實(shí)驗(yàn)激發(fā)思維 問(wèn)題交流智慧

陶建燕

[摘要] 教學(xué)文化是一種課堂文化，是師生教學(xué)實(shí)踐賴以展開(kāi)的前提、背景和氛圍。而物理教學(xué)的基石是實(shí)驗(yàn)，因此在物理課堂教學(xué)中進(jìn)行文化構(gòu)建的重點(diǎn)是：實(shí)驗(yàn)和問(wèn)題。抓住物理實(shí)驗(yàn)與問(wèn)題設(shè)計(jì)，能讓教師目標(biāo)明確，精力集中，從而比較快的在課堂教學(xué)中融入教學(xué)文化。而大膽實(shí)踐是實(shí)現(xiàn)文化構(gòu)建的必經(jīng)之路。筆者就以《電子的發(fā)現(xiàn)》這一教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了嘗試實(shí)踐。

[關(guān)鍵詞] 教學(xué)文化 實(shí)驗(yàn) 交互 問(wèn)題交流 實(shí)踐

教學(xué)文化是人們?cè)诮逃顒?dòng)中存在的內(nèi)在的東西。一方面，它以教學(xué)思維方式、師生情感表示方式等形式體現(xiàn)；另一方面，教學(xué)文化通過(guò)教學(xué)活動(dòng)，作為客觀現(xiàn)實(shí)而被體現(xiàn)。一個(gè)好的教學(xué)文化意味著給予教學(xué)者和學(xué)習(xí)者一種積極的期望、熱情、鼓勵(lì)、責(zé)任感、認(rèn)同、肯定、成功的機(jī)會(huì)以及促使他們萌生生生不息的創(chuàng)意；意味著幫助學(xué)生發(fā)展積極的學(xué)習(xí)態(tài)度、價(jià)值觀和自我概念?？梢?jiàn)，教學(xué)文化是一種課堂文化，是師生教學(xué)實(shí)踐賴以展開(kāi)的前提、背景和氛圍。課堂教學(xué)讓處于思想理論境界的文化通過(guò)師生的互動(dòng)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的體現(xiàn)與實(shí)踐。

物理教學(xué)的基石是實(shí)驗(yàn)，物理科學(xué)的發(fā)展中穿插著科學(xué)家們對(duì)自然的問(wèn)詰，因此在物理課堂教學(xué)中進(jìn)行文化構(gòu)建的重點(diǎn)是：實(shí)驗(yàn)和問(wèn)題。然而當(dāng)前物理課堂教學(xué)的現(xiàn)狀卻是盲目追求教學(xué)的豐富和厚重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形式奢靡，華而不實(shí)，課堂大腹便便，十分臃腫。老師教得辛辛苦苦，效果仍不理想。針對(duì)這一現(xiàn)狀，我們提出刪繁就簡(jiǎn)，返樸歸真，將物理教學(xué)的重點(diǎn)回歸到如何設(shè)計(jì)一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)，如何設(shè)計(jì)一系列好的問(wèn)題。前蘇聯(lián)著名教育家蘇霍姆林斯基曾說(shuō)：“如果教師不去設(shè)法在學(xué)生身上形成這種情緒高漲、智力振奮的內(nèi)部狀態(tài)，那么知識(shí)只能引起一種冷漠的態(tài)度，而不動(dòng)感情的腦力勞動(dòng)只會(huì)帶來(lái)疲勞?！弊プ∥锢韺?shí)驗(yàn)與問(wèn)題設(shè)計(jì)，能讓教師目標(biāo)明確，精力集中，從而比較快的在課堂教學(xué)中融入教學(xué)文化。

一、 一課一實(shí)驗(yàn)，交互中激發(fā)思維

教學(xué)文化應(yīng)該是老師和學(xué)生作為集體主體在教學(xué)活動(dòng)中構(gòu)建的，屬于師生集體的生活方式。物理實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)得天獨(dú)厚的集體舞臺(tái)， 19世紀(jì)建成的卡文迪什實(shí)驗(yàn)室就是其中的一個(gè)典范。教學(xué)文化的主要存在形式不是理論文獻(xiàn)，而是現(xiàn)實(shí)生活。蘇格拉底的“產(chǎn)婆術(shù)”等就是源于對(duì)生活現(xiàn)象的觀察總結(jié)。物理實(shí)驗(yàn)相當(dāng)于一個(gè)濃縮的、簡(jiǎn)化的生活現(xiàn)象。

