板(薄長木板下鋪有幾只圓珠筆芯)觀察到什么現(xiàn)象？

生：小車向前運動，木板向后運動.

(4)開發(fā)校本課程資源，開設(shè)形式多樣的綜合活動課

開展物理綜合實踐活動是提高教學(xué)效率的輔助手段，它既是物理課堂教學(xué)的補充，也是課堂教學(xué)的延伸，不僅能幫助學(xué)生復(fù)習(xí)、理解學(xué)過的物理知識，培養(yǎng)其理論聯(lián)系實際的能力，而且還能開闊眼界，吸引他們探索新的物理現(xiàn)象和規(guī)律.通過觀察和動手實踐去分析和解決物理問題，同時也能充分發(fā)揮學(xué)生個性與特長，促進其非智力因素的發(fā)展.

例如筆者開設(shè)了課題為“我要飛得更高”綜合活動課，設(shè)計成四個板塊進行研究.板塊一：鳥類——空中的飛行家，在生物老師的幫助下，學(xué)生解剖了鴿子，了解了鳥的體形、翼、胸肌、龍骨突、羽毛、鳥的骨骼等各部分的功能，從鳥的生理結(jié)構(gòu)特點，歸納出鳥類要能飛翔必需的特點.板塊二：氣球為什么會飛？學(xué)生做了如圖4所示的實驗，充氣前杠桿水平，充氣后，掛氣球的一端向上翹起，從中悟出氣球會飛的原因是由于受到空氣浮力.學(xué)生用大的塑料袋、鐵絲、固體酒精，合作制作了孔明燈，并且成功的放飛.板塊三：從竹蜻蜓到直升機，在竹蜻蜓的飛行原理的啟發(fā)下，研究以下問題：直升機為何能飛？直升機尾翼有什么作用？引導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)收集資料，作出解答.板塊四：飛得更高——火箭，學(xué)生觀看火箭發(fā)射視頻后，學(xué)生用礦泉水瓶、水、打氣筒，制作了水火箭(如圖5).實驗過程如下：通過打氣筒將高壓氣體不斷壓入封口的礦泉水瓶，最后是瓶塞被壓出，瓶中水高速沖出，瓶體向上運動.在實驗中，學(xué)生多次調(diào)節(jié)瓶內(nèi)的水量，經(jīng)過多次的失敗體驗后，最終發(fā)現(xiàn)：水的體積占瓶子的四分之一到三分之一為宜.付出艱辛努力后的成功體驗，使學(xué)生們非常興奮.

這次綜合活動課讓學(xué)生“過足了探究癮”，讓學(xué)生有了實實在在的收獲.它表現(xiàn)為從不懂到懂、從知少到知多、從不會到會、從不能到能的變化上.整個探究過程學(xué)生樂此不疲，孜孜以求，激活了內(nèi)在的探究欲望，產(chǎn)生了積極的情感體驗.

圖5

3 小結(jié)

新一輪課程改革背景下的物理課堂，是師生共同建構(gòu)的教與學(xué)的過程，在教與學(xué)的交往、互動中，師生雙方相互交流、相互啟發(fā)、共同體驗，實現(xiàn)教學(xué)相長和共同發(fā)展.教師在實驗創(chuàng)新活動中體現(xiàn)的創(chuàng)造思想和行為對學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)產(chǎn)生了潛移默化影響，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)了良好的實驗習(xí)慣，提高了實驗?zāi)芰?

參考文獻：

[1]余文森.有效教學(xué)十講[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2013.

[2]楊青云.新課程 新實驗 初中科學(xué)[M].杭州：浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2004.