郭永記

摘 要 教學(xué)的有效性可以衡量一個(gè)教師的教學(xué)能力，同樣一個(gè)教學(xué)模式是否成功也要看它的教學(xué)有效性?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》突出強(qiáng)調(diào)了學(xué)生探究活動(dòng)，那么如何提高物理探究活動(dòng)──探究實(shí)驗(yàn)的有效性就成為值得思考的問題。

關(guān)鍵詞 中學(xué)物理 有效性 實(shí)驗(yàn)探究 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2014）15-0076-03

新世紀(jì)頒布的物理新課程標(biāo)準(zhǔn)，提出了嶄新的課程標(biāo)準(zhǔn)與教學(xué)理念，強(qiáng)調(diào)了探究實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用；在新課程標(biāo)準(zhǔn)影響下，廣大的物理教師干勁十足，大膽嘗試，將各類型的物理實(shí)驗(yàn)探究化?，F(xiàn)在我們冷靜下來(lái)想想，我們的做法是否有點(diǎn)一窩蜂，有點(diǎn)走向極端？

不管是舊大綱，還是新課標(biāo)，它們的出現(xiàn)都是要滿足當(dāng)時(shí)的教學(xué)需要，為了提高教學(xué)的有效性。現(xiàn)在推行的新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，著重培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。那么是不是所有的物理實(shí)驗(yàn)都是適合學(xué)生探索？探究實(shí)驗(yàn)的有效性該如何衡量？

一、什么是探究實(shí)驗(yàn)的有效性

物理新課程的三維目標(biāo)（知識(shí)與技能、過程和方法及情感態(tài)度與價(jià)值觀）是判斷探究實(shí)驗(yàn)有效性的最好依據(jù)。有效的探究實(shí)驗(yàn)必須是以學(xué)生為本，能突出實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo)中的一個(gè)或多個(gè)。

1.學(xué)生積極主動(dòng)參與是有效探究的核心。有效探究實(shí)驗(yàn)應(yīng)以學(xué)生為本，能充分激發(fā)學(xué)生的探究興趣與熱情，使學(xué)生積極主動(dòng)地參與活動(dòng)。如果學(xué)生對(duì)所設(shè)置的活動(dòng)內(nèi)容缺乏興趣或設(shè)置的活動(dòng)內(nèi)容脫離學(xué)生的知識(shí)背景，并得不到相應(yīng)的材料資源的支持，學(xué)生就會(huì)對(duì)探究活動(dòng)失去熱情，活動(dòng)只能停留于表面，缺乏思維的參與。雖然有時(shí)探究活動(dòng)顯得熱鬧，但學(xué)生一陣忙亂后，活動(dòng)就成過眼云煙，學(xué)生的不到任何收獲，這樣的活動(dòng)就成為一個(gè)無(wú)效探究活動(dòng)。因此學(xué)生積極主動(dòng)的參與是有效探究的核心。

2.有效探究活動(dòng)至少能實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo)中的一個(gè)。物理探究活動(dòng)的基本模式是：發(fā)現(xiàn)問題──提出問題──確定解決問題的方案──收集資料（實(shí)驗(yàn)操作）──分析資料（或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象數(shù)據(jù)）──形成科學(xué)結(jié)論──交流討論──提出新的問題。作為課堂探究活動(dòng)，可以是上述過程的全部，也可以是過程中的一個(gè)片段或某一個(gè)環(huán)節(jié)，只要學(xué)生能通過探究活動(dòng)掌握了一定的知識(shí)，或?qū)W會(huì)了某種科學(xué)的方法、技能或形成一種科學(xué)的態(tài)度和價(jià)值觀，能很好地達(dá)到其中一個(gè)目的，這樣的活動(dòng)就可以稱為一個(gè)有效的活動(dòng)。應(yīng)改變以通過探究的學(xué)生是否取得成果或得出正確的結(jié)論作為衡量探究活動(dòng)有效性的標(biāo)準(zhǔn)的觀念。

二、如何提高物理探究實(shí)驗(yàn)的有效性

1.明確探究任務(wù)和目標(biāo)是提高探究實(shí)驗(yàn)有效性的重要措施。我們要深知培養(yǎng)學(xué)生的探究能力不是單靠一兩個(gè)實(shí)驗(yàn)就可以成功，每個(gè)探究實(shí)驗(yàn)應(yīng)該有培養(yǎng)學(xué)生某項(xiàng)能力的作用。在設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要突出探究的問題，要凸顯這次探究實(shí)驗(yàn)的目的，其余的不要延伸過長(zhǎng)，混淆學(xué)生的視線。例如在探究“重力大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，三維目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生分析與處理數(shù)據(jù)的能力，所以實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)時(shí)間應(yīng)該放在“分析資料（或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象數(shù)據(jù)）”的環(huán)節(jié)上。因此，只有明確的探究目的和任務(wù)，探究活動(dòng)才能做到有的放矢，提高活動(dòng)的有效性。

