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物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放性的案例研究*

宋 勇

(蚌埠市教育科學(xué)研究所安徽 蚌埠23300)

*系安徽省教育科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目課題“初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放性策略研究”的研究成果之一，課題編號(hào)：JG13096

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該是課堂教學(xué)中重要的組成部分，也是實(shí)施新課程三維課程目標(biāo)的重要載體．在課堂教學(xué)中實(shí)施演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)、自主實(shí)驗(yàn)等探究活動(dòng)，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理、學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，幫助學(xué)生揭示物理現(xiàn)象的本質(zhì)，通過經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)的探究過程，境養(yǎng)學(xué)生的探究能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)規(guī)律的理解，同時(shí)也可以更好地實(shí)施知識(shí)與技能的教育．

然而，在應(yīng)試教育的背景下，很多學(xué)校的教師淡化實(shí)驗(yàn)在課堂教學(xué)中的作用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也變成教師手把手教學(xué)生的一種模仿，一些探究實(shí)驗(yàn)變成驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，甚至在一些物理課堂出現(xiàn)以學(xué)生“預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)、教師講解實(shí)驗(yàn)、學(xué)生練習(xí)實(shí)驗(yàn)題”的應(yīng)試現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都忽視了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理課堂教學(xué)中的作用，實(shí)驗(yàn)也失去了其本身的教育功能．以下就一些課例談?wù)剬?shí)驗(yàn)教學(xué)的開放性問題：

1利用開放性實(shí)驗(yàn)情境引入新課教學(xué)

課例：“串聯(lián)和并聯(lián)”(人教社九年級(jí))

方案1：教師提前布置學(xué)生預(yù)習(xí)，預(yù)習(xí)題目中包括：1.什么是串聯(lián)和并聯(lián)電路？2.你了解生活中有哪些串聯(lián)和并聯(lián)電路？3.串聯(lián)電路和并聯(lián)電路有哪些不同之處?4.串聯(lián)和并聯(lián)電路各有哪些特點(diǎn)？課堂教學(xué)時(shí)，教師首先讓學(xué)生作出一個(gè)讓兩只小燈泡都發(fā)光的電路圖，然后展示學(xué)生的結(jié)果，指出其中一種是串聯(lián)另一種是并聯(lián)，然后讓學(xué)生利用提供的器材連接串聯(lián)和并聯(lián)電路．

這種教學(xué)方式存在的問題在于，學(xué)生事先通過預(yù)習(xí)已經(jīng)了解了串聯(lián)和并聯(lián)的特點(diǎn)，所以很容易地就作出兩種不同的連接電路，學(xué)生實(shí)驗(yàn)僅僅完成了從電路圖到實(shí)物的組裝，盡管從教學(xué)的效果上看，學(xué)生的知識(shí)與技能的目標(biāo)達(dá)成得很好，但實(shí)驗(yàn)并沒有起到知識(shí)建構(gòu)的作用．那么，如何通過實(shí)驗(yàn)為主的方式引入新課呢？

方案2：教師事先沒有布置新課的預(yù)習(xí)，教學(xué)中，每組學(xué)生提供兩節(jié)干電池、兩只燈泡、一只開關(guān)、若干導(dǎo)線，布置任務(wù)：如何連接電路讓兩只燈同時(shí)發(fā)光．學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，由于沒有預(yù)習(xí)，該活動(dòng)沒有明確地知識(shí)指向，學(xué)生在活動(dòng)中，可能連接了串聯(lián)電路，可能連接了并聯(lián)電路，教師組織學(xué)生展示時(shí)，分別讓學(xué)生介紹自己的連接，然后組織連接不同電路的同學(xué)介紹自己所連電路的特點(diǎn)，再進(jìn)行比較．這樣，在實(shí)驗(yàn)為主的情境中，學(xué)生從“使燈泡發(fā)光”這個(gè)任務(wù)開始，逐步地深入電路的連接方式和特點(diǎn)的學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不僅鍛煉了動(dòng)手能力，還從實(shí)驗(yàn)中得到了知識(shí)以外的體驗(yàn)和經(jīng)歷，如在不同的連接方式下兩種燈泡的發(fā)光強(qiáng)弱明顯不同，一只燈泡擰掉后另一只的發(fā)光結(jié)果也不同．這些教育功能都是以預(yù)習(xí)講解練習(xí)的模式無法實(shí)施的．

對(duì)于一些以實(shí)驗(yàn)為主的物理課，教師不必要求學(xué)生預(yù)習(xí)，應(yīng)該讓學(xué)生根據(jù)提供的器材，在實(shí)驗(yàn)中自發(fā)地進(jìn)入知識(shí)規(guī)律的學(xué)習(xí)．實(shí)驗(yàn)是創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境的最佳方式，最好地教育往往是“潤(rùn)物細(xì)無聲”的教育．預(yù)習(xí)可以幫助學(xué)生了解知識(shí)的目標(biāo)，但對(duì)于物理教學(xué)來講，知識(shí)與技能絕不是唯一的教學(xué)目標(biāo)．

2運(yùn)用開放性探究思路揭示物理規(guī)律

課例：“磁現(xiàn)象磁場(chǎng)”(人教社九年級(jí))

本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于如何讓學(xué)生認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)的分布和方向，如何做出磁感線．因此，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是關(guān)鍵．

方案一：展示鐵屑在磁鐵附近的分布，并根據(jù)鐵屑的分布大致作出類似的曲線即為磁感線，為了確定磁場(chǎng)的方向，根據(jù)小磁針在磁場(chǎng)中北極的指向作出磁感線的方向(如圖1)．

