中學(xué)物理分組實驗拓展的探索

詹紅星

【摘要】針對中學(xué)物理分組實驗教學(xué)中存在的不足，進行實驗拓展的研究，創(chuàng)新分組實驗教學(xué)模式，突出學(xué)生在分組實驗中的主體地位，將實驗還原為科學(xué)探究的平臺。筆者認為學(xué)生把實驗項目內(nèi)化為自己的需求，實驗才能變得有趣，才能體驗到探索的樂趣，才能有成就感，才能更加有利于提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，促進學(xué)生個性發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)? 實驗拓展? 個性發(fā)展

【課題項目】本文為“廣東省教育科學(xué)規(guī)劃課題：核心素養(yǎng)下物理實驗拓展的研究（課題批準(zhǔn)號：2019YQJK517）”部分成果。

【中圖分類號】G633.7 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）47-0124-02

十八大以后，我國確立了“立德樹人”為教育目標(biāo)。進一步提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)，是物理教學(xué)的根本出發(fā)點。但長期以來，一線教師過于注重于教學(xué)細節(jié)問題的研究，學(xué)生僅僅停留在掌握基礎(chǔ)知識，具有一定的解題能力這個層面上。這與“立德樹人”的教育目標(biāo)相距甚遠。

基于此，教師要站在“立德樹人”的高度，審視自己的教學(xué)活動。物理是以實驗為基礎(chǔ)發(fā)展起來的學(xué)科，實驗教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生對問題的探究意識，提高自主思考、分析和解決問題的能力，從而提高學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)有重要作用。但在中學(xué)物理分組實驗教學(xué)過程中，很多實驗仍是老師按課本的要求，提供相同的儀器讓學(xué)生進行實驗。這種實驗，許多學(xué)生沒動幾下就不做了，抱怨實驗“不好玩、很無趣”。而老師看在眼里，急在心里，苦于沒有其它方法，只是不停地一味聽學(xué)生抱怨。學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)水平得不到較好的提高。為此，有必要進行“中學(xué)物理實驗拓展的研究”。

所謂“中學(xué)物理實驗的拓展”就是通過對中學(xué)物理教材進行二次開發(fā)，實驗方法上，從教材給定方案向自主設(shè)計方向拓展;實驗內(nèi)容上，從教材內(nèi)容向社會生活內(nèi)容拓展的教學(xué)活動。

“雖然我們能設(shè)計學(xué)生實驗幫助學(xué)生了解科學(xué)探究的性質(zhì)。但是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，簡單有效的辦法就是減少實驗數(shù)量，特別是許多呆板、按方抓藥式的實驗?！盵1]這種實驗由于沒有尊重學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，所以學(xué)生就沒有學(xué)習(xí)的主動性，就沒有學(xué)習(xí)的興趣，感到“不好玩、很無趣”就不難理解了?！皩W(xué)習(xí)是認知者在原有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，在一定的社會文化環(huán)境中，主動對新信息進行加工處理、建構(gòu)知識表征的過程。”[2]學(xué)習(xí)者要想完成對所學(xué)知識的意義建構(gòu)，最好的辦法是到現(xiàn)實世界的真實環(huán)境中去感受、去體驗。因此設(shè)計了如下實驗教學(xué)模式：

第一步：情景的創(chuàng)設(shè)

教師根據(jù)物理教學(xué)計劃，結(jié)合學(xué)校的特點和學(xué)生的實際情況，遵循趣味性、思想性和科學(xué)性原則，創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情景。教學(xué)情景在探究學(xué)習(xí)的過程中起到了相當(dāng)重要的作用，它是探究學(xué)習(xí)的源頭之水[3]。從學(xué)科資料、生活實踐和生產(chǎn)應(yīng)用中提取素材，將物理實驗情景進行拓展和深化，努力提出有實踐意義的探索課題，創(chuàng)設(shè)學(xué)生感興趣的情景。這樣做有利于學(xué)生把學(xué)習(xí)任務(wù)內(nèi)化為自己的內(nèi)在心理需求。從而提高學(xué)生的主體意識，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣就得以提高，這樣的情景也有利于培養(yǎng)學(xué)生形成正確的價值觀和應(yīng)有的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。