2.把握學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的達(dá)成度是提高探究實(shí)驗(yàn)有效性的重要保證?！胺彩菍W(xué)生能探索的決不能替代，凡是學(xué)生能夠思考的決不暗示。”這可以說(shuō)是探究式教學(xué)引導(dǎo)的原則。我們要讓學(xué)生經(jīng)歷探索過程，既要考慮他們的成功，也要考慮他們的失敗，失敗也是一種對(duì)生命的磨練。但是反復(fù)的失敗對(duì)于學(xué)生這種幼嫩的心靈是無(wú)法承受的，經(jīng)常的失敗必將導(dǎo)致學(xué)生喪失探究的信心，相反如果輕易地探索就能得出結(jié)論，也會(huì)誘發(fā)學(xué)生浮躁態(tài)度的滋生，所以教師要把握學(xué)生探究的達(dá)成度。

首先，我們必須設(shè)計(jì)好探究實(shí)驗(yàn)情景的障礙。探究源于問題，而問題又離不開具體的情境。因此問題情境的創(chuàng)設(shè)十分重要，它需要有適度的障礙性。適度障礙性指問題能造成一定的認(rèn)知沖突，其難易程度適合全班學(xué)生的實(shí)際水平，以保證大多數(shù)學(xué)生在課堂上處于思維的活躍狀態(tài)。所以創(chuàng)設(shè)的問題要基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)又高于學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，把問題難度設(shè)在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。例如在探究“浮力大小”的實(shí)驗(yàn)中，我們先用兩張同樣大小錫紙分別作成船型和實(shí)心球形，放入水中。引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象及猜想：浮力大小與它排開水的體積有關(guān)；然后再把船形錫紙放在鹽水中，與剛才放在水中的情形進(jìn)行比較及猜想，這時(shí)的情境已超出學(xué)生剛剛建立的感性認(rèn)知，學(xué)生已不能很快地進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了，面對(duì)這個(gè)障礙學(xué)生已有的知識(shí)已不夠，自然而然地就需要學(xué)習(xí)新的知識(shí)來(lái)解釋這一現(xiàn)象。也使得下面的探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)更具吸引力。

其次，我們必須為探究實(shí)驗(yàn)搭建問題解決的“腳手架”?！澳_手架”理論是近代教學(xué)模式的一種創(chuàng)新。它特別強(qiáng)調(diào)根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和以舊探新的需要，使大部分學(xué)生較好地開展探究活動(dòng)，教師要不斷再現(xiàn)學(xué)生已有知識(shí)，這種鋪墊主要為學(xué)生提供背景資料，指導(dǎo)學(xué)生正確使用某種學(xué)習(xí)方法或提出若干思考問題，在提供思維的材料和方法上給予學(xué)生以幫助。（1）喚醒已有經(jīng)驗(yàn)。課上教師可通過這樣的提問：“對(duì)這個(gè)物體（或現(xiàn)象）你已經(jīng)知道什么，你還想知道些什么？”“這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)銈円郧白鲞^，現(xiàn)在還能做嗎，想一想以前是怎么做的？”等等，喚醒學(xué)生對(duì)這方面的已有知識(shí)，激活內(nèi)存。（2）提供輔助工具，體驗(yàn)方法科學(xué)化。例如在八年級(jí)上聲音的特征一節(jié)，利用傳統(tǒng)的示波器演示《聲波的特征》很難進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，我們就利用了HPCI—1物理實(shí)驗(yàn)微機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)、聲傳感器讓學(xué)生探究了各種聲源特征。

第三，大膽進(jìn)行課程整合及改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材為提高物理探究實(shí)驗(yàn)的有效性創(chuàng)造了可能。新課程下初中物理教材有一個(gè)凸出的特點(diǎn)，就是探究性實(shí)驗(yàn)特別多，一些過去是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)在也改為了探究性實(shí)驗(yàn)。探究時(shí)間多了必然導(dǎo)致教學(xué)時(shí)間不夠用。另外也不是所有的實(shí)驗(yàn)都適合學(xué)生探究。在對(duì)教材使用情況的調(diào)查中我們可以看到：九年級(jí)課本“探究斜面的機(jī)械效率”由于探究引入比較生硬，缺乏情景創(chuàng)設(shè)，實(shí)驗(yàn)中易出現(xiàn)錯(cuò)誤結(jié)論因而不適合探究的問題存在。所以筆者認(rèn)為要提高物理探究實(shí)驗(yàn)的有效性必須對(duì)教材及實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行改進(jìn)。