圖1

方案二：利用展示臺(tái)，將磁鐵放在展示臺(tái)上的一張白紙上，在磁鐵附近不同的位置分別放置小磁針(如圖2)，用筆在白紙上作出每個(gè)小磁針的指向，撤去小磁針后形成一條曲線(如圖3)．

圖2

圖3

分析：方案一從學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)入手，借助鐵屑的分布，作出類似的磁感線分布，磁感線的方向則是通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)去探究，利用小磁針確定方向．這種方案能迅速讓學(xué)生觀察到磁感線可能的形狀，但學(xué)生存在思維障礙：鐵屑的指向確定嗎？小磁針的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)可以確定磁場(chǎng)的方向，但鐵屑的分布仍會(huì)是一個(gè)疑問．方案二的探究情境更加開放，不同位置的小磁針可以探究不同位置的磁場(chǎng)，這些位置的磁場(chǎng)起初對(duì)于學(xué)生來說是沒有規(guī)律的，學(xué)生在一個(gè)熟悉的情境下，分別作出不同位置的小磁針北極指向后，發(fā)現(xiàn)了這些位置的指向是有規(guī)律的．這種方案符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生從熟悉的情境中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，對(duì)提高學(xué)生的邏輯推理能力很有好處．

3對(duì)開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的操作誤區(qū)分析

開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以有效地創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，讓學(xué)生在建構(gòu)中學(xué)習(xí)知識(shí)、體驗(yàn)過程、掌握規(guī)律、提高能力，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要避免兩個(gè)誤區(qū)：

誤區(qū)一：教師過度指導(dǎo)下的偽開放實(shí)驗(yàn)

課例：“探究凸透鏡成像的規(guī)律”(人教社八年級(jí)上)

方案一：提供凸透鏡成像的裝置，將學(xué)生分成3個(gè)小組，第一組探究在物距大于二倍焦距時(shí)的成像特點(diǎn)，第二組探究物距小于二倍焦距大于一倍焦距時(shí)的成像特點(diǎn)，第三組探究物距小于一倍焦距時(shí)的成像特點(diǎn)．然后分組匯報(bào)總結(jié)出凸透鏡成像的規(guī)律．

方案二：提供凸透鏡成像裝置，讓學(xué)生利用所給裝置成一次像，看看所成的像有什么特點(diǎn)，學(xué)生交流自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師啟發(fā)學(xué)生總結(jié)各自的像有什么共同的規(guī)律，怎樣獲得其他特點(diǎn)的像？

分析：方案一的設(shè)計(jì)看似開放，但在教師的任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)到物距可能是凸透鏡成像的一個(gè)關(guān)鍵，學(xué)生分成不同的組后，實(shí)驗(yàn)就變成了“在不同物距下成什么像”的任務(wù)完成過程．學(xué)生的思維已經(jīng)被教師的任務(wù)束縛了方向，不能體現(xiàn)學(xué)生自主探究規(guī)律的目的．方案二給學(xué)生提供了一個(gè)開放的探究情境，學(xué)生的探究任務(wù)也沒有明確指向，通過不同學(xué)生獲得的像來進(jìn)行討論，會(huì)讓學(xué)生反思自己

成的像與別人不同的原因，進(jìn)而產(chǎn)生進(jìn)一步探究的驅(qū)動(dòng)力．

誤區(qū)二：過度開放的學(xué)生無效探究實(shí)驗(yàn)

一些教師認(rèn)為，開放的實(shí)驗(yàn)就是讓學(xué)生完全自主的探究，教師的任務(wù)就是提供器材，事實(shí)上，一些實(shí)驗(yàn)探究需要教師認(rèn)真地設(shè)計(jì)問題，幫助學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，如果學(xué)生完全不清楚該如何實(shí)施探究時(shí)，那樣的探究也是無效的．

課例：“力的合成”(高中必修1)

方案一：教師引入合力和分力的概念后，提出問題：合力與分力之間有什么樣的關(guān)系呢？提供實(shí)驗(yàn)裝置，讓學(xué)生自主探究．

方案二：在實(shí)驗(yàn)之前，教師層層設(shè)問，啟發(fā)學(xué)生思考如何來設(shè)計(jì)探究求合力的方法．問題包括：1.為什么可以用一個(gè)力(合力)來代替兩個(gè)力(分力)？2.如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來觀察力的作用效果？3.如何使合力的作用效果與兩個(gè)分力的效果相同？4.如何能記錄力的效果？

分析：顯然，方案一在實(shí)施時(shí)會(huì)讓學(xué)生不知所做，學(xué)生不知道提供的木板、白紙和彈簧測(cè)力計(jì)之間有什么樣的聯(lián)系，因此根本無法進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)．如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x取實(shí)驗(yàn)器材并設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，需要教師積極地構(gòu)建探究的情境，方案二通過實(shí)驗(yàn)探究前的層層設(shè)問，啟發(fā)學(xué)生積極思考，引導(dǎo)學(xué)生在問題中思考實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)，在思考與討論中了解實(shí)驗(yàn)的技術(shù)要素，才能更好地進(jìn)入實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和探究中，這樣的實(shí)驗(yàn)才是有效的．

建構(gòu)主義理論認(rèn)為，知識(shí)需要通過意義建構(gòu)的方式獲得，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師需要積極幫助學(xué)生建構(gòu)有效的探究情境，表現(xiàn)在：既要能提供一個(gè)開放的實(shí)驗(yàn)探究情境，又不能毫無目的的開放，要做到“開而有效，放而不亂”，取決于物理教師對(duì)教學(xué)的設(shè)計(jì)和對(duì)實(shí)驗(yàn)的組織，只有讓學(xué)生從開放的探究情境中真正有所體驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)探究中有所收獲，實(shí)驗(yàn)教學(xué)才是成功的．

收稿日期：(2015-09-14)