施 堅(jiān)

(江蘇省梁豐高級(jí)中學(xué),江蘇張家港 215600)

“新課程改革的本質(zhì)是什么?”——把屬于學(xué)生的東西還給學(xué)生,課堂形態(tài)回歸本真,教師思維還原稚化,教學(xué)時(shí)空留有余地.

學(xué)生是從“未知”達(dá)到“真知”,需要經(jīng)歷一定的教學(xué)過(guò)程,而這一過(guò)程一般是以濃縮的方式,在短暫而迅速地重演著人類(lèi)漫長(zhǎng)的認(rèn)識(shí)發(fā)展,即“教學(xué)重演”.學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程是一種認(rèn)知意義上的重演,而且學(xué)習(xí)科學(xué)的心理順序差不多就是前人探索科學(xué)的歷史順序.我們“在教一個(gè)科學(xué)的分支(或一個(gè)理論、一個(gè)概念)時(shí),我們應(yīng)讓孩子重蹈人類(lèi)思想發(fā)展中那些最關(guān)鍵的步子,……僅僅是重蹈關(guān)鍵性步子.”在教學(xué)中如何正確選定并合理設(shè)置這些“關(guān)鍵性步子”,教師有必要對(duì)教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行一番深入的潛科學(xué)分析.

理想的物理教學(xué)應(yīng)該是,以濃縮的時(shí)空和必然的形式重演人類(lèi)豐富多彩的科學(xué)活動(dòng),讓學(xué)生去親歷探究的過(guò)程,感受科學(xué)的啟迪和魅力,從而全方位地落實(shí)“新課標(biāo)”所提出的三維目標(biāo).那么“站在問(wèn)題開(kāi)始的地方,面對(duì)原始的問(wèn)題”,合理運(yùn)用教學(xué)重演便是新課程賦予每位物理教師的首要任務(wù).

1 由兩個(gè)著名實(shí)驗(yàn)“前觀念”束縛的突破談教學(xué)重演的必要性

愛(ài)因斯坦曾說(shuō)過(guò),“在建立一個(gè)物理學(xué)理論時(shí),基本觀念起了最主要的作用……所有的物理學(xué)理論都是起源于思維與觀念,而不是公式.”

科學(xué)的突破最主要的往往是前觀念的突破.奧斯特認(rèn)為電流產(chǎn)生的磁力是一種“縱向力”(空間觀念的束縛),法拉第則認(rèn)為電磁感應(yīng)是一種“穩(wěn)態(tài)”現(xiàn)象(時(shí)間觀念的束縛),正因?yàn)檫@些“前觀念”的束縛,兩位科學(xué)家,尤其是法拉第歷經(jīng)十年之久才完成突破,成功實(shí)驗(yàn).這兩個(gè)著名實(shí)驗(yàn),尤其是法拉第對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的研究常作為矢志不渝,獻(xiàn)身科學(xué)的千古美談,廣為傳頌.

但在實(shí)際教學(xué)中,教師往往走入誤區(qū),直接展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)成功、精彩的一面,讓學(xué)生誤認(rèn)為科學(xué)研究很容易成功.如教師演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),往往一開(kāi)始就有意引導(dǎo)學(xué)生注意觀察條形磁鐵插入、拔出,電鍵開(kāi)、合等瞬間電流計(jì)有無(wú)偏轉(zhuǎn),這其實(shí)已經(jīng)是法拉第實(shí)驗(yàn)成功的一刻,并沒(méi)有“重蹈關(guān)鍵性步子”,如何突破法拉第的前觀念.

