淺議“非常規(guī)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題及對策

(江蘇省南京市金陵中學(xué)龍湖分校，江蘇 南京 211500)

1 非常規(guī)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵

非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn),是指主要利用學(xué)生熟悉的生活易得物品、材料、器具、人體或人體局部以及兒童玩具等開發(fā)進(jìn)行的一類體現(xiàn)自創(chuàng)性、體驗(yàn)性、趣味性、簡易性、生活化的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動。與其相對應(yīng)的是使用廠制正規(guī)的專門實(shí)驗(yàn)器材開展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動,即所謂“常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)”。[1]

2 非常規(guī)實(shí)驗(yàn)在初中物理教學(xué)中的重要性

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》明確指出：“除專門配備的儀器外，應(yīng)提倡師生利用身邊的物品、器具、材料等進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)?！薄斑@樣既可以拉近物理與生活的距離，讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實(shí)性，又補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)課程資源，有利于增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識”。[2]非常規(guī)實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比，更加貼近學(xué)生的真實(shí)生活，更容易創(chuàng)設(shè)引人入勝的教學(xué)情境，[3]而且有利于學(xué)生動手能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，也體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會”的基本理念。

初中生正處于身心迅速發(fā)展的關(guān)鍵期，具有一定的生活經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對新鮮事物充滿了好奇，探索未知領(lǐng)域的愿望較為強(qiáng)烈，喜歡做實(shí)驗(yàn)。教師在組織教學(xué)時(shí)，應(yīng)以學(xué)生已有的知識與經(jīng)驗(yàn)為起點(diǎn)，以便于學(xué)生主動地探索知識。而非常規(guī)實(shí)驗(yàn)取材于生活，學(xué)生相對熟悉，便于情境的創(chuàng)設(shè)，符合由易到難、由具體到抽象、循序漸進(jìn)的原則，與初中生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和心理發(fā)展水平相適應(yīng)。同時(shí)，由于非常規(guī)實(shí)驗(yàn)資源的豐富性與生活化特點(diǎn)，更加有利于發(fā)揮學(xué)生的主體性，充分調(diào)動學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，促進(jìn)物理教學(xué)走向真實(shí)的生活。合理運(yùn)用非常規(guī)實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)活動，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升科學(xué)素養(yǎng)。

3 非常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的存在問題及對策

在實(shí)際教學(xué)中,由于部分教師對非常規(guī)實(shí)驗(yàn)理解的偏頗，或?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)不到位，對非常規(guī)實(shí)驗(yàn)運(yùn)用不當(dāng)，分散了學(xué)生的注意力，致使教學(xué)效果并不令人滿意，甚至還可能影響正常的課堂教學(xué)，筆者將結(jié)合教學(xué)實(shí)踐就非常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的常見問題及優(yōu)化方案談幾點(diǎn)淺見。

3.1 忽略可視化,演示效果差

在“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”教學(xué)中，一位教師在課堂上演示了“自制噴霧器”實(shí)驗(yàn)。將吸管從中間剪開，插入水中，用力吹氣。由于液滴較少，又無色透明，只有前排個(gè)別學(xué)生看到霧狀液滴的出現(xiàn)。

由于該教師未充分考慮實(shí)驗(yàn)的可視化效果，故演示的效果不明顯,以致大部分學(xué)生根本看不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這樣的實(shí)驗(yàn)是低效的，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

解決方案：預(yù)先籌備，人人參與。

教師應(yīng)提前布置任務(wù)，要求學(xué)生課前準(zhǔn)備好本實(shí)驗(yàn)需用到的小瓶、水、塑料吸管等物品。課堂上學(xué)生在教師的指導(dǎo)下用自己帶的生活物品進(jìn)行“自制噴霧器”實(shí)驗(yàn)，每個(gè)學(xué)生都能近距離地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

