創(chuàng)客理念在高中物理學(xué)生分組實驗教學(xué)中的應(yīng)用

姚珍

摘 要：物理實驗教學(xué)要培養(yǎng)的是學(xué)生實驗原理分析，實驗設(shè)計，實驗操作技能以及實驗誤差的分析和實驗改進(jìn)等物理實驗科學(xué)素養(yǎng)。傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)，對實驗設(shè)計原理操作的規(guī)范性，是有優(yōu)勢的，但是在于促進(jìn)學(xué)生自主思考，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的培養(yǎng)是不足的。本文以自由落體實驗為例，闡述從創(chuàng)客教育理念的角度來進(jìn)行教學(xué)：從“開放創(chuàng)新”引導(dǎo)學(xué)生思考分析設(shè)計實驗；從“探究體驗”增加學(xué)生參與和體驗，由此發(fā)現(xiàn)問題，解決問題；最后結(jié)合“學(xué)中做，做中學(xué)”的理念，讓物理規(guī)律在實際的應(yīng)用中得到升華，從而為物理實驗教學(xué)提供另外的一種思路。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客理念；物理學(xué)生分組實驗；教學(xué)應(yīng)用

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017）》中明確指出高中學(xué)生應(yīng)：“具有科學(xué)探究意識，能發(fā)現(xiàn)問題、提出合理猜測；具有設(shè)計實驗探究方案和獲取證據(jù)的能力，能正確實施實驗探究方案，使用各種科技手 段和方法收集信息；具有分析論證的能力，會使用各種方法和手段分析、處理信息，描述、解釋實驗探究結(jié)果和變化趨勢；具有合作與交流的意愿與能力，能準(zhǔn)確表述、評估和反思實驗探究過程與結(jié)果。”[ 1 ]社會科技的發(fā)展，教育科學(xué)的發(fā)展，對學(xué)生實驗?zāi)芰τ兄叩臉?biāo)準(zhǔn)和要求，傳統(tǒng)的物理教學(xué)方式已經(jīng)不能完全勝任時代的需求。

創(chuàng)客教育作為一種融合信息技術(shù)，秉承“開放創(chuàng)新”，“探究體驗”，“學(xué)中做，做中學(xué)”的學(xué)習(xí)方式和以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目的的新型教學(xué)模式[ 2 ]，為尋求改變的高中物理實驗教學(xué)提供了方法和策略。

1 “開放創(chuàng)新”在高中物理學(xué)生分組實驗教學(xué)中的應(yīng)用

“開放創(chuàng)新”的理解，筆者認(rèn)為在教學(xué)上“開放”是指校內(nèi)外的資源的共享和互通，是課堂知識和自然、社會生活的交融?！皠?chuàng)新”的理解，筆者認(rèn)為并不意味著一定是前無古人，或者一定要先進(jìn)高科技才叫創(chuàng)新。教師可以根據(jù)學(xué)校自身的實驗設(shè)備裝置，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知情況，引進(jìn)更多生活中常見的容易獲得的物件，引導(dǎo)學(xué)生思考實驗原理，實驗設(shè)計，而能由學(xué)生自主思考得出，都可以認(rèn)為是創(chuàng)新[ 3 ]。即使前人已有發(fā)現(xiàn)，但對于學(xué)生個體來說是思考獲得的，對其而言就是創(chuàng)新了?！皠?chuàng)新”理念在實驗教學(xué)中，更應(yīng)該側(cè)重與學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，鼓勵思考和思維習(xí)慣的養(yǎng)成。只有學(xué)會思考，懂得思考，樂于思考，才能在成長的道路上不斷讓思維成熟，讓知識技術(shù)得以積累，才可能在某天有所創(chuàng)新[ 3]。

傳統(tǒng)物理學(xué)生實驗，學(xué)生按教師指定好的實驗?zāi)康模瑢嶒炘?，實驗步驟，數(shù)據(jù)記錄，分析誤差等進(jìn)行操作完成。學(xué)生只是實驗的操作者，沒有真正的參與接觸物理實驗最靈魂的部分——實驗原理和實驗設(shè)計。應(yīng)用創(chuàng)客理念，我們在實驗教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗設(shè)計，讓學(xué)生成為實驗的總設(shè)計師，讓他們按照自己的設(shè)計來完成實驗，讓實驗成為他們自己的實驗。