那么怎樣讓學(xué)生“站在問(wèn)題開(kāi)始的地方”,體會(huì)科學(xué)家們突破前觀念束縛的不易呢?例如電流的磁效應(yīng),可改教師演示為學(xué)生實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),許多學(xué)生都將通電導(dǎo)線擺成與小磁針互相垂直,他們認(rèn)為這樣小磁針受到的磁力矩才會(huì)最大——與當(dāng)年奧斯特的觀念如出一轍,即認(rèn)為電磁力具有橫向力特征.后經(jīng)反復(fù)調(diào)整擺放的初始位置,才觀察到預(yù)期現(xiàn)象.再如,電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生條件的判定為什么是條形磁鐵插入和拔出或開(kāi)、合電鍵時(shí),而不是穩(wěn)定后?這其實(shí)就是前觀念,認(rèn)為現(xiàn)象一定是“穩(wěn)態(tài)”的.在演示實(shí)驗(yàn)時(shí)可以先引導(dǎo)學(xué)生前觀念“上當(dāng)”,認(rèn)為“磁生電”是穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象,然后再引導(dǎo)學(xué)生是磁無(wú)法生電,還是前觀念有誤呢?此時(shí)再談法拉第研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的艱辛,秉著“磁”一定可以“生電”的思想,堅(jiān)持了10年,偶然的機(jī)會(huì)獲得了實(shí)驗(yàn)的成功,才意識(shí)到先前觀念的錯(cuò)誤,電磁感應(yīng)不是“穩(wěn)態(tài)”,而應(yīng)是“暫態(tài)”現(xiàn)象.

教師在物理課堂上引導(dǎo)學(xué)生“教學(xué)重演”,體會(huì)突破前觀念束縛的不易,不免學(xué)生會(huì)走許多彎路,一堂課物理知識(shí)講得也少了,但由此增加了一份真切的感受,感受到了科學(xué)探究的曲折艱難,也初步體會(huì)到了思想觀念對(duì)于科學(xué)創(chuàng)新的巨大影響和作用.

2 “教學(xué)重演”策略指導(dǎo)思想的有效實(shí)施和實(shí)現(xiàn)

新課程改革要求物理教學(xué)不能淹沒(méi)在結(jié)論和題目的海洋里,而應(yīng)將活生生的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程,返樸歸真地展現(xiàn)開(kāi)來(lái),多讓學(xué)生面對(duì)原汁原味的物理問(wèn)題,引導(dǎo)他們?nèi)ビH歷物理概念的形成過(guò)程,物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程,以及物理問(wèn)題的探究、解決過(guò)程,而這其中的每一個(gè)環(huán)節(jié)無(wú)不要求遵循教學(xué)重演的策略思想.

2.1 充分還原、稚化、稀釋,讓學(xué)生體驗(yàn)物理概念、模型的形成、建立過(guò)程

物理概念是從大量的物理現(xiàn)象和過(guò)程中抽象出來(lái)的,反映事物的共同特征和本質(zhì)屬性的濃縮了的知識(shí)點(diǎn).為了使學(xué)生更好地理解物理概念,教師應(yīng)該將教材中濃縮了的物理概念充分地“稀釋還原”,稚化自己的思維過(guò)程,回歸學(xué)生的思維起點(diǎn),使?jié)饪s的物理意義充分“稀釋”.

例如,在高一物理教學(xué)中,“加速度”概念的教學(xué)是一難點(diǎn).在教學(xué)實(shí)踐中我們可以充分稀釋加速度概念的形成過(guò)程,從學(xué)生的生活入手,磁浮列車(chē)以432 km/h高速勻速運(yùn)行了8 s時(shí)間,蝸牛在10 s內(nèi)速度從0加速到0.1 cm/s,讓學(xué)生體驗(yàn)速度大與速度變化大是兩個(gè)不同的概念.接著給出下列案例:普通轎車(chē)0→100 km/h用時(shí) 20 s;旅客列車(chē)0→100 km/h用時(shí)500 s,讓學(xué)生建立起速度變化相等時(shí)變化有快慢的初步概念.再給出實(shí)例:(1)蘭博基尼跑車(chē)0→100 km/h加速時(shí)間4.0 s;(2)麥克拉倫跑車(chē)0→100 km/h加速時(shí)間3.2 s;(3)寶馬跑車(chē) 0→60 km/h加速時(shí)間 3.2 s;(4)F1方程式賽車(chē) 0→300 km/h加速時(shí)間15.6 s.讓學(xué)生分析(1)與(2)——速度變化相同,如何比較其變化的快慢?分析(2)與(3)——變化的時(shí)間相同,如何比較其變化的快慢?比較(2)與(4)——速度變化不同,變化的時(shí)間也不同,如何比較其變化的快慢?通過(guò)這樣的比較,學(xué)生在探究中逐漸形成速度變化快慢的基本概念,并掌握了如何比較的方法(控制變量法).

