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高中物理實驗教學(xué)“微課題”模式構(gòu)建

2014-05-30 16:06:34胡皓云
中學(xué)理科園地 2014年5期
關(guān)鍵詞:問題驅(qū)動模式高中物理

胡皓云

摘 要:本文介紹了構(gòu)建高中物理實驗教學(xué)新模式的理念,并提出高中物理實驗教學(xué)“微課題”模式概念。論述以問題驅(qū)動的方式引領(lǐng)學(xué)生像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理一樣思考,用微科研的方式參與科學(xué)探究,著力探索高中物理實驗教學(xué)有效模式。

關(guān)鍵詞:高中物理;實驗教學(xué);問題驅(qū)動;“微課題”模式

物理是一門實驗學(xué)科,實驗是教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分,實驗教學(xué)是一種非常有利于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)及培養(yǎng)創(chuàng)造力的教學(xué)形式。實驗的本質(zhì)就是利用科學(xué)的方法和手段,通過實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)來提示事物的本質(zhì)。布魯納說:“發(fā)現(xiàn)不限于尋求人類尚未知曉的東西,確切地說,它包括用自己的大腦親自獲得知識的一切方法”。筆者以任務(wù)驅(qū)動的方式從引領(lǐng)學(xué)生像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理一樣思考,用“微科研”的方式參與科學(xué)探究,從而激發(fā)學(xué)生真正主動積極思考、合作探究、不斷創(chuàng)新。

傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)步驟現(xiàn)成、結(jié)論已知、方案單一,這種方式嚴(yán)重扼殺學(xué)生的探究興趣和創(chuàng)新思維 [1 ]。在物理課堂中,教師講述和分析得多,學(xué)生思考和討論得少,導(dǎo)致學(xué)生進(jìn)入實驗室頭緒混亂、無從下手;對物理實驗的體驗不夠,把思考與實驗分割開來,遇到問題無法進(jìn)行有效遷移。而問題關(guān)鍵在于教師沒有設(shè)計行之有效的明確的任務(wù)驅(qū)動模式?;诖耍P者在實驗教學(xué)時通過開展微型課題,引導(dǎo)學(xué)生對實驗進(jìn)行充分體驗和深度探究。

“實驗教學(xué)‘微課題模式”界定:“實驗教學(xué)‘微課題模式”也稱作實驗教學(xué)微型課題研究,是指學(xué)生為解決日常學(xué)習(xí)過程中遇到的具體問題而確立的小課題。研究內(nèi)容是學(xué)習(xí)過程中碰到的問題、有待驗證的規(guī)律、需要探究的物理量之間的關(guān)系等。微型課題研究以“短周期、重過程、有實效” 基本特征,以“問題即課題、對策即研究、收獲即成果”為基本理念。“微課題”模式實施過程仍然體現(xiàn)“教師是主導(dǎo)、學(xué)生是主體”的新課程理念。該模式實施主要包括以下環(huán)節(jié)。

1 確定實驗研究課題

這個環(huán)節(jié)主要解決“為什么做這個實驗”。包括發(fā)現(xiàn)問題、確定研究內(nèi)容和研究目標(biāo)。問題往往是思維的延伸,當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個感興趣的問題時,或者一個不能確定的關(guān)系時,這就能作為一個實驗課題進(jìn)行研究。沒有目標(biāo),只做不分析,會使學(xué)生浮于實驗過程與表面現(xiàn)象,不知道實驗所提示的規(guī)律,更談不上發(fā)現(xiàn)和探究規(guī)律。

教師指導(dǎo):問題即課題,引導(dǎo)學(xué)生從物理學(xué)角度較明確地表述問題,教師并把問題轉(zhuǎn)化為實驗課題。和同學(xué)們一起做好開題工作,明確問題及研究目標(biāo)。引領(lǐng)學(xué)生對實驗結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。

2 制定實驗研究方案

這一環(huán)節(jié)解決“要怎么做這個實驗”?!拔⒄n題”模式較于傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式最大的區(qū)別在于實驗前有完善的研究方案,是有計劃有目的的研究活動。這就要求把一個大的問題按照內(nèi)在邏輯關(guān)系分解成相互聯(lián)系的許多問題,從而找到解決這個問題的步驟,提出研究方法和過程。該過程就是運用基礎(chǔ)知識和基本技能解決實際問題的過程。學(xué)生在研究方案時,通過自學(xué)、討論、查閱資料等方式確定研究方案。此過程主要解決以下問題:

2.1 確認(rèn)實驗原理正確,查閱完成這個實驗還可以采用什么原理。實驗原理是實驗的核心和靈魂 [2 ],原理是實驗研究的基礎(chǔ)出發(fā)點,也是實驗設(shè)計和操作的依據(jù)。比如“測定玻璃的折射率”時可以用折射率的定義式測定玻璃的折射率,學(xué)生通過查閱資料也會發(fā)現(xiàn)折射率與全反射的臨界角的聯(lián)系,從而亦可通過全反射的臨界條件來測定玻璃的折射率。還要考慮原理的可行性。比如“測定重力加速度”高中階段有較多方法,但如果直接用秒表測定重物從某一高處自由落體過程中的時間并用自由落體豎直方向位移公式來計算測定,可操作性則不強。