第二步：實驗方案方法自主設(shè)計與展示

根據(jù)課題，學(xué)生自主設(shè)計實驗方案和實驗方法。強調(diào)肯定學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的閃光思維，肯定每個學(xué)生的進步，不以參考答案為標(biāo)準(zhǔn)來評價學(xué)生回答問題的質(zhì)量。教師在實驗方法和實驗環(huán)節(jié)上給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。鼓勵學(xué)生能提出更富有創(chuàng)造性、更富有探究意義的方案。這樣做尊重了學(xué)生的發(fā)展層次和個性因素，尊重了學(xué)生的主體地位?！敖逃叩幕顒幽軌蛞鹗芙逃叻e極、主動的反應(yīng)，從而使個性得到積極、主動的發(fā)展。同時，要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，使其學(xué)會獨立思考，以便進行創(chuàng)造性的活動，達到主體的最高境界?！盵4]

第三步：實驗分類，分組實驗

學(xué)生通過自主設(shè)計的實驗方案與方法，根據(jù)不同的實驗方案，利用各自所需的儀器，自由分組實驗。有專家提出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程“看過了就忘了，聽過了就記住了，做過了就理解了”。從教學(xué)實踐中，沒有學(xué)生的主動性，只是按方抓藥地進行實驗，是沒有什么教學(xué)效果的。只有尊重了學(xué)生的主體性，學(xué)生把實驗項目內(nèi)化為自己的需要，自己主動去探索，才能使學(xué)生產(chǎn)生成就感，才能體驗到探究的樂趣。因此，應(yīng)該這樣說：學(xué)生感到有趣了，實驗就能體驗到樂趣，就有成就感了。

第四步：展示實驗結(jié)果

學(xué)生展示出自己的實驗結(jié)果。根據(jù)學(xué)生的展示情況，分析優(yōu)點與不足之處，進行反思，并提出改進的建議。不少教師有這樣的感慨：學(xué)生如果有游戲的一半心思投入學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果將提高很多。而游戲?qū)θ说奈饕且驗樵谟螒蜻^程中所產(chǎn)生的成就感，促使人腦產(chǎn)生多巴胺，而使人產(chǎn)生愉悅的快感，使人對游戲欲罷不能。實驗教學(xué)的展示環(huán)節(jié)的設(shè)計，類似游戲的通關(guān)環(huán)節(jié)，容易激勵學(xué)生產(chǎn)生成就感，從而使學(xué)生的興趣層次向上發(fā)展。

第五步：課后反思、遷移拓展

讓學(xué)生完成實驗報告，根據(jù)學(xué)生的實驗情況和實驗報告進行課后反思，適當(dāng)拓展，將素材和反思結(jié)果整理總結(jié)，拓展今后的研究，可以將研究的過程分享給同學(xué)。這個過程中，學(xué)生自己學(xué)習(xí)如何分析實驗數(shù)據(jù)、總結(jié)實驗結(jié)果、得出實驗規(guī)律、撰寫實驗研究報告，從而形成獨立的實驗探索能力，并由此體驗科學(xué)探索的過程，從而提高自己的物理核心素養(yǎng)。

從初步的教學(xué)實踐看：進行實驗的拓展教學(xué)，開始時會“亂象頻出”，“亂”，一方面是因為學(xué)生的不知所措，它是由于獨立思考能力和主體學(xué)習(xí)地位的長期不足的影響的結(jié)果;另一方面也促使學(xué)校實驗室管理理念要從服務(wù)教師的教學(xué)需要轉(zhuǎn)換成服務(wù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需要上來。只要老師教學(xué)中尊重學(xué)生的主體地位，學(xué)生就能逐步養(yǎng)成獨立思考的習(xí)慣，學(xué)生就能逐步地形成實驗探究的意識，了解實驗探究的過程，提高學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任意識。學(xué)生將不會再感覺到實驗“不好玩”了，探索的樂趣也得到體驗，較好提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生形成正確的物理觀念、提高學(xué)生的科學(xué)思維能力和探索能力水平、促進學(xué)生核心素養(yǎng)的全面提高。

這種教學(xué)模式具有“趣、思、創(chuàng)”的特點。

“趣”是指這種教學(xué)模式具有一定的趣味性，并能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。愛因斯坦說：“興趣是最好的老師?！弊鳛榻虒W(xué)工作者，對興趣能夠給學(xué)生帶來的積極作用一定不陌? 生。對物理學(xué)科具有足夠興趣的學(xué)生，無論是對知識的學(xué)習(xí)速度，還是邏輯思維的發(fā)展速度，抑或是綜合調(diào)動物理知識儲備進行解題的速度，都要普遍比那些沒有足夠興趣的學(xué)生要快。同時，有了更加有趣味性的課堂氛圍，教師和學(xué)生之間的關(guān)系

