基于小組合作的開放性實驗教學(xué)嘗試

吳沛儒

[摘要]實驗教學(xué)不僅要培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，還要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，而今中學(xué)物理實驗往往規(guī)定實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗器材、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理等各個方面，這樣的確可以使學(xué)生順利完成實驗，但同時也限制了學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力、發(fā)散性思維能力以及對各種理論的綜合運(yùn)用能力的發(fā)揮。如何提高實驗教學(xué)的質(zhì)量已經(jīng)成為今后實驗教學(xué)的研究方向，開放性實驗教學(xué)將成為人們關(guān)注的重點。文章從目前實驗教學(xué)現(xiàn)狀入手，提出開放性實驗教學(xué)，并做了初步探索與嘗試。

[關(guān)鍵詞]開放性實驗;小組合作;嘗試

[中圖分類號]G633.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）05-0052-02

物理是一門實驗科學(xué)，物理中的絕大部分理論都是由實驗得出的，而這些理論最終也會回到實踐運(yùn)用中。因此在物理書本中隨處可見各種各樣的實驗。然而從我國教育發(fā)展情況看，長期以來，由于片面追求升學(xué)率的影響，初中教育始終沒有擺脫應(yīng)試教育的束縛。實驗教學(xué)往往從屬于理論教學(xué)，成了理論教學(xué)的補(bǔ)充。這種實驗教學(xué)模式正是實驗中缺乏培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的原因所在。為此，筆者在教學(xué)中適當(dāng)增加了一些開放性實驗。本文就是筆者對開發(fā)性實驗教學(xué)嘗試的整理。

一、開放性實驗概述

本文所說的開放性實驗教學(xué)是指以學(xué)生為中心，在教師引導(dǎo)下，以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)生自身生活和社會活動，選擇和確定研究課題，由學(xué)生以小組為單位，通過調(diào)查、實踐讓學(xué)生自行設(shè)計探究方案、自行準(zhǔn)備或制造實驗器材，從而得出結(jié)論的過程和方法。學(xué)生可從中領(lǐng)略科學(xué)的研究方法，增強(qiáng)創(chuàng)造性思維能力，激發(fā)自主學(xué)習(xí)和研究的熱情。這種實驗的最大特點是問題性、開放性、綜合性、社會性和實踐性。

二、基于小組合作開展實驗

事實和實驗均表明，初中生在面臨問題時，并不是直接去抓結(jié)論，而是先挖掘出隱含在問題材料中的各種可能性，再用邏輯分析和實驗證明的方法對每一種可能性予以驗證，最后確定哪一種可能性是事實。因此，正是由于初中生已具有了這種建立假設(shè)及檢驗假設(shè)的能力，才使得他們能夠勝任開放性實驗的種種猜測及實驗設(shè)計。

同時，開放性實驗又要求學(xué)生具有較強(qiáng)的綜合分析能力，并在此基礎(chǔ)上提出合理的猜想，對于每一個猜想又要設(shè)計相應(yīng)的實驗，在實驗過程中又會面臨各種各樣的意外狀況，需要不斷調(diào)整改進(jìn)實驗，這對一個剛剛接觸物理的初中生來說很難獨(dú)立完成。

綜上所述，初中生的智力發(fā)展已經(jīng)能夠勝任開放性實驗，但需要多人合作完成，小組成員有獨(dú)立的任務(wù)，既有分工，又有合作，各展所長，協(xié)作互補(bǔ)。

三、開放性實驗的開展

1.時間與空間

要順利完成開放性實驗需時較長，有時一節(jié)課只能提出合理猜想及初步的實驗設(shè)計，而之后的器材制作、調(diào)試、改進(jìn)需要大量的時間，因此，在有限的物理課堂時間內(nèi)完成不太現(xiàn)實。恰好初中學(xué)校每周會組織興趣小組，教師可利用了這段時間，選擇合適的學(xué)生，安排特定的教室，實踐這樣的設(shè)想。

2.學(xué)生的選擇

學(xué)生是教育的主體，他們的思維智力水平是否達(dá)到要求是教學(xué)能否順利進(jìn)行的重要因素。在自愿報名的基礎(chǔ)上進(jìn)行選拔，起初想挑選比較優(yōu)秀的學(xué)生，但后來為了使課題更具有普遍意義，還是挑選了多個層次的學(xué)生，共25人，分成5組，每組5人。

3.提出問題

實驗本身的難易程度以及可操作性都將直接影響教學(xué)的成敗，因此，選擇實驗要從實際生活出發(fā)，符合初中生的認(rèn)識水平，能用已有經(jīng)驗與知識或查閱資料能夠順利理解的內(nèi)容。

騎自行車從斜坡上滑下后又在水平地面上向前滑行，這是生活中司空見慣的情形，在不踩腳踏的情況下，在水平地面上的滑行距離與哪些因素有關(guān)？這就是筆者提出的第一個實驗課題。

4.猜想與設(shè)計

當(dāng)學(xué)生產(chǎn)生了疑問以后，可以根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知水平對問題的成因及結(jié)論進(jìn)行猜想。有了猜想以后，再及時地引導(dǎo)學(xué)生嘗試解決問題，讓學(xué)生經(jīng)歷制訂計劃和設(shè)計實驗方案的過程，這個過程是現(xiàn)行教材中很少提到的，但對學(xué)生而言尤其重要。

本實驗中，學(xué)生提出的主要猜想有：斜面的高度、傾斜程度、水平面的粗糙程度、潮濕程度、輪胎的充氣量、騎車人的質(zhì)量等。

學(xué)生的設(shè)計：用鐵珠代替自行車，自制斜面，用控制變量法逐一探究各項。探究滑行距離與輪胎充氣量的關(guān)系時，有的組用實際自行車做實驗，有的組用了籃球作為替代物。

5.實驗的實施

在實驗探究的過程中，可以引導(dǎo)他們自己動手利用生活中可以收集到的材料制作探究需要的儀器，教師要時刻關(guān)心學(xué)生探究的全過程。在出現(xiàn)各種意外情況時，教師要幫助、引導(dǎo)學(xué)生處理種種意想不到的突發(fā)狀況。

本實驗中，探究過程還是比較順利的，只是小球運(yùn)動到斜面與水平面的交界處時有明顯的頓挫感，可使用塑料片制成弧面粘在交界處來緩解。

6.總結(jié)分析

記錄好實驗的過程，根據(jù)實驗情況和數(shù)據(jù)所得的結(jié)論，實事求是地寫好實驗報告，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。還可以把現(xiàn)在的結(jié)論和原來的猜想進(jìn)行比較，是否相似，要讓他們品嘗成功的喜悅。并查閱資料分析支持實驗結(jié)論的理論依據(jù)，讓他們知道許多物理原理、科學(xué)結(jié)論原來我們也可以驗證，從而提升成就感。對那些實驗沒有成功的小組，要幫助學(xué)生分析原因，繼續(xù)干?；蛘吒淖兲骄康姆较蚶^續(xù)實驗，也可以從反面思考，實驗沒有成功，從另一方面講，這又能說明什么問題呢？

本實驗中，學(xué)生查閱資料分別找到了相應(yīng)的理論支持，甚至有的組還自學(xué)了滾動摩擦系數(shù)，大大提高了成就感和學(xué)習(xí)熱情。

7.表達(dá)與交流

在實驗過程中，指導(dǎo)教師要引導(dǎo)小組內(nèi)部成員之間、小組與小組之間積極開展互相交流、相互合作。要勇于發(fā)表自己的觀點和看法，善于用語言、文字、圖表、實物和簡單的實驗來表達(dá)或解釋自己的觀點和看法。