實驗原理包括物理知識、裝置原理和操作原理 [3 ]。在實際過程中可鼓勵學(xué)生通過優(yōu)化實驗儀器和改進(jìn)實驗原理來確定實驗原理。如“探究動能定理”實驗過程中反復(fù)用到測定瞬時速度,傳統(tǒng)方法是通過紙帶處理測定瞬時速度,學(xué)生亦可換用光電門來簡捷測定瞬時速度。有些實驗原理雖然簡單易懂,但往往有系統(tǒng)誤差,也可以引導(dǎo)學(xué)生改善原理消除系統(tǒng)誤差。

2.2 選擇實驗研究方法。實驗方法是人們根據(jù)研究課題規(guī)定的任務(wù),利用實驗儀器對研究對象進(jìn)行積極的干預(yù),控制或模擬研究對象,以便在最有利的條件下對其進(jìn)行觀察,從而獲得經(jīng)驗事實的一種方法。學(xué)生通過查閱資料、合作討論明確實驗的變量及其控制方法。要鼓勵學(xué)生改進(jìn)實驗方法完善實驗步驟,這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力又有利于學(xué)生真正理解實驗原理和方法。

2.3 細(xì)化實驗操作過程。實驗過程是實驗研究的必經(jīng)過程,要認(rèn)真思考每一步操作的依據(jù)是什么,有何具體要求。比如操作打點計時器時為什么要先接通電源后釋放紙帶。

2.4 確定如何觀察現(xiàn)象或數(shù)據(jù)如何記錄。能夠提出多種方式收集數(shù)據(jù),知道重復(fù)收集實驗數(shù)據(jù)。

2.5 確定實驗數(shù)據(jù)如何處理。實驗數(shù)據(jù)處理方法主要有:列表分析法、圖像分析法、描跡法、逐差法等。

教師指導(dǎo):理論指導(dǎo),及時點撥,共同完善研究方案。激發(fā)學(xué)生廣泛閱讀,集中討論,培養(yǎng)設(shè)計實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性和條理性,讓學(xué)生認(rèn)識到計劃的重要性。

3 實施實驗研究方案

確定研究內(nèi)容的承擔(dān)者。依據(jù)上述需要研究的問題和參與研究人員的實際情況及研究能力,課題組長對課題研究進(jìn)行具體分工、準(zhǔn)備如何開展研究,并合理安排研究時間和進(jìn)度,也可以說完成對課題的論證和設(shè)計。如有多種探究方案,則可分組進(jìn)行探究。比如“測定電源電動勢和內(nèi)電阻”實驗可采用⑴伏特表+安培表+變阻器;⑵安培表+電阻箱;⑶伏特表+電阻箱等方案分組探究。

教師指導(dǎo):根據(jù)實驗研究方案創(chuàng)設(shè)實驗條件。學(xué)生實驗過程中巡視,發(fā)現(xiàn)問題,收集問題,及時指導(dǎo)。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到實驗中科學(xué)收集數(shù)據(jù)的重要性。

4 分析實驗研究資料,依反饋調(diào)整方法策略

這一環(huán)節(jié)主要思考并解決以下問題:從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)什么問題?能否得出預(yù)想的結(jié)果,還能從數(shù)據(jù)中提出什么值得研究的問題?什么因素影響了該實驗的結(jié)果?該過程完成對資料的分析,包括定性分析和定量分析。

教師指導(dǎo):理論指導(dǎo),確定數(shù)據(jù)處理方法,共同分析實驗數(shù)據(jù)。讓學(xué)生體會進(jìn)行分析論證的重要性。

5 評估實驗研究成果和表述研究成果

以課題報告的形式表述研究成果,重點應(yīng)放在介紹研究方法和研究結(jié)果方面,主要措施、方法和體會。課題報告的結(jié)論部分是課題實施者經(jīng)過反復(fù)研究后形成的總體結(jié)論。結(jié)論必須指出哪些問題已經(jīng)解決了,還有什么問題尚待研究。最關(guān)鍵的部分是通過研究過程和研究數(shù)據(jù)分析后揭示研究規(guī)律。

教師指導(dǎo):創(chuàng)設(shè)課題答辯的機會,提出問題,引發(fā)思考,鼓勵拓展研究。引導(dǎo)學(xué)生思考“這個實驗還可以怎么做”,“這個實驗還可以做什么”。

“實驗教學(xué)的‘微課題模式”旨在引導(dǎo)學(xué)生通過具體的課題研究環(huán)節(jié),細(xì)化研究過程,以求學(xué)生能像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理那樣,親歷實驗中的探索和學(xué)習(xí)過程,發(fā)現(xiàn)事物因果關(guān)系及內(nèi)在聯(lián)系,這其實就是一個微科研的過程。該模式既落實了新課程關(guān)于科學(xué)探究的要求,又引領(lǐng)學(xué)生樹立課題研究意識,從而對物理問題開展全面又深度的探究。久而久之,就能培養(yǎng)學(xué)生更強的知識遷移能力和創(chuàng)新探究能力,在此過程中發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維,拓寬知識視野,從而切實提升科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn):

[1]顧建新.高中物理新課程實驗教學(xué)的現(xiàn)狀分析與思考 [J].物理教學(xué)探討,2008(6):27~28.

[2]邱仁和.提高高中物理實驗教學(xué)效率的策略研究 [J].中學(xué)物理教學(xué)探討,2012(10):7~9.

[3]郭艷梅,王愛生.物理實驗原理及教學(xué) [J].中學(xué)物理教學(xué)探討,2012(10):57~59.

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