曹翠俠

還實驗給學生 回歸物理教學本真

曹翠俠

2012年2月，復旦大學“望道計劃”自主招生面試時，一名面試小組的評委老師說：“今天上午面試的是江蘇省，他們平常很少有機會去做實驗，不要說做研究了。他們的實驗就是在上課的時候看實驗，那已經算好的了，現(xiàn)在有許多實驗上網(wǎng)都可以查到的?！彼€表示，江蘇省已經是非常好的一個省了，在實驗方面都欠缺[1]。這位評委老師一語中的，當前物理課堂上，大多數(shù)物理教師是在“講實驗”，或者用Flash等軟件做出的動畫來“模擬實驗”，學生則在“聽實驗”，或者在“看假實驗”。這樣做的表象原因有：一是省去實驗前準備的麻煩；二是節(jié)省課堂實驗的時間；三是避免了實驗不成功的意外；四是教師認為足以應付試卷中對實驗的考查。但最根本的原因其實是教師對實驗的教學作用認識不夠，是一種知識強灌的表現(xiàn)，把學生的發(fā)展過程簡單地理解為書本知識的積累活動，認為所謂優(yōu)劣也只是書本知識掌握的量與質的差異而已。把學生視為先前文化的簡單復制者和遵從者，這一點是集權統(tǒng)治所必要的，但卻是對個體創(chuàng)造力和個性價值的極大戕害。對學生的思維、人格、主體意識及實踐動手能力注意不夠[2]。顯然，這違背了簡單自然的物理教學本質，物理教學應該更多地關注培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。目前許多物理課堂探究“門面化”，形式重于過程，結論呈現(xiàn)由教師控制，學生“被探究”；教學追求“片面化”，重知識技能傳授，輕學習“情感”體驗；仍以“考試必考內容、課后抓緊記憶、下節(jié)課再作檢查”的應試手法完成課堂教學任務。其實，新課程理念的核心是“培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)”， 追求物理課堂的本真[3]。而放手讓學生做好物理實驗，從實驗中探究發(fā)現(xiàn)和總結，正是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的強有力的手段。本文嘗試以人教版物理《選修3-1》部分章節(jié)為例，呼喚還實驗給學生，以回歸物理教學的本真。

一、物理學本身呼喚真實的實驗

物理學是一門自然學科。它研究的是物質運動最基本、最普通的形式，是研究物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規(guī)律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學。它是一門實驗科學，也是一門崇尚理性、重視邏輯推理的科學。物理學的發(fā)展過程，是人類對客觀世界認識過程中的重要組成部分，物理學中不少規(guī)律和理論是直接從生產實踐中總結出來的，但更多的物理發(fā)現(xiàn)卻來自長期的科學實驗，因此，科學實驗和生產實踐，都是推動科學技術發(fā)展的強大動力和源泉，物理學研究方法一般是在觀察和實踐的基礎上，對物理現(xiàn)象進行分析、抽象和概括，從而建立物理理論，再回到實踐中去經受檢驗[4]。這些無不表明物理學本身在呼喚著真實的實驗。

比如對人教版物理《選修3-1》第三章第1節(jié)“磁現(xiàn)象和磁場”的教學，教材中有“奧斯特發(fā)現(xiàn)，電流能使磁針發(fā)生轉動”和“通電導線與磁體通過磁場發(fā)生相互作用”兩個演示實驗，許多教師只是在課堂上利用實驗動畫模擬，甚至有的只讓學生看看書，不僅不做這兩個實驗，就是這一節(jié)也一帶而過，然后就是習題處理，違背了物理教學的本質，失去了利用這節(jié)課培養(yǎng)學生興趣和能力的大好時機。其實這節(jié)課完全可以“小課題大作為”。筆者曾聽過一節(jié)公開課，非常有感觸，確實體現(xiàn)了物理教學的本質。課堂上做了7個實驗。

實驗一：自制教具，用錫箔紙把玻璃碗的四周包上做一個電極A，里面放上鹽水，碗底用橡皮泥豎直粘住一個長些的鐵釘?shù)冉饘偌殫U作電極B，拿來馬蹄形磁鐵，往鹽水里滴一滴墨水，A，B分別接上直流電的正負極，會發(fā)現(xiàn)水運動起來呈漩渦狀。這激起了學生的求知欲，由此完成該節(jié)課的引入。

實驗二：半圓形導線下方圓心位置放小磁針，接通電源看現(xiàn)象。

實驗三：書上的演示，奧斯特實驗，小磁針分別在南北和東西兩個位置放置。

實驗四：磁體對電流作用演示。

實驗五：自制小電動機。

實驗六：陰極射線管電子束在磁鐵靠近后方向發(fā)生偏轉。

實驗七：電流間的相互作用，通過把實驗器材中的兩個導線用錫箔紙自制來代替，效果更好。

這是一種以實驗為主線的課堂思路：用實驗一引入；用實驗二和實驗三說明電流的磁效應，且說明了電流對磁體有力的作用；用實驗四、實驗五、實驗六說明磁場對電流以及運動的帶電粒子的作用；用實驗七說明電流與電流之間作用通過磁場完成。然后解釋實驗一的水為什么會旋轉。

對于地磁場的教學，教師可以播放影片《地球末日》中的片段，激起學生對地磁場的學習和研究興趣，思考和關注地磁場對人類的影響。這樣，通過實驗讓學生不僅明確了本節(jié)課的內容，也對下面的學習充滿了期待，符合新課標培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的精神，同時通過教師自制教具的榜樣作用，潛移默化地使學生喜歡上自己動手，喜歡上研究發(fā)現(xiàn)。這樣的課堂教學緊密結合實際生活和生產實踐，從實驗現(xiàn)象出發(fā)總結學習前人研究出來的物理理論，符合物理學科的本質。所以，除了確實由于條件限制做不出的實驗以外，盡量不要用動畫模擬實驗，因為動畫遠不如實實在在的現(xiàn)象對學生更有沖擊力，遠不如真實的實驗更能激發(fā)學生探索的興趣。