物理實(shí)驗(yàn)的器材，本身就承載著文化。比如研究自由落體的牛頓管，讓人不禁就想到伽利略的比薩斜塔，從而聯(lián)系到亞里士多德對(duì)落體規(guī)律的描述，不管是正確是還是錯(cuò)誤的，都曾經(jīng)讓人著迷，令人自發(fā)的想去思考。實(shí)驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)，更是凝聚著科學(xué)家的思維火花，百思不厭。而最后對(duì)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，雖然枯燥，卻也讓人廢寢忘食。

每一節(jié)物理課，只要不是習(xí)題課，我們都應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，這點(diǎn)其實(shí)不難做到，只要我們有心堅(jiān)持。哪怕實(shí)驗(yàn)室里沒(méi)有現(xiàn)成的，自制實(shí)驗(yàn)就是一條很好的途徑，要知道當(dāng)時(shí)的卡文迪什實(shí)驗(yàn)室在其巔峰時(shí)期就是鼓勵(lì)學(xué)者們自制實(shí)驗(yàn)器材，雖然這樣的器材可能有很多不足之處，但實(shí)驗(yàn)室的管理者們堅(jiān)信，自制實(shí)驗(yàn)器材更能讓人學(xué)到更多，思考更多。一課一實(shí)驗(yàn)，是我們的目標(biāo)，應(yīng)該是物理教師堅(jiān)持的一個(gè)夢(mèng)想。有時(shí)間可以去看看網(wǎng)易公開(kāi)課里麻省理工學(xué)院那位“瘋狂教授”的課，很多人認(rèn)為運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)好象沒(méi)有什么實(shí)驗(yàn)可做，但那位教授卻把真正的槍拿到了課堂，他的一句話說(shuō)得好“雖然我討厭槍械，但我對(duì)槍械里射出來(lái)的子彈的速度是那么的著迷，因此我還是要做這個(gè)實(shí)驗(yàn)”。

做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，必然是師生的一個(gè)交互的過(guò)程，在師生做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，思維必然是活躍的，在這種情境下，學(xué)生的體會(huì)是鮮活的、積極的、主動(dòng)的?？赡?，就在一個(gè)看似不起眼的物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生體會(huì)到了什么，激出了新的思維火花，如果是這樣，那么教學(xué)文化在這個(gè)過(guò)程中，已經(jīng)傳給了我們的下一代！

二、 問(wèn)題交流，體現(xiàn)智慧的時(shí)刻

我們生活的一個(gè)主要組成是對(duì)話，從具有中國(guó)特色的“你吃飯了嗎”“今天天氣真好”，到詳細(xì)的互吐心聲。那么在課堂教學(xué)中，教師與學(xué)生之間的對(duì)話就存在于問(wèn)題之間。教師問(wèn)問(wèn)題，學(xué)生回答得小心翼翼；學(xué)生問(wèn)問(wèn)題，老師回答得洋洋灑灑。這樣的問(wèn)題并不能很好的體現(xiàn)文化的交流，更傾向于文化的灌輸。好的問(wèn)題，應(yīng)該要能體現(xiàn)出智慧。

能體現(xiàn)智慧的問(wèn)題不應(yīng)該是程序化的，很多教師的問(wèn)題都有一個(gè)通病，就是學(xué)生只要回答對(duì)或錯(cuò)就沒(méi)有了下文。長(zhǎng)此以往，學(xué)生的思維也會(huì)變得程序化，問(wèn)題就失去了它的本來(lái)意義。那樣的問(wèn)題，我們不妨把它設(shè)計(jì)成一個(gè)習(xí)題，讓學(xué)生做一做就行了。好的問(wèn)題應(yīng)該留出彈性區(qū)間，而不是天衣無(wú)縫，環(huán)環(huán)相扣的一種固定、僵化的“線性序列”?！罢n堂就是向未知方向挺進(jìn)的旅程，隨時(shí)都有可能發(fā)現(xiàn)意外的通道和美麗的圖景，而不是一切都必須遵循固定線路而沒(méi)有激情的行程”。課堂教學(xué)是一個(gè)動(dòng)態(tài)生成的過(guò)程，再好的預(yù)設(shè)，也無(wú)法預(yù)知課堂教學(xué)中的全部細(xì)節(jié)。因?yàn)榻虒W(xué)的主體――學(xué)生是開(kāi)放性的、創(chuàng)造性的存在，是帶著自己的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、思考、靈感、興致參與課堂活動(dòng)，從而使課堂教學(xué)呈現(xiàn)出豐富性、多變性和復(fù)雜性。因此，教師在設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)要為學(xué)生的主動(dòng)參與留出足夠的時(shí)間和空間。