第四，歸納總結(jié)及反饋練習(xí)是驗(yàn)證物理探究實(shí)驗(yàn)有效性的途徑。我們對(duì)教材及實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)的目的除了給學(xué)生留下對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集記錄、分析和處理的時(shí)間外，更重要的是給學(xué)生消化知識(shí)的時(shí)間。在探究實(shí)驗(yàn)中得到的理論要通過反饋練習(xí)來(lái)吸收。而且在應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題時(shí)，一般或多或少總要進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算和推理的，處理的問題愈高深，應(yīng)用的數(shù)學(xué)也愈多。所以在中學(xué)物理教學(xué)中要重視培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具表達(dá)和處理物理問題的能力。要求學(xué)生能根據(jù)具體物理問題列出物理量之間的關(guān)系式，進(jìn)行推導(dǎo)和求解，并根據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)論。要學(xué)會(huì)運(yùn)用圖像進(jìn)行表述、分析和處理問題。這里的所說(shuō)數(shù)學(xué)運(yùn)算，既包括數(shù)字運(yùn)算，也包括符號(hào)運(yùn)算。既要重視定量計(jì)算，也要重視定性分析和推理。這些能力都的需要大量的基礎(chǔ)練習(xí)來(lái)培養(yǎng)。只有學(xué)生能利用探究實(shí)驗(yàn)的結(jié)果解決出實(shí)際問題，物理探究實(shí)驗(yàn)才有具有效性。

三、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

科學(xué)探究包括“七個(gè)環(huán)節(jié)”，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)提出一個(gè)有價(jià)值的問題，會(huì)引發(fā)許多的猜想；猜想僅停留在主觀層面。要驗(yàn)證猜想，就得制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。如果沒有制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)這一環(huán)節(jié)，一切問題無(wú)法解決；一切猜想無(wú)法驗(yàn)證。只有合理設(shè)計(jì)試驗(yàn)這一環(huán)節(jié)，才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、搜集數(shù)據(jù)；從而進(jìn)行分析論證，進(jìn)而交流和評(píng)估。因此，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中就像一根棟梁，承上啟下。如何養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ还P者認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面嘗試：

1.在篩選猜想中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)或創(chuàng)設(shè)物理情景中，引發(fā)學(xué)生提出問題后；學(xué)生會(huì)從不同角度、不同認(rèn)知、不同經(jīng)歷，提出種種猜想；這是一個(gè)發(fā)散思維過程。我們不可能對(duì)所有猜想都一一用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。例如；探究電阻大小與什么因素有關(guān)；學(xué)生猜想有長(zhǎng)度、密度、體積、橫截面積、質(zhì)量、材料等有關(guān)。那么，我就與學(xué)生一起分析考慮長(zhǎng)度、橫截面積，實(shí)際上考慮了體積；考慮材料實(shí)際上考慮了密度；考慮了體積、密度，實(shí)際上考慮了質(zhì)量。經(jīng)過分析，學(xué)生才明白為何只考慮材料、長(zhǎng)度、橫截面積以及溫度。這樣也大大節(jié)省進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)間。但這不能走向極端；有時(shí)探究某些物理量難以分析而試驗(yàn)又容易做，還是依猜想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。比如，探究摩擦力大小與什么因素有關(guān)？學(xué)生猜想除了與壓力、接觸面粗糙程度有關(guān)外；還涉及壓力的作用點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度、接觸面面積等等，可以做實(shí)驗(yàn)給學(xué)生看，并不占有教學(xué)時(shí)間。