再如,“自由落體運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)中的難點(diǎn)是為什么說(shuō)自由落體運(yùn)動(dòng)是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng),在教學(xué)實(shí)踐中我們可以先回顧綿延兩千年的錯(cuò)誤,再?gòu)睦碚?邏輯的力量)和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)角度證明亞里士多德的錯(cuò)誤,兩個(gè)鐵球應(yīng)該同時(shí)落地.那么又怎么論證是勻變速直線運(yùn)動(dòng)呢?提示伽利略將豎直方向的落體運(yùn)動(dòng)巧妙轉(zhuǎn)換為斜面的精確研究,以“沖淡重力”,減緩下落運(yùn)動(dòng),便于測(cè)量時(shí)間t和位移s,然后再外推到自由落體(圖1).在教學(xué)中可讓學(xué)生討論:

圖1

(1)為什么伽利略要用斜面來(lái)研究自由落體?

(2)在當(dāng)時(shí)的科學(xué)水平下,需要哪些測(cè)量?jī)x器?想象伽利略需要克服哪些困難?

這樣一節(jié)課以科學(xué)史實(shí)為背景,以科學(xué)家的思維活動(dòng)為主線的教學(xué)方式,讓師生恍如倒退了數(shù)百年,在和伽利略在一起分析研究自由落體運(yùn)動(dòng).充分地還原、稚化,不僅有利于學(xué)生更好地理解、掌握自由落體規(guī)律本身,還為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了“近距離”地去體驗(yàn)和領(lǐng)會(huì)伽利略所開(kāi)創(chuàng)的“實(shí)驗(yàn)+思維+數(shù)學(xué)”的科學(xué)方法的機(jī)會(huì).對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),這后者的意義或許更為深遠(yuǎn).

2.2 滲透思想方法,讓學(xué)生參與物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程

物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、原理往往蘊(yùn)含著豐富的物理思想和方法.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,無(wú)論是那些著名的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)(如伽利略斜面實(shí)驗(yàn)、卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)等),還是教材中大量的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn),我們都不該按部就班,機(jī)械操作,應(yīng)盡量再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程,多讓學(xué)生想想:應(yīng)該怎樣做?為什么要這樣做?換種方法能不能做?等等,以此來(lái)滲透物理思想,啟迪思路.

例如,“楞次定律”的實(shí)驗(yàn)教學(xué),一般的做法是,要求學(xué)生按事先設(shè)定的 4種情況(將磁鐵N、S極分別插入和拔出線圈)操作,觀察并依次填寫(xiě)原磁通(Φ)的方向、原磁通的變化(ΔΦ)、感應(yīng)電流(I感)的方向、以及感應(yīng)電流磁通(Φ感)的方向等,最后歸納出結(jié)論.這樣教學(xué)看起來(lái)流程順暢,結(jié)論明確,但在實(shí)驗(yàn)之后學(xué)生往往不明白:為什么就選定這4種情況來(lái)做實(shí)驗(yàn)?尤其是,實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖谴_定感應(yīng)電流I感的方向,為什么還要扯到 Φ感上去呢?……究其原因,是由于上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,沒(méi)有讓學(xué)生真正參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程,更談不上實(shí)驗(yàn)操作與思維活動(dòng)有機(jī)結(jié)合了.那么如何改進(jìn)才能使學(xué)生站在問(wèn)題開(kāi)始的地方呢?

提出課題后,先引導(dǎo)學(xué)生觀察磁鐵的N、S極分別插入和拔出線圈時(shí),電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況.并思考:感應(yīng)電流I感的方向可能與哪些因素有關(guān)?經(jīng)過(guò)討論,學(xué)生不難得出,I感方向取決于原磁場(chǎng)的方向(向上或向下)與磁場(chǎng)的變化(增大或減少).在此基礎(chǔ)上,學(xué)生自行設(shè)計(jì)出了包括上述4種情況在內(nèi)的實(shí)驗(yàn)方案.接著讓學(xué)生實(shí)地觀察并記錄各種不同情況下,原磁場(chǎng)的方向和變化,以及相應(yīng)的感應(yīng)電流方向.然后要求他們分析 Φ、ΔΦ與I感之間的關(guān)系,看能否從中概括出有關(guān)的規(guī)律來(lái).學(xué)生們發(fā)現(xiàn),盡管原磁通的變化(ΔΦ)是產(chǎn)生感應(yīng)電流(I感)的直接原因,但ΔΦ與I感兩者之間卻并未顯示出某種明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系.怎么辦呢?這時(shí),教師應(yīng)因勢(shì)利導(dǎo),啟發(fā)學(xué)生另辟蹊徑:能否設(shè)法找出一個(gè)既與ΔΦ有關(guān),又與 I感有關(guān)的“中間量”,來(lái)架接并確定ΔΦ和I感的關(guān)系呢?經(jīng)過(guò)討論大家想到,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通 Φ感或許能充當(dāng)這樣的角色.因此,實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵就是看感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通與原磁通的變化之間是否有著一定的內(nèi)在聯(lián)系,即學(xué)生按著這樣的思路繼續(xù)實(shí)驗(yàn),并對(duì)各種情況下的 Φ感與ΔΦ進(jìn)行分析比較,終于從中概括出了規(guī)律性的結(jié)論.

