◎福建省福州第三中學(xué) 邱曉峰

高中物理分組實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)模式的研究

◎福建省福州第三中學(xué) 邱曉峰

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)又是中學(xué)物理教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)，提高物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)的效率對于提高物理教學(xué)效果和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，顯得突出且重要。本文從分組實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)設(shè)計、分組實(shí)驗(yàn)中的問題引導(dǎo)、分組實(shí)驗(yàn)后的鞏固設(shè)計和實(shí)驗(yàn)拓展等環(huán)節(jié)出發(fā)，結(jié)合本人一堂物理分組實(shí)驗(yàn)課堂的實(shí)例來說明如何高效的進(jìn)行物理分組實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)。

物理教學(xué)；分組實(shí)驗(yàn)；課堂設(shè)計；高效；邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)

物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用和運(yùn)動規(guī)律的自然科學(xué)。在物理學(xué)發(fā)展的歷史長河中，實(shí)驗(yàn)占據(jù)了重要的地位。從以前經(jīng)典物理學(xué)理論體系的建立，到如今現(xiàn)代物理學(xué)包括量子力學(xué)和相對論的進(jìn)展都與很多的物理實(shí)驗(yàn)息息相關(guān)。因此我們可以斷言未來物理學(xué)想要有進(jìn)一步的發(fā)展一定離不開實(shí)驗(yàn)。正如倫琴所說的：“實(shí)驗(yàn)是最有力的杠桿，我們可以利用這個杠桿去撬開自然界的奧秘。在解決某一假說是保留還是摒棄這樣一個問題時，這個杠桿應(yīng)當(dāng)成為‘最高一級的審理法院’?！倍谥袑W(xué)各個基礎(chǔ)學(xué)科的教學(xué)中，物理學(xué)科在提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)方面有著人文學(xué)科甚至其他科學(xué)學(xué)科不可替代的作用。而基于實(shí)驗(yàn)對物理學(xué)發(fā)展的重要性，物理實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)在整個物理教學(xué)過程中占據(jù)著非常重要的地位。因此要提升物理教學(xué)效果和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力就必須提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義

中學(xué)課堂上的物理的實(shí)驗(yàn)分為演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)。課堂上的演示實(shí)驗(yàn)是在老師的啟發(fā)和同學(xué)們相互的討論、交流中進(jìn)行，學(xué)生在此種的環(huán)境下學(xué)會相對應(yīng)的物理規(guī)律，糾正之前認(rèn)識上的謬誤。而分組實(shí)驗(yàn)要求相對更高，分組實(shí)驗(yàn)直接把同學(xué)們置于復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，而學(xué)生必須學(xué)會綜合應(yīng)用所學(xué)的理論知識、物理規(guī)律，并且親自動手操作，通過學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察，加以邏輯推理，從現(xiàn)象中排除次要因素，抓住主要因素，最后還必須對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的結(jié)果、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出合理的判斷、推理，因此在分組實(shí)驗(yàn)的全過程中更能使學(xué)生的個性特點(diǎn)得以展現(xiàn)。在進(jìn)行物理課堂分組實(shí)驗(yàn)時，經(jīng)常還需要學(xué)生之間的相互合作、互相配合才能完成實(shí)驗(yàn)。這種形式讓學(xué)生之間多了一個能夠互相學(xué)習(xí)、糾正錯誤的機(jī)會，并且對于培養(yǎng)學(xué)生之間的協(xié)作能力是十分有利的，從另一個角度講分組實(shí)驗(yàn)的合作模式也可以加強(qiáng)學(xué)生與人溝通的能力與技巧，這對于現(xiàn)代社會來說是很重要的。

作為中學(xué)教學(xué)過程中一種能動的實(shí)踐教學(xué)活動，物理課堂中的分組實(shí)驗(yàn)的過程就是一個腦手并用的過程。物理實(shí)驗(yàn)的研究對象是自然規(guī)律，那么實(shí)驗(yàn)中所呈現(xiàn)的信息就是開放的。面對如此開放的信息就需要人腦去做篩選，而篩選的過程就需要用歸納、類比、分析、演繹等方法來盡心對信息進(jìn)行選擇、提煉，學(xué)生就是在這種活動中才有鍛煉思維的機(jī)會。與呈現(xiàn)的信息開放相比，在物理實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)器材往往是散件，比如某個光電門裝置的組裝或者邏輯電路的連接，這些簡單的實(shí)驗(yàn)器材讓中學(xué)生們敢于操作且樂于操作，并能夠通過操作這些器材去獲取新的知識新的規(guī)律，對學(xué)生操作能力的培養(yǎng)是很有利的。綜上所述，物理課堂上的分組實(shí)驗(yàn)不僅可以發(fā)展學(xué)生的個性和合作交流溝通能力，而且對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識都是很有必要的。