2.在明確實(shí)驗(yàn)原理中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。物理教材中涉及物理量之間的定量關(guān)系常常用公式表示。例如：V=S/t、%j=m/v 、I=U/R等等；往往將這些公式作為原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的平均速度，只要測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的路程以及通過這段路程的時(shí)間，圍饒測(cè)這兩個(gè)物理量，選用器材和儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。有時(shí)為了減小誤差，還要考慮先測(cè)什么，后測(cè)什么，選用器材和儀器的規(guī)格。在測(cè)定電功率實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是：根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，明確要測(cè)物理量是電流和電壓；根據(jù)所測(cè)物理量設(shè)計(jì)電路圖，從電路圖中體現(xiàn)選用器材和儀器的規(guī)格，然后連接實(shí)物電路（提醒注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)步驟），根據(jù)所測(cè)物理量設(shè)計(jì)表格。設(shè)計(jì)思路清晰，給學(xué)生程序性知識(shí)，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蜁?huì)在潛移默化中提高。

3.在比較實(shí)驗(yàn)方案中設(shè)計(jì)試驗(yàn)。在探究歐姆定律實(shí)驗(yàn)中，我讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理上臺(tái)板畫設(shè)計(jì)電路圖。甲同學(xué)畫設(shè)計(jì)電路圖沒帶滑動(dòng)變阻器元件符號(hào)；乙同學(xué)畫設(shè)計(jì)電路圖帶滑動(dòng)變阻器元件符號(hào)。針對(duì)這種情況，讓全班同學(xué)展開討論取得共識(shí)：甲同學(xué)畫設(shè)計(jì)電路圖只能測(cè)一組電流和電壓值，乙同學(xué)畫設(shè)計(jì)電路圖能測(cè)多組電流和電壓值，可做到保持R兩端的電壓不變，且操作方便。比較實(shí)驗(yàn)方案雖然費(fèi)時(shí)，但在以后設(shè)計(jì)測(cè)電功率電路費(fèi)時(shí)較少，非常值得。比如在測(cè)液體密度時(shí)，是直接測(cè)量法還是用剩余法好？讓學(xué)生進(jìn)行比較，從而培養(yǎng)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的意識(shí)，到達(dá)提高設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

4.在明確實(shí)驗(yàn)方法中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。初中物理研究方法常有：控制變量法、等效替代法、轉(zhuǎn)換法、類比法、圖象法、模型法以及逆向思維法等.根據(jù)研究對(duì)象，結(jié)合教學(xué)實(shí)際恰當(dāng)選擇研究方法，可以幫助學(xué)生理清探究思路，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。比如，研究物理量同影響它的多個(gè)因素中的一個(gè)因素的關(guān)系，可將除了這個(gè)因素以外的其它因素人為地控制起來(lái)，使其保持不變；單獨(dú)研究物理量與這個(gè)因素的關(guān)系，得出結(jié)論。然后再逐一研究綜合起來(lái)得出規(guī)律。當(dāng)我們研究電阻大小與什么因素有關(guān)、凸透鏡成像規(guī)律等問題時(shí)，為什么沒有實(shí)驗(yàn)原理照樣可以進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，其原因就是明確實(shí)驗(yàn)方法。明確實(shí)驗(yàn)方法不但可以解決沒有實(shí)驗(yàn)原理情況下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，而且可以突破器材和儀器及研究者的某些限制。在演示力作用效果時(shí)，用手捏緊廣口玻璃瓶，廣口玻璃瓶形變幾乎肉眼看不出。如果我們將紅色的水裝進(jìn)廣口玻璃瓶，用橡皮塞塞緊瓶口，再用細(xì)玻璃管插進(jìn)橡皮塞中間并伸進(jìn)廣口玻璃瓶里，此時(shí)用手捏緊廣口玻璃瓶，觀察細(xì)玻璃管液面變化，就可以看出廣口玻璃瓶形變。這個(gè)方法就是轉(zhuǎn)換法！可見，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力強(qiáng)弱與理解、明確實(shí)驗(yàn)方法有關(guān)。

經(jīng)過這幾年的教學(xué)實(shí)踐和對(duì)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》逐漸理解，要實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)的有效性就要根據(jù)自己所教的學(xué)生的特點(diǎn)對(duì)現(xiàn)存的教學(xué)理念、教學(xué)方法和教材進(jìn)行大膽的改革和創(chuàng)新。轉(zhuǎn)變的主旨是將學(xué)習(xí)的重心從過分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳承和積累向知識(shí)的探究過程轉(zhuǎn)化，從學(xué)生的被動(dòng)接受知識(shí)向主動(dòng)獲得知識(shí)轉(zhuǎn)化。但這些轉(zhuǎn)化不能操之過急，簡(jiǎn)單的理解就是在教師的引導(dǎo)下學(xué)生能通過自己的探究獲得能力的提高就實(shí)現(xiàn)了探究實(shí)驗(yàn)的有效性。

（責(zé)任編輯 全 玲）