在實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)，如果我們將有些基礎(chǔ)知識(shí)先不講全，或者是故意給問(wèn)題留下點(diǎn)破綻，很多時(shí)候?qū)W生的回答有時(shí)能讓我們有意外的收獲。當(dāng)然，在這個(gè)過(guò)程中，教師會(huì)有風(fēng)險(xiǎn)，因此教師一定要有深厚的專業(yè)功底，否則一旦失去學(xué)生的信任，那么教學(xué)也會(huì)歸于失敗。為了防止出現(xiàn)這種情況，我們?cè)谧畛蹙鸵⑵鹨环N自由探究的氛圍，學(xué)識(shí)和見(jiàn)解需要互相啟發(fā)，問(wèn)題和疑難有待共同探討，興趣和愛(ài)好可以互相激勵(lì)。

三、大膽實(shí)踐 是實(shí)現(xiàn)文化構(gòu)建的必經(jīng)之路

這兒，以《電子的發(fā)現(xiàn)》這一教學(xué)內(nèi)容嘗試實(shí)踐。

課堂重點(diǎn)之一：實(shí)驗(yàn)

先給大家介紹下一個(gè)很好玩的玻璃管：

1、玻璃管，內(nèi)裝極其稀薄的氣體。

2、電極，接上高壓電源的負(fù)極的一端稱“陰極”，另一端則稱為“陽(yáng)極或?qū)﹃帢O”

3、實(shí)驗(yàn)： 接通高壓電源后，從陰極會(huì)射出一種射線，撞在熒光板上發(fā)光，出現(xiàn)一條光帶

問(wèn)題：我們能通過(guò)怎樣的實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得更多的關(guān)于射線的信息呢？

實(shí)驗(yàn)1：拿出磁鐵，讓磁場(chǎng)垂直射線，觀察到射線發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，從偏轉(zhuǎn)方向利用左手定則判斷出射線帶負(fù)電。

實(shí)驗(yàn)2：讓陰極射線通過(guò)帶電平行板，觀察到它的偏轉(zhuǎn)，再一次說(shuō)明了射線帶負(fù)電。

以上是標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)，教師不要一個(gè)人演示到底，把主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生自由發(fā)揮，桌子上放著相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)學(xué)生主動(dòng)上臺(tái)來(lái)做一做，然后再交流。

課堂重點(diǎn)之二：角色扮演（開(kāi)放的問(wèn)題）

先由教師陳述背景：

當(dāng)時(shí)，對(duì)陰極射線的本質(zhì)，存在著涇渭分明的兩種觀點(diǎn)：一種是以德國(guó)物理學(xué)家赫茲為代表，認(rèn)為陰極射線是一種 “電磁波”；另一種是以英國(guó)的J.J湯姆孫為代表，認(rèn)為陰極射線是一種“高速粒子流”

很顯然，一場(chǎng)科學(xué)的PK在所難免……

（這里角色已經(jīng)生成，可以登場(chǎng)了，教師可以擔(dān)任配角――赫茲，學(xué)生就是主角――湯姆孫或湯姆孫的支持者。）

“赫茲”：主要證據(jù)有兩點(diǎn)：

A、做過(guò)實(shí)驗(yàn)，看到陰極射線在電場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，由此判定不帶電

B、發(fā)現(xiàn)陰極射線能穿透薄鋁片，當(dāng)時(shí)認(rèn)為沒(méi)有比原子更小的粒子了，所以粒子是做不到的，只有波才可以。

教師設(shè)疑提問(wèn)：你是湯姆孫或湯姆孫的支持者，你覺(jué)得你必須證明哪些事實(shí)，才能說(shuō)服赫茲，才能在這場(chǎng)科學(xué)PK中獲得成功？

“湯姆孫們”：帶不帶電、帶什么樣的電、帶多少電荷量、質(zhì)量有多大、速度有多大、動(dòng)量、動(dòng)能，等等。

這么多需要用實(shí)驗(yàn)去證明的疑問(wèn)里，最基礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題就是：判斷陰極射線是否帶電。

“湯姆孫1”：在陰極射線上下加上一個(gè)電壓形成一個(gè)電場(chǎng)，看會(huì)不會(huì)受到電場(chǎng)力的作用。

實(shí)驗(yàn)中觀察到發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。

教師引導(dǎo)：根據(jù)演示的偏轉(zhuǎn)方向，這種射線帶什么電？為什么？ （引導(dǎo)學(xué)生回答受力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向的關(guān)系）

