“先行組織者”策略在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用

紀(jì)文杰

摘 要：物理實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課難上，這是一線教師的共識(shí).“先行組織者”是先于學(xué)習(xí)任務(wù)本身呈現(xiàn)的一種引導(dǎo)性材料，是為新的學(xué)習(xí)任務(wù)提供概念上的固定點(diǎn).“先行組織者”策略在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課的運(yùn)用，有助于學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建構(gòu)，加深對知識(shí)的理解與應(yīng)用，提高實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的有效性與實(shí)踐性.

關(guān)鍵詞：高中物理；先行組織者；實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)

美國教育心理學(xué)家奧蘇貝爾（David Ausubel）在其著名的《認(rèn)知同化論》中提出，學(xué)生能否習(xí)得新信息，主要取決于他們認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的已有概念，意義學(xué)習(xí)就是通過新信息與學(xué)生已有概念的相互作用才發(fā)生的.而建立新舊知識(shí)聯(lián)系，防止干擾的最有效的策略即“先行組織者”[1] .所謂“先行組織者”，它是先于學(xué)習(xí)任務(wù)本身呈現(xiàn)的一種引導(dǎo)性材料，它要比學(xué)習(xí)任務(wù)本身具有更高的抽象、概念和綜合水平，并且能清晰地與認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有概念和新的學(xué)習(xí)任務(wù)關(guān)聯(lián).設(shè)計(jì)“組織者”的目的，是為新的學(xué)習(xí)任務(wù)提供概念上的固定點(diǎn)，增加新舊知識(shí)之間的可辨別性，以促進(jìn)類屬性的學(xué)習(xí).

通過檢索發(fā)現(xiàn)，“先行組織者”策略大多數(shù)是用于學(xué)科概念教學(xué)，而運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課教學(xué)研究的很少.本文希望通過 “先行組織者”策略在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課的應(yīng)用，能在同行中起個(gè)拋磚引玉的效果，共同打造高效的實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課.

一、高三實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課的特點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課難上，這是一線教師經(jīng)常發(fā)出的感嘆.首先，對學(xué)生來說，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已經(jīng)熟悉，復(fù)習(xí)過程不再像剛開始做實(shí)驗(yàn)時(shí)那樣充滿挑戰(zhàn)與樂趣，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高.其次，高三復(fù)習(xí)階段時(shí)間緊、任務(wù)重，很難有充足的時(shí)間讓學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行具體操作與探究.最后，實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)有待于進(jìn)一步優(yōu)化.目前，用講實(shí)驗(yàn)題的方式代替實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)比較常見，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思維僵化，解決問題與分析問題能力欠缺.

因此，在高三實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)上，教師一要回歸課本，讓學(xué)生從最基本的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材入手，領(lǐng)悟教材編寫意圖，掌握實(shí)驗(yàn)思想與實(shí)驗(yàn)方法.二要對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行再設(shè)計(jì)、再創(chuàng)造. 教師要?jiǎng)?chuàng)造更多的機(jī)會(huì)讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)、自主設(shè)計(jì)中優(yōu)化自己的知識(shí)結(jié)構(gòu).三要回歸實(shí)驗(yàn)本真.讓學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，在動(dòng)手、動(dòng)腦中提高分析問題、解決問題的能力.

二、“先行組織者”策略在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用

人教版高中物理必修1安排了“探究速度隨時(shí)間的變化規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，希望通過探究小車在重物牽引下運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程.實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是測量小車的速度，并做出小車運(yùn)動(dòng)的圖象，初步分析小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律[2].要讓學(xué)生體驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)研究中獲取數(shù)據(jù)、做出圖象、分析圖象、尋找規(guī)律的科學(xué)思維方法.

（一）教學(xué)目標(biāo)定位

（1）正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；（2）會(huì)利用紙帶求勻變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度、加速度；（3）通過實(shí)驗(yàn)探究，體驗(yàn)如何從實(shí)驗(yàn)研究中獲取數(shù)據(jù)，并學(xué)會(huì)利用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)方法.

（二）教學(xué)實(shí)施過程

1. 讓學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室 激活學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的精密的測量科學(xué).實(shí)驗(yàn)需要收集數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析論證，這就要求學(xué)生掌握儀器使用規(guī)范，正確地組裝與操作儀器；知道儀器的測量范圍和最小分度值，準(zhǔn)確地讀數(shù)等.2015年版《江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平考試（考試說明）》要求高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要學(xué)生掌握基本的儀器有：刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、彈簧測力計(jì)、電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻器、溫度計(jì)（選修3-3）等，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課教學(xué)有的教師對基本儀器的使用一筆帶過，有的教師講解枯燥的儀器理論知識(shí).實(shí)際上，即使到了高三實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)階段，學(xué)生對基本儀器也沒有多少機(jī)會(huì)親自操作，有些儀器（例如氣墊導(dǎo)軌與光電門等）有的學(xué)生之前就沒有接觸過.試想，學(xué)生如果對儀器是什么樣子都不知道，上課時(shí)能有多大的學(xué)習(xí)興趣？因此，在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課教學(xué)時(shí)，應(yīng)將基本儀器和有可能用到的儀器作為先行組織者，讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室親自動(dòng)手操作，在操作中了解基本儀器的用途、結(jié)構(gòu)和測量原理、安全操作方法和正確讀數(shù)方法；在動(dòng)手操作中學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的能力，提高實(shí)驗(yàn)技能.