對于器材比較小、演示效果不太明顯的非常規(guī)實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)提前做好籌備工作，預(yù)先列好器材清單，布置學(xué)生課前準(zhǔn)備一些生活物品作為課堂上備用的實(shí)驗(yàn)器材，確保課堂上人人動手參與。學(xué)生在擺弄自己帶來的生活物品的同時(shí)，能近距離地觀察到細(xì)微的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，親歷探究過程，體驗(yàn)動手探究的樂趣。

3.2 重實(shí)驗(yàn)數(shù)量,輕思維品質(zhì)

一位教師在“大氣壓”新課教學(xué)中，演示了多個(gè)非常規(guī)實(shí)驗(yàn)：“瓶吞雞蛋”實(shí)驗(yàn)、易拉罐“變癟”(易拉罐裝入少量水，加熱直至出現(xiàn)大量白霧，撤去酒精燈，用橡皮泥迅速堵住罐口，觀察到易拉罐變癟)、礦泉水瓶變癟(礦泉水瓶注入少量開水，蓋上瓶蓋，搖晃瓶身，將水倒掉，迅速蓋緊瓶蓋，觀察到礦泉水瓶變癟)、吸盤“吸”在玻璃表面、吸盤互相吸住等等，令學(xué)生目不暇接、眼花繚亂。

這種做法的問題在于過分追求實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，事實(shí)上這些實(shí)驗(yàn)屬于相似實(shí)驗(yàn)，不必在同一節(jié)課上逐一演示給學(xué)生看。值得肯定的是該教師課前做了大量的準(zhǔn)備工作，付出了很多心血。問題在于：學(xué)生雖過足了眼癮，卻無暇進(jìn)一步地思考，學(xué)生的主體性并未得到充分發(fā)揮、參與度也相對較低，非常規(guī)實(shí)驗(yàn)淪為教師的個(gè)人表演。

另外，將同類型的實(shí)驗(yàn)一次性全部呈現(xiàn)給學(xué)生，反復(fù)刺激學(xué)生的感官，這種高強(qiáng)度的刺激反而會令學(xué)生的注意力不容易集中，[4]而習(xí)題課或復(fù)習(xí)課也就沒有新鮮的實(shí)驗(yàn)可做，就很難再借助實(shí)驗(yàn)吸引學(xué)生了。

解決方案：精選實(shí)驗(yàn)、切忌繁冗。

在以上有關(guān)大氣壓的實(shí)驗(yàn)中，“瓶吞雞蛋”“易拉罐變癟”與“礦泉水瓶變癟”三個(gè)實(shí)驗(yàn)相似，只需擇其一，關(guān)鍵要引導(dǎo)學(xué)生充分經(jīng)歷思維過程，把實(shí)驗(yàn)的原理吃透。

在演示“瓶吞雞蛋”實(shí)驗(yàn)后，可要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)“使易拉罐或礦泉水瓶變癟”的實(shí)驗(yàn)方案，且說明這樣設(shè)計(jì)的理由。學(xué)生通過參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將大氣壓知識與日常生活緊密聯(lián)系，加深了對知識的理解，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生思維的發(fā)散性、靈活性，變被動接受為主動思考。

要想非常規(guī)實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中起到“畫龍點(diǎn)睛”的作用，不在于“多”，而在于“精”。學(xué)生是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體而非“旁觀者”，教師應(yīng)盡可能地調(diào)動學(xué)生的主動性，讓學(xué)生真正參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)原理。

3.3 缺整體設(shè)計(jì)，置學(xué)情不顧

在“物體的浮與沉”第一課時(shí)教學(xué)中，一位教師在和學(xué)生交流討論“物體的浮沉條件”后，就立即將孔明燈、浮沉子、潛水艇、密度計(jì)等實(shí)驗(yàn)和盤托出，而并未考慮到學(xué)生對“浮沉條件”需要經(jīng)歷吸收、理解、消化的過程。

本節(jié)教學(xué)內(nèi)容需要多個(gè)課時(shí)才能完成，這些小實(shí)驗(yàn)需要在學(xué)生基本建立物體浮沉需要滿足哪些條件等相關(guān)認(rèn)知后才能適時(shí)呈現(xiàn)，否則做完這些實(shí)驗(yàn)后學(xué)生反而更加疑惑，這就適得其反了。