“湯姆孫2”：如果它帶電，加上一個(gè)磁場(chǎng)，也可能會(huì)受力，會(huì)偏轉(zhuǎn)。

演示：拿出馬蹄形，S外N內(nèi)。

提問(wèn)+學(xué)生活動(dòng)：請(qǐng)大家判斷帶電粒子會(huì)受到哪個(gè)方向的力，陰極射線會(huì)往哪里偏？拿出你的手，來(lái)判斷粒子的受力方向

教師尋找需糾正的學(xué)生：

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證： 磁鐵靠近陰極射線

“赫茲”：你們說(shuō)它是帶負(fù)電的粒子，那它究竟是什么粒子，帶多少電，質(zhì)量又是多少？或者微粒的比荷 q/m是多少？

按照我們利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)的解析，我們應(yīng)該有兩條思路，一條思路是置于磁場(chǎng)中，另一條思路是置于電場(chǎng)中。

“湯姆孫3”：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中會(huì)受到洛倫茲力，由于洛倫茲力始終與速度方向垂直，所以粒子會(huì)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，因此有 qvb=mv2/r

比荷的表達(dá)式，出現(xiàn)了！ q/m=v/Br

“赫茲”質(zhì)疑：B可以已知，偏轉(zhuǎn)的半徑r可以測(cè)，那速度V如何得到呢？

“湯姆孫4”：速度選擇器，調(diào)節(jié)E和B合適，可以讓qvB=qE，則可以得到v=E/B。

“湯姆孫5”：可以利用帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)規(guī)律。

學(xué)生探究推導(dǎo)出 y 與q/m關(guān)系的表達(dá)式

湯姆孫通過(guò)方法和原理類似的實(shí)驗(yàn)測(cè)定了陰極射線中帶電微粒的比荷。然而結(jié)果令他大吃一驚：q/m 約為 q/m（氫離子）的2000倍。

面對(duì)這樣的結(jié)果湯姆生會(huì)有怎樣的猜測(cè)呢？

“湯姆孫6”：m差不多的話，q是氫離子的近兩千倍…

“湯姆孫7”：q差不多的話，m是氫離子的近兩千分之一…

經(jīng)湯姆生大量實(shí)驗(yàn)測(cè)定，盡管限于當(dāng)時(shí)條件與技術(shù)，很不精確，但足以證明，這種帶電微粒的電荷量與氫離子相當(dāng)，可見(jiàn)其質(zhì)量遠(yuǎn)小于氫離子，大家稱之為“電子”。

“赫茲”：你們說(shuō)得有道理，可我也做過(guò)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中看到了不一樣的結(jié)果，又如何解釋呢？

“湯姆孫8”：要多做幾次，排除一些干擾因素。

“湯姆孫9”：如果有比原子更小的粒子存在，也能穿透薄鋁片。

“赫茲”： 湯姆生，你這種窮追不舍的探索精神和深入細(xì)致的分析，值得我學(xué)習(xí)。這場(chǎng)科學(xué)PK中，你大獲全勝了。

以上可能只是教學(xué)過(guò)程中的一種結(jié)果，在思辨的過(guò)程中如果有其他“意外”出現(xiàn)，

意味著這節(jié)課更加成功。

學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，只有把教師的要求轉(zhuǎn)化為主觀需要時(shí)，才會(huì)對(duì)所學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生直接興趣，形成自覺(jué)學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力。作為學(xué)習(xí)主體的學(xué)生，只有以主人翁的姿態(tài)，自覺(jué)自愿地參與到物理教學(xué)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生獲得豐富多彩的感性體驗(yàn)，才能真正成為物理現(xiàn)象和物理規(guī)律的探索者和受益者。

要讓學(xué)生樂(lè)于體驗(yàn)并不知不覺(jué)地融入其中，需要我們老師重視課題引入、創(chuàng)設(shè)物理情境，精心采集篩選物理事實(shí)、生活現(xiàn)象、物理史料，去多挖掘或創(chuàng)設(shè)更多合適的、有趣的、好的“角色”，讓學(xué)生有更大的空間、更好的舞臺(tái)去演繹的角色。而在我們的物理課中有很多這樣的“角色”：你可以是一個(gè)小球，正在旅行；你可以是一個(gè)帶電粒子，正在受命運(yùn)的擺布；你可以是一名宇航員，正在太空探索；你可以是某位著名的物理學(xué)家，正在進(jìn)行物理規(guī)律的尋找。你能融入其中了，物理就是你觸手可及的了。對(duì)教師來(lái)講，也順利的完成了在課堂教學(xué)中將教學(xué)文化進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)臉?gòu)建。這是我們要追求的目標(biāo)，當(dāng)然更多的方法有待我們?cè)趯?shí)踐中去一一發(fā)現(xiàn)。

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