實驗設(shè)計的創(chuàng)新。由于學(xué)生層次上的差異，教師需要選擇不同的教學(xué)方式來引導(dǎo)學(xué)生思考設(shè)計實驗。以自由落體實驗為例，提出明確的實驗?zāi)繕?biāo)——求自由落體運動的加速度值。有的學(xué)生可能馬上得出設(shè)計大致的做法。但，對于沒有反應(yīng)出來的學(xué)生，可以展示打點計時器，當(dāng)看到打點計時器，學(xué)生可能就會反應(yīng)過來，可以用打點計時器來測加速度。教師事先提供的多于課本實驗器材的實驗材料，學(xué)生在有了大致的原理下，根據(jù)提供的器材設(shè)計和組裝實驗，開始實驗。組裝的結(jié)果和課本處理差異不大，但是學(xué)生從教師告訴他們怎么做轉(zhuǎn)變?yōu)樗麄冏约核伎荚趺醋觯@本身已經(jīng)是進(jìn)步。而這種自己思考得來的，對學(xué)生個體而言就是創(chuàng)新了。

另外一種設(shè)計是根據(jù)頻閃照像機(jī)的原理。給學(xué)生展示頻閃照像機(jī)拍出來的照片，根據(jù)之前的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以理解從照片上求加速度的原理。再向?qū)W生展示一段小視頻：一段連慣的小視頻可以在一些視頻軟件上逐幀播放。兩種信息的結(jié)合，學(xué)生的思考方向會被帶動到新的實驗設(shè)計方向。學(xué)生會想到用手機(jī)拍下視頻，在視頻編輯器中，逐幀記錄下相等時間間隔的位移，求出加速度。

還有一種設(shè)計根據(jù)手機(jī)或ipad的app 軟件。有許多可以使用的學(xué)習(xí)軟件，像sparkvue軟件，適用于數(shù)據(jù)處理功能。教學(xué)上，讓學(xué)生自己摸索玩這些軟件，讓他們熟悉軟件的功能，再向他們提出是否可以設(shè)計求自由落體的加速度。有些學(xué)生已經(jīng)有設(shè)計方案了，對于還沒有設(shè)計出來的學(xué)生，可以進(jìn)一步向他們展示圖象橫縱軸和斜率所能代表的物理意義，這樣學(xué)生在一層一層的引導(dǎo)下，向著新的設(shè)計原理思考，得出加速度。

2 “探究體驗”在高中物理學(xué)生分組實驗教學(xué)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的教學(xué)，物理實驗是既定的成功實驗，學(xué)生按照教師的設(shè)計路線得出唯一正確的結(jié)果，但是學(xué)生不能真正體會實驗為什么這樣設(shè)計，為什么一些細(xì)節(jié)只能這樣處理實驗才是成功的。“探究體驗”的教學(xué)方式，是增加學(xué)生自主體驗，通過自己摸索否定不夠精確的實驗設(shè)計，找尋精確設(shè)計的過程。

在自由落體實驗教學(xué)中，教師可以做這樣的設(shè)計：提供成分為木材，鉛塊，鋁塊的重錘讓學(xué)生自行選擇實驗。那么，就有學(xué)生發(fā)現(xiàn)有的測出來與9.8m/s2的數(shù)據(jù)相差甚遠(yuǎn)。學(xué)生就會思考嚴(yán)重誤差產(chǎn)生的原因?？赡苡幸徊糠謱W(xué)生自己能找出原因，對于沒有找出原因的學(xué)生，教師鼓勵學(xué)生用其他重錘試一試。學(xué)生會發(fā)現(xiàn)鉛材質(zhì)的重錘實驗結(jié)果接近9.8m/s2的數(shù)據(jù)。再引導(dǎo)學(xué)生思考引起誤差的原因。如果還有學(xué)生沒有想出原因，教師還可以讓學(xué)生用兩張相同的紙張，一張展開一張揉成團(tuán)，觀察兩張紙張相同高度的落地快慢來促進(jìn)思考。如果學(xué)生仍沒有得出結(jié)果，教師可以通過學(xué)生體驗之后進(jìn)行講解。