實(shí)踐表明,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有意識(shí)地創(chuàng)設(shè)一種探索的氛圍,使它帶上一定的研究色彩,鼓勵(lì)學(xué)生積極參與物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程,從而促使學(xué)生更好地領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)思想的精髓,以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和能力.

3 “教學(xué)重演”追求“本真”課堂,呼喚中國(guó)的“法拉第”

課堂是什么?重新認(rèn)識(shí)課堂,也就是重新認(rèn)識(shí)教師和學(xué)生生活的空間和舞臺(tái),反思我們的教育觀念.只有我們的認(rèn)識(shí)和觀念改變了,課堂上的行為才能發(fā)生根本性的變革.

3.1 從“知識(shí)課堂”到“探究課堂”

傳統(tǒng)的物理課堂教學(xué)一向重知識(shí)結(jié)論傳授,輕物理思維過(guò)程重演,即“知識(shí)課堂”.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程是學(xué)生自我探究、獲取、形成知識(shí)的過(guò)程,新課堂應(yīng)是探究課堂,活動(dòng)的課堂.探究課堂不再是教師表演的舞臺(tái),不再是對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練的場(chǎng)所,也不再只是傳授知識(shí)的場(chǎng)所,而是師生交往、互動(dòng)的舞臺(tái),引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展的場(chǎng)所,更是探究知識(shí)的場(chǎng)所,也是教師教育智慧充分展示的場(chǎng)所.從“知識(shí)課堂”到“探究課堂”,這是“教學(xué)重演”追求“本真”課堂的前提.

3.2 “教學(xué)重演”應(yīng)棄活動(dòng)之“偽”存主體之“真”

在教學(xué)實(shí)踐中,新課堂暴露了不少活動(dòng)之“偽”,形式化、復(fù)雜化、高成本化等.那么“教學(xué)重演”塑造的探究課堂如何去“偽”存“真”呢?

新課堂應(yīng)回答3個(gè)問(wèn)題:①學(xué)生充分討論、參與了嗎?②學(xué)生發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑了嗎?③成本與效益的比率如何?

真正的科學(xué)研究,必須有面對(duì)“原始問(wèn)題”的策略、見(jiàn)識(shí)和勇氣,“本真”課堂也是如此,而且還需要寬松的環(huán)境,有相應(yīng)的評(píng)價(jià)機(jī)制作保證,讓學(xué)生真正從課堂中學(xué)到知識(shí),能力得到提升,立意更為久遠(yuǎn),能喚起學(xué)生的好奇心.正如愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò),舊學(xué)校給學(xué)生太多的“好勝心”,很少培養(yǎng)學(xué)生的“好奇心”.好“勝”與好“奇”,一字之差,反映了不同的“教育觀”.

在物理教學(xué)中,應(yīng)盡量讓學(xué)生站在問(wèn)題開(kāi)始的地方,按照認(rèn)識(shí)的重演規(guī)律,去重演知識(shí)的產(chǎn)生與發(fā)展的過(guò)程,將教學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)變成為學(xué)生的“亞研究”、“再創(chuàng)造”過(guò)程,啟迪心智,培育品格,從而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)更多中國(guó)的“法拉第”.

1 羅紹凱,王明泉等.物理學(xué)的潛科學(xué)分析.北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1999.

2 吳加澍.對(duì)物理教學(xué)的哲學(xué)思考.課程?教材?教法,2005(7).