更加緊密，教學(xué)工作更加容易開展，學(xué)生也會全身心地投入進來，取得更好的學(xué)習(xí)效果。不僅如此，這個“趣”字還體現(xiàn)在對物理知識和實驗等的探索過程中，學(xué)生能夠獲得更大的樂趣，進而產(chǎn)生對物理學(xué)科學(xué)習(xí)的強大意愿。要想達到這些目標(biāo)，教師首先要響應(yīng)新課標(biāo)的號召，將課堂歸還給學(xué)生，讓學(xué)生成為課堂的主體，再通過科學(xué)的教學(xué)方法，進一步讓“趣”實現(xiàn)課堂教學(xué)質(zhì)量的提高。新課標(biāo)推行至今，已經(jīng)給我國中學(xué)教育帶來了非常顯著的變化。其中最為明顯的就是課堂不再以教師作為主體，而越來越多的學(xué)生作為核心。分組實驗就是非常重要的體現(xiàn)。在分組實驗的過程中，學(xué)生不光可以通過合作共同探究實驗結(jié)果，還能在合作中互相提醒實驗的步驟，讓實驗過程更加完善，同時，在合作的過程中，學(xué)生之間也會更加默契，培養(yǎng)更加深厚的感情。

“思”主要體現(xiàn)在實驗的過程中。在學(xué)生強烈好奇心的驅(qū)使下，學(xué)生會在實驗的過程中對現(xiàn)象背后的規(guī)律生發(fā)出強烈的探索欲望，并結(jié)合現(xiàn)有的物理知識對其進行分析，尋找實驗現(xiàn)象背后的規(guī)律。在分組實驗中，“思”這一過程會體現(xiàn)得更加明顯。比如，在進行“力的平行四邊形”實驗時，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)兩個互成角度的力對小球產(chǎn)生的效果和某一個力產(chǎn)生的效果相同，學(xué)生在好奇心的驅(qū)使下，就會對其他不同方向和大小的力進行探索，看哪些力會對小球產(chǎn)生怎樣的效果。通過探索發(fā)現(xiàn)，兩個互成角度且大小固定的力，如果要用一個力進行取代，那只有一種結(jié)果，這一個力的方向和大小也是固定的。這樣，學(xué)生就可以得出結(jié)論，兩個互成角度且大小固定的力，其效果和固定方向的某個力效果相同。再比如，進行物體的平拋運動實驗時，利用帶有小孔的卡片，學(xué)生可以描繪出水平勻速運動和垂直自由落體運動兩個小球的軌跡。通過思考，學(xué)生可以利用這些描點，測出曲線上任意一點的坐標(biāo)，進而計算出小球的水平分速度，也就是平拋的初速度。

“創(chuàng)”體現(xiàn)的是物理實驗的創(chuàng)新。不可否認的是，任何一門科學(xué)要想發(fā)展，都離不開創(chuàng)新，而創(chuàng)新思想的培養(yǎng)，就要從小抓起，從學(xué)科初級的實驗上抓起。對于中學(xué)物理實驗來說，“創(chuàng)”體現(xiàn)在實驗方法的創(chuàng)新、思維模式的創(chuàng)新等方面，在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)的時代背景下，創(chuàng)新不光能夠讓學(xué)生在探索中獲得更多的樂趣，還能通過創(chuàng)新，培養(yǎng)完善的邏輯思維，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。教師需要注意到，創(chuàng)新也要遵循一定的方法，在現(xiàn)有的知識體系上進行創(chuàng)新，才能取得更好的成效。所以，在讓學(xué)生進行分組物理實驗的過程中，教師應(yīng)給予學(xué)生一定的引導(dǎo)，讓學(xué)生在創(chuàng)新實驗方法時，能夠更加充分地調(diào)動現(xiàn)有的知識儲備。比如，在進行“多用點探索黑箱內(nèi)的電學(xué)原件”實驗時，教師就可以在實驗之前帶學(xué)生對已經(jīng)掌握的物理知識進行鞏固，讓學(xué)生溫習(xí)電壓表、電流表等的使用方法，然后在實驗中鼓勵學(xué)生創(chuàng)新連接模式，通過不同的連接方法，得出準(zhǔn)確的推論，確定黑箱中的元件。

綜上所述，“趣”、“思”、“創(chuàng)”是讓物理實驗取得良好效果不可或缺的三個要素。以趣促思，以思促創(chuàng)，由創(chuàng)生趣，物理實驗會形成一個良好的循環(huán)，讓學(xué)生更加牢固地掌握物理知識，并通過親自動手進行實驗，實現(xiàn)核心素養(yǎng)的提高。

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