二、培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和追根刨底的探究精神

在人教版物理《選修3-1》第一章第7節(jié)“靜電現(xiàn)象的應用”的教學中，在人民教育出版(http://www.pep.com.cn/gzwl/jszx/sytj/kysy/201009/t20100903_868913.htm：)首頁＞＞高中物理＞＞教師中心＞＞實驗探究＞＞課外實驗中有如下內容：“電磁波的屏蔽：打開收音機，你能夠聽到廣播音響；如果把收音機放在鋁盒里，聲音就沒有了；但放在木盒里，聲音并不消失。以上現(xiàn)象說明封閉的金屬盒能夠屏蔽電磁波?！庇捎谏磉厸]有合適大小的收音機，于是就用手機做實驗，看有來電時是否能收到。

(1)先把手機放在盒中，在有來電時沒有音樂響起，且打手機的學生會被告知“你所撥打的電話暫時無法接通”。

(2)先把手機不放在盒中，在有來電時音樂響起；把正在響的手機放入盒中，手機仍然響，且沒有“你所撥打的電話暫時無法接通”的告知。

(3)手機不放入盒中，停止呼叫，正在響的手機立刻不響。

(4)把正在響的手機放入盒中，立刻掛機，但被放進去的手機仍在響。

實驗1說明電磁波被屏蔽了。但下面的三個實驗怎么解釋呢？讓學生追根究底，研究出和發(fā)送手機信號的機站有關等。這樣，既培養(yǎng)他們實事求是的科學態(tài)度和質疑精神、探索能力，也拓寬了他們的知識面，還體會到學以致用的快樂。

三、通過實驗“做中學”，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識

“做中學”理論，不但強調最后的結果，更強調學習過程。實踐證明，如果沒有經過“研究”和“做”的過程，學生很難掌握一些知識、概念或方法。經歷、過程本身也是一種知識，是一種默會知識[5]。而實驗恰好是“做中學”最好的實例。另外，開展創(chuàng)意物理實驗設計活動，能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和意識。腦科學和思維科學研究表明，中學階段是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維發(fā)展的最佳時期，創(chuàng)意物理實驗設計，能培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力，誘發(fā)創(chuàng)新欲望。在創(chuàng)意物理實驗設計中，要以多種實驗裝置表達同一物理理論，或者更換部分實驗裝置為突破口[6]。

四、利用實驗激發(fā)學生學習動機、提高成就感和對自己的挑戰(zhàn)性期待

通過實驗，利用韋納的歸因理論，引導學生積極歸因，使學生對自己學習物理有積極的歸因模式：對自己做好實驗歸因于穩(wěn)定性因素，如個體能力強，這樣學生就會產生自豪、自信等積極情緒，激發(fā)學生的興趣、愛好，增強成功的期望，并且能讓學生產生對自己的挑戰(zhàn)性期望。一名學生有沒有學習的興趣，有沒有學習的愛好，決定著他能否真正進入到學習過程當中。而對自己有了挑戰(zhàn)性的期望，才能夠真正進入到學習過程[7]。面對自己設計的實驗的成功，面對自己根據(jù)實驗分析推理學到的規(guī)律，面對自己利用所學的知識解決實際問題，學生會體會到成就感。這也正符合前蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基所說：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己成為一個發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者，而在青少年的精神世界中，這種需要顯得特別強烈?！蔽锢斫處煾鼞撊ゼぐl(fā)學生心靈深處那種強烈的探索欲望，當他們這種需要得到逐步的滿足，他們會更加喜歡學習，對自己更有挑戰(zhàn)性的期待。

五、能否還實驗給學生，關鍵在于教師認識的提高

指導學生做好實驗，是教師擔負起教學責任的表現(xiàn)，是教師職業(yè)敬畏感的體現(xiàn)。同時，它也是教師對于自身的反思：怎樣不斷增強教與學的能力？怎樣做才能真正幫助學生發(fā)展，作為“人”長久地發(fā)展？針對物理教學，怎樣做才是符合物理教學本真的“教物理”？教師的認識到位了，物理課堂才是充分利用實驗、遵循物理學本源、發(fā)展學生思維的靈動的課堂。

[1] 王晶卉.問：玉皇大帝和孫悟空誰大？答：一個道家一個佛家怎么比？[EB/OL].[2012-02-13].http://roll.sohu.com/20120213/n334512970.shtml.

[2] 劉萬海.教學質量問責:有效教學研究的重要課題[J].中小學教育,2011(3):39.

[3] 劉進利.讓“美”成為物理課堂教學的本真追求[EB/OL].http://www.14edu.com/jiaoxue/wuli/11211113J2010.html.

[4] 程守洙,江之水.普通物理學:5版[M].北京:高等教育出版社,2002.

[5] 張人利.后“茶館式教學”[J].中小學教育,2011(7):43.

[6] 論創(chuàng)意物理實驗設計與創(chuàng)造思維品質的培養(yǎng)[EB/OL].http://www.ceiea.com/html/200904/20090420175647l4cd.shtml.

[7] 顧泠沅.以學定教的課堂轉型[J].中小學教育,2011(7):38.

[8] 何曉雄.物理學—現(xiàn)代科學的先導和基礎:兼談工科學生為什么要學物理[J].合肥工業(yè)大學學報:社會科學版,2000(6).

2012-02-14

曹翠俠，本科，中教高級。

江蘇省南京田家炳高級中學。