自由落體實驗中，用視頻編輯軟件處理數(shù)據(jù)，可以得到結(jié)果。但是如果加入實驗探究體驗，讓學(xué)生來得出結(jié)果，學(xué)生對自由落體運動會有進(jìn)一步的理解。在展示頻閃照像機(jī)拍出的照片時，學(xué)生首先想到的是用手機(jī)連拍來拍出照片直接計算。教學(xué)中，讓學(xué)生試試手機(jī)連拍，他們就會發(fā)現(xiàn)影像是模糊的，他們就知道自由落體的運動實是太快了，一般的手機(jī)是拍不出效果的，同時進(jìn)一步理解頻閃照相機(jī)的拍照頻率有多快了。在這樣的體驗基礎(chǔ)上，介紹視頻編輯軟件逐幀播放功能，學(xué)生也能很好的建立兩者之間的聯(lián)系，進(jìn)行實驗。

3 “學(xué)中做，做中學(xué)”在高中物理學(xué)生分組實驗教學(xué)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)，在學(xué)生得出實驗結(jié)果之后，物理實驗就結(jié)束了。物理理論規(guī)律在生活中的應(yīng)用這一環(huán)節(jié)被忽略了。“學(xué)中做，做中學(xué)”把物理規(guī)律和現(xiàn)實中的應(yīng)用密切聯(lián)系起來，讓物理規(guī)律有了現(xiàn)實意義，讓學(xué)生在規(guī)律應(yīng)用中體會物理學(xué)習(xí)的樂趣，動手的樂趣。

在自由落體實驗中，教師用普通的長直刻度尺演示測試學(xué)生反應(yīng)時間的快慢。這時，提問學(xué)生如何來判斷某位學(xué)生反應(yīng)時間的快慢？學(xué)生很容易根據(jù)刻度尺上位移長度來做判斷。教師再引導(dǎo)學(xué)生思考，如何可以直觀的測出反應(yīng)的時間。學(xué)生很容易想到，能不能在直尺上寫上時間。那么刻度尺上的時間應(yīng)該怎么標(biāo)注呢？這樣，學(xué)生的思考就引入位移與時間關(guān)系的建立。在探究體驗中，學(xué)生體驗到，只有被測重力很大時，阻力才能被忽略。學(xué)生后來也對直尺進(jìn)行了改良，將一個小鉛塊焊接到直尺初始位置，增加其重力，使其加速度接近9.8m/s2 [ 4 ]。

通過這一環(huán)節(jié)的教學(xué)，學(xué)生對自由落體公式，實驗中重錘等信息的了解更深刻，而且也促進(jìn)他們進(jìn)行更積極的思考，如何讓物理知識服務(wù)于生活，養(yǎng)成思考和動手的習(xí)慣。為以后學(xué)習(xí)發(fā)展奠定了良好的物理科學(xué)素養(yǎng)。

4 總結(jié)

“開放創(chuàng)新”，“探究體驗”，“學(xué)中做，做中學(xué)”應(yīng)該是一脈相承的關(guān)系，宗旨在于促進(jìn)學(xué)生思考，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，應(yīng)用規(guī)律于生活。但是因為跨學(xué)科教學(xué)對教師來說是一種挑戰(zhàn)，學(xué)生層次的不同，物理實驗內(nèi)容性質(zhì)等原因的局限，并不是所有的物理實驗都能很好完整的按這三個要素去體現(xiàn)，所以有時可能選取其中的某一項來進(jìn)行教學(xué)。

創(chuàng)客理念的教學(xué)對教師綜合素質(zhì)要求很高。但是，相信只要教師們朝著文中三個方面在教學(xué)中不斷積累，認(rèn)真研究分析個案實驗，積極主動研究適合的，科學(xué)的教學(xué)方法，相信會有所突破。

另一方面，創(chuàng)客理念涉及到的內(nèi)容可能跨學(xué)科，要求個別教師單槍匹馬去完成，是不現(xiàn)實的。所以發(fā)揮團(tuán)體的力量，有的教師可能對器械有研究，有的教師可能對電腦圖形處理有興趣，還有可能有的對文史有感覺，那么集合教師的特長，揚長避短，多交流，多合作，多實踐，會是創(chuàng)客教育走出一片天的必經(jīng)之路。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

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[4] 楊雪.將創(chuàng)客教育融入中學(xué)物理課初探[D].昆明：云南師范大學(xué)，2017：53-58.