例如，對于本實(shí)驗(yàn)所涉及的基本儀器，教師在教學(xué)中可設(shè)置如下問題：（1）電火花計(jì)時(shí)器與電磁計(jì)時(shí)器的構(gòu)造如何？有何異同？誰的精確度高？（2）氣墊導(dǎo)軌的工作原理是什么？是如何來測量物體的速度的？（3）在用刻度尺讀取位移時(shí)，要注意哪些問題？

2. 再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程 增強(qiáng)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和清晰性

“知之者，不如好之者；好之者，不如樂之者.”學(xué)生只有對所學(xué)知識(shí)感興趣，才會(huì)愛學(xué)，樂學(xué).在高三物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，教師總認(rèn)為學(xué)生已經(jīng)做過實(shí)驗(yàn)，為了節(jié)省時(shí)間，用講實(shí)驗(yàn)題代替學(xué)生實(shí)驗(yàn). 通常從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、儀器、操作步驟到注意事項(xiàng)講得面面俱到，而學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)卻漫不經(jīng)心，沒有激情，目標(biāo)達(dá)成自然就成了一句空話.比如實(shí)驗(yàn)條件、操作中的注意事項(xiàng)等，做過實(shí)驗(yàn)的人能夠把它牢記在心，而沒有真做過實(shí)驗(yàn)的人，既使把知識(shí)點(diǎn)整理成條條框框，強(qiáng)加記憶，但也會(huì)很快忘記. 因此，在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課教學(xué)中同樣也要重視學(xué)生的情感、態(tài)度、價(jià)值觀的教育功能.為了增強(qiáng)教學(xué)的有效性與針對性，教師應(yīng)以學(xué)生為中心，放手讓學(xué)生去做實(shí)驗(yàn). 課本讓學(xué)生看、實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生做、思路讓學(xué)生想、疑難讓學(xué)生議、錯(cuò)誤讓學(xué)生析，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性[3]. 具體做法如下.

每個(gè)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí)事先準(zhǔn)備好充足的實(shí)驗(yàn)器材（有做實(shí)驗(yàn)所需的，有的實(shí)驗(yàn)不需要），然后在課堂上請兩位同學(xué)上臺(tái)展示，展示過程中要說出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟、器材、數(shù)據(jù)處理、注意事項(xiàng)等，并要解釋為什么要這樣做以及這樣做的好處. 整個(gè)過程中其他同學(xué)隨時(shí)可以進(jìn)行補(bǔ)充與質(zhì)疑. 教師在課堂中要起到主導(dǎo)作用，當(dāng)同學(xué)們遇到疑難、困惑，一時(shí)又難以解決的問題時(shí)進(jìn)行釋疑. 在本實(shí)驗(yàn)操作過程中，兩位同學(xué)以圖1的裝置來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在全體同學(xué)的幫助下，不僅準(zhǔn)確說出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、步驟，還能總結(jié)出完成本實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的事項(xiàng).

（1）平行：紙帶、細(xì)繩要和長木板平行；（2）靠近：釋放小車前，應(yīng)使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置；（3）一先一后：實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放小車；實(shí)驗(yàn)后，先斷開電源，后取下紙帶；（4）防止碰撞：在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng)，防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞；（5）紙帶選?。哼x擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn).

接著，教師引導(dǎo)各個(gè)學(xué)習(xí)小組在小組長的帶領(lǐng)下完成本實(shí)驗(yàn)（至少操作三次），要設(shè)計(jì)表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，做出v-t圖象，并分析圖象得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.（本實(shí)驗(yàn)大概需要二十分鐘，各個(gè)學(xué)習(xí)小組的成果通過投影與全班同學(xué)分享）

3. 以本實(shí)驗(yàn)為腳手架 拓寬學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)

一堂有效的課，必須將當(dāng)堂內(nèi)容聯(lián)系學(xué)生過去的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)與背景，以此作為新教學(xué)的生長點(diǎn)，并為學(xué)習(xí)者提供先行組織者.目前高考中的物理實(shí)驗(yàn)試題，很少考查與課本實(shí)驗(yàn)一模一樣的問題，但都是源于教材并且高于教材. 對于這些實(shí)驗(yàn)題，大多數(shù)學(xué)生解題時(shí)無從下手，最主要的原因是沒有真正理解教材中的實(shí)驗(yàn)思想與原理有關(guān).這就要求我們在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)時(shí)仍然要將精力放在課本上的實(shí)驗(yàn)，對于大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)，在復(fù)習(xí)中要認(rèn)真體會(huì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)計(jì)意圖，要著重去思考這些實(shí)驗(yàn)有哪些可以拓展延伸的地方，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)整合知識(shí)奠定基礎(chǔ).學(xué)生要用已經(jīng)掌握的基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)來分析問題，并自主學(xué)習(xí)整合知識(shí)，提升自己的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，不能滿足于“知其然”，而必須“知其所以然”.

例如，在“探究速度隨時(shí)間的變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，可以以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器來設(shè)置問題.

視角1：從速度測量的視角對實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行改進(jìn)

（1）鉤碼帶動(dòng)小車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，因受摩擦等各方面的影響，致使小車加速度不恒定.為了保證小車真正做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，也為了實(shí)驗(yàn)操作方便，可以用氣墊導(dǎo)軌替代長木板；（2）為了避免由于電源頻率不穩(wěn)定，造成相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔不完全相等，可以用頻閃照相或光電計(jì)時(shí)替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.