二、高中物理課堂中分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)的概況與不足

1.實(shí)驗(yàn)未得到老師的充分重視。由于實(shí)驗(yàn)動手操作很難在升學(xué)考試中體現(xiàn)考察，因此很多老師對教科書要求的實(shí)驗(yàn)不夠重視，減少學(xué)生動手做實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)。

2.實(shí)驗(yàn)形式過于死板，很難達(dá)到老師預(yù)期的既動手又動腦的效果。一節(jié)課45分鐘，要讓學(xué)生完整的探究出具體的內(nèi)容來，確實(shí)很困難，所以我們看到大部分的分組實(shí)驗(yàn)是模仿實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)。再加上課堂上還要預(yù)留時間熟悉器材，老師還需要講解實(shí)驗(yàn)中的注意事項、實(shí)驗(yàn)原理等，留給學(xué)生動手探究實(shí)驗(yàn)的時間就更少了。這樣就造成學(xué)生對于已知現(xiàn)象、結(jié)果的實(shí)驗(yàn)，并沒有表現(xiàn)出太多興趣。

3.不利于學(xué)生的能力培養(yǎng)。學(xué)生長期以來都是進(jìn)行模仿性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的一些比較簡單的問題很少想到要自己解決，通常是立即舉手示意老師。

三、物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)的設(shè)計

物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)設(shè)計包括對實(shí)驗(yàn)原理及其實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計、學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)的設(shè)計和在實(shí)驗(yàn)的各個環(huán)節(jié)（實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中、實(shí)驗(yàn)后）如何提出一些對學(xué)生理解這部分物理知識具有啟發(fā)性問題等的設(shè)計。本人區(qū)別以往分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)中老師先說、學(xué)生后做這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式，嘗試在分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用“邊說邊做”即“粗做—反饋、交流—細(xì)做”的教學(xué)模式。

接下來結(jié)合本人一節(jié)課堂教學(xué)實(shí)例“彈簧彈力與形變量的關(guān)系”來說明如何在分組實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)中采用此種教學(xué)模式。

1.實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)的引導(dǎo),實(shí)驗(yàn)?zāi)康膽?yīng)明確且具有可操作性

如今的學(xué)生勇于發(fā)表自己的見解，喜歡新事物，所以教學(xué)時老師要創(chuàng)設(shè)情境、激趣生疑、啟發(fā)思路，讓學(xué)生袒露真實(shí)的個性。學(xué)生一進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，立刻就會對實(shí)驗(yàn)室里的器材設(shè)備產(chǎn)生好奇心。此時，教師對學(xué)生本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡恼f明必須明確且具體，即要讓學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時帶有一定的任務(wù)。有了明確的實(shí)驗(yàn)要求，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時才有據(jù)可循。當(dāng)然為了使實(shí)驗(yàn)任務(wù)更具有操作性，對學(xué)生提出的要求應(yīng)該循序漸進(jìn)，在不同階段，提出的要求應(yīng)有所不同。例如在剛開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時可以只提出簡單要求，熟悉實(shí)驗(yàn)器材之后可以循序漸進(jìn)，逐步提高。尤其是實(shí)驗(yàn)課的任務(wù)務(wù)必明確且易于操作，這樣學(xué)生在之后的實(shí)驗(yàn)過程中就會比較高效。例如在“研究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”分組實(shí)驗(yàn)課堂中，本人就明確告知學(xué)生本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑檠芯繌椈缮扉L量與彈力的關(guān)系，以及研究彈簧的勁度系數(shù)與哪些因素有關(guān)。前一個實(shí)驗(yàn)任務(wù)為大綱要求，學(xué)生易從課本中找到結(jié)果，而“研究勁度系數(shù)與哪些因素有關(guān)”的任務(wù)為結(jié)合本節(jié)課的分組實(shí)驗(yàn)所拓展的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，在課堂教學(xué)實(shí)踐中表明學(xué)生對這部分拓展的實(shí)驗(yàn)任務(wù)探究熱情高漲，實(shí)驗(yàn)的完成度以及參與度都比較高。所以這就要求我們老師在設(shè)計分組實(shí)驗(yàn)課教學(xué)時要把學(xué)生的個人知識、直接經(jīng)驗(yàn)、生活世界看成重要的課程資源，為了更好的達(dá)到這個要求，教師應(yīng)對教科書做更多的自我理解、自我解讀。

任務(wù)明確后要求學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，明確各自分工，完善實(shí)驗(yàn)步驟。當(dāng)然教師在備實(shí)驗(yàn)時應(yīng)注意區(qū)分實(shí)驗(yàn)層次，剛?cè)雽W(xué)的高一新生剛開始做實(shí)驗(yàn)時，老師可以詳細(xì)的給出實(shí)驗(yàn)的各個環(huán)節(jié)，例如：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)記錄、誤差分析等實(shí)驗(yàn)報告的書寫模式等。這樣做的目的是先讓學(xué)生打好實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣；學(xué)生熟悉規(guī)范后，后面的實(shí)驗(yàn)就無須如此，而是重點(diǎn)放在如何引導(dǎo)學(xué)生在理解實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容的基礎(chǔ)上，自行得出實(shí)驗(yàn)步驟、并且自制實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格等，以達(dá)到提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)素養(yǎng)的目的。