解決方案：循序漸進(jìn)，適時(shí)呈現(xiàn)。

孔明燈、浮沉子、潛水艇、密度計(jì)等實(shí)驗(yàn)不僅關(guān)聯(lián)浮力知識，還涉及力與運(yùn)動的關(guān)系、密度、壓強(qiáng)等知識，學(xué)生理解起來比較困難。教師要統(tǒng)籌安排，整體設(shè)計(jì)，將這些非常規(guī)實(shí)驗(yàn)巧妙地穿插到各個(gè)課時(shí)中，引導(dǎo)學(xué)生逐步在實(shí)驗(yàn)探究過程中建構(gòu)浮力等概念。

建議浮沉子以“小魔術(shù)”的形式放在“物體的浮與沉”第一課時(shí)的新課引入環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的好奇心與探索欲。潛水艇可在“浮沉條件”新課中呈現(xiàn)，學(xué)生通過觀察潛水艇充水、排水，理解重力變化對浮沉狀態(tài)的影響，學(xué)會通過分析受力情況判斷浮沉?？酌鳠艚ㄗh安排在第二課時(shí)，學(xué)生通過學(xué)習(xí)，了解到通過對比物體和液體(氣體)的密度也可以判斷物體的浮沉，此時(shí)展示孔明燈，學(xué)生也就很容易解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了。密度計(jì)包含的知識較多，對綜合應(yīng)用能力要求也較高，建議按照“綜合實(shí)踐活動”的方案單獨(dú)安排一課時(shí)，亦可利用密度計(jì)作為本章復(fù)習(xí)課的切入點(diǎn)。

對物理概念的理解、物理規(guī)律的掌握并非一蹴而就，教師要全局考慮，安排好非常規(guī)實(shí)驗(yàn)的呈現(xiàn)時(shí)機(jī)，按照由淺入深、由易到難的順序，將非常規(guī)實(shí)驗(yàn)滲透到各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中去。

3.4 問題欠設(shè)計(jì)，缺乏指向性

在“動能和勢能的轉(zhuǎn)化”的教學(xué)中，教師演示“會跳的小卡片”，將卡片對折，在開口的一邊剪兩個(gè)小豁口，套上橡皮筋。將卡片反過來壓平，迅速松手，小卡片跳起來，實(shí)驗(yàn)效果很明顯。

師：小卡片為什么會跳起來？

生：因?yàn)閺椓Α?/p>

生：因?yàn)橛邢鹌そ睢?/p>

該教師的提問缺乏規(guī)范性、指向性以及梯度性，學(xué)生不知道從哪個(gè)角度去思考，回答也就比較隨意。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯固然重要，但能讓學(xué)生通過有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考其背后的原理、能運(yùn)用相關(guān)的知識解決實(shí)際物理問題則更加重要。

解決方案：問題引領(lǐng)、啟發(fā)思考。

針對以上實(shí)驗(yàn)，可設(shè)計(jì)以下問題。

問題1：此過程涉及哪些能量？

問題2：卡片在跳動時(shí)具有什么能量？卡片的動能從哪里來？此過程中的能量轉(zhuǎn)化情況如何？

問題3：卡片在上升的過程中，能量的轉(zhuǎn)化情況如何？

教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要關(guān)注實(shí)驗(yàn)效果是否明顯，還應(yīng)立足學(xué)生的認(rèn)知水平，精心設(shè)計(jì)問題。通過交流與討論，引導(dǎo)學(xué)生積極思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的物理原理，讓學(xué)生真正參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中。

4 結(jié)語

非常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)若運(yùn)用恰當(dāng)，能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性、主動性，提升實(shí)驗(yàn)操作技能、科學(xué)思維能力等，提高課堂學(xué)習(xí)效率。因此，物理教師應(yīng)深刻領(lǐng)悟課程目標(biāo)，準(zhǔn)確把握學(xué)情，恰當(dāng)、適時(shí)地采用非常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以達(dá)到事半功倍的效果。