2.提供探究的機(jī)會，激活學(xué)生創(chuàng)造思維

老師應(yīng)該轉(zhuǎn)變自己的角色，不應(yīng)該完全告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)的每一個步驟，這樣只會阻礙學(xué)生潛能的開發(fā)和創(chuàng)造力的培養(yǎng)，應(yīng)該以學(xué)生為主體，老師只是學(xué)生學(xué)習(xí)道路上的引路者,在教學(xué)中做適當(dāng)?shù)奶嵝押吞釂?。通過這樣引導(dǎo)讓學(xué)生情緒高漲的參與整個實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生通過思考“是什么”“為什么”“怎么樣”加強(qiáng)對研究事物的認(rèn)識，總結(jié)規(guī)律，使學(xué)生主體的創(chuàng)造力能夠被激發(fā)，并且提高學(xué)生的動手能力。為了實(shí)現(xiàn)這個教學(xué)目標(biāo)，老師在實(shí)驗(yàn)過程中的引導(dǎo)和設(shè)問就要有技巧，在熟悉教學(xué)要求的基礎(chǔ)上提出一些有思維力度但是學(xué)生又切實(shí)能夠解決的問題。例如在本實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在研究彈簧的勁度系數(shù)和哪些因素有關(guān)時，本人就做了如下引導(dǎo)：把兩根相同的彈簧串聯(lián)在一塊，問學(xué)生若是這樣勁度系數(shù)是否有變化，學(xué)生在沒有深入思考的情況下脫口而出“不變，因?yàn)閺椈刹牧喜蛔儭?。這其實(shí)就是學(xué)生的一個猜想，那么猜想是否正確，就要求學(xué)生自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案。由于由前一個實(shí)驗(yàn)任務(wù)的鋪墊，學(xué)生完成這個實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計并沒有太大的困難，很快就進(jìn)入了實(shí)驗(yàn)操作階段，這時教師只要在學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作前結(jié)合剛才第一個實(shí)驗(yàn)任務(wù)中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象加以說明實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的事項，學(xué)生就很容易接受，實(shí)驗(yàn)的效率就高很多。

3.實(shí)驗(yàn)后的鞏固設(shè)計

實(shí)驗(yàn)完畢后，教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)提出一些問題，分小組讓學(xué)生討論，交流。問題的范疇可以為：誤差形成的原因，減小誤差的方法，最佳實(shí)驗(yàn)步驟，列舉實(shí)驗(yàn)中幾例操作不合理、不規(guī)范的現(xiàn)象，讓學(xué)生自己糾正，也可以為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理論解釋或者實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)或者拓展等。在回答問題過程中，應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、歸納、總結(jié)，讓學(xué)生充分了解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，加深印象，鞏固記憶。

例如在本分組實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)學(xué)生完成本實(shí)驗(yàn)任務(wù)時，結(jié)果讓他們吃驚，彈簧的勁度系數(shù)變小了，甚至還測出彈簧的勁度系數(shù)變?yōu)閯偛诺囊话?。原因是什么？這時候老師提出這個問題，學(xué)生的求知欲望就很高。但是不需要老師的太多解釋，已經(jīng)有很多的同學(xué)從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)在施加彈力后彈簧每一匝都被拉長了，因?yàn)樵谙嗤闆r下彈簧匝數(shù)越多，被拉伸的長度越大，其勁度系數(shù)越小。更有部分學(xué)生意猶未盡，自行開始研究彈簧并聯(lián)情況下的勁度系數(shù)如何變化，這種學(xué)生自然而然生成的教學(xué)資源和學(xué)習(xí)行為，不正是我們老師在教學(xué)過程中追求的最高境界嗎？

結(jié)束語

一般來說，學(xué)生通過單純的聽教師講授，只能夠記住知識的10%—20%；學(xué)生如能看到實(shí)物或現(xiàn)象，能夠記住30%；如果學(xué)生既能聽教師講，又能看到實(shí)物或現(xiàn)象，能記住50%；如果學(xué)生看到實(shí)物或現(xiàn)象，自己又描述過，便能記往70%；如果學(xué)生既動手做過，又描述過，則能記住90%。而我們?nèi)绻苋绱嗽O(shè)計分組實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，既能讓學(xué)生動手做實(shí)驗(yàn)，又讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上討論、分析，最后自己歸納出物理概念和規(guī)律。如此邊說邊實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程屬于上面所說的最后一種情況，顯然對學(xué)生理解物理知識、掌握物理規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、科學(xué)素養(yǎng)更有利，確實(shí)掌握學(xué)習(xí)和研究物理問題的方法。

（責(zé)任編輯：詹國榮）