蔣賽蒙 沈振江

(海南師范大學物理與電子工程學院 海南 ?？?571158)

李宏

(洛陽師范學院物理與電子信息學院 河南 洛陽 471000)

1 引言

設(shè)計型實驗以培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力為目標[1]，是根據(jù)一定的實驗?zāi)康暮鸵螅盟鶎W知識和技能，設(shè)計制定完整的實驗方案，并進行實驗的一種實驗訓練形式，被視為培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和實踐能力的有效途徑.

科技是對客觀世界及其規(guī)律的求真認知[2]，人文是對精神世界的求善追求，兩者共同構(gòu)成了人們對世界的認識.在教育方面，很早以前就有人提出科技與人文融合的思想，例如，以馬斯洛、羅杰斯為代表的人本主義認為，在教學過程中，要以學生為主體，尊重學生的人格，充分發(fā)展學生的學習興趣和學習動機.現(xiàn)今素質(zhì)教育倡導(dǎo)要促進學生德、智、體、美、勞全面發(fā)展，這正與科技與人文相融合的思想不謀而合.

早在2001年，《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》中就提出：要使學生形成正確的人生觀、價值觀、世界觀，具有社會責任感，努力為人民服務(wù)，具有初步的創(chuàng)新精神、實踐能力、科學和人文素養(yǎng)以及環(huán)境意識[3].物理學本身的求真、求實、尚理精神正是科技與人文融合的最好體現(xiàn).

目前中學物理教育中[4]，設(shè)計型實驗面臨著教學內(nèi)容占比較少、重視程度不夠、學生的訓練程度不夠、教學評價不夠完善等問題，這顯然與學生全面發(fā)展的初衷不相符.從科技與人文相融合的角度出發(fā)[5]，能夠從多方面對目前中學物理設(shè)計型實驗面臨的問題進行全面、深入的剖析，并提出一定的解決方案，為解決問題提供新穎的思路.

2 設(shè)計型實驗的特點及現(xiàn)存問題

2.1 較大的開放性

設(shè)計型實驗在實驗內(nèi)容和實驗形式方面具有較大的開放性，從最初的實驗設(shè)計到最終的實驗結(jié)果分析都需要大量知識的綜合運用.學生在實驗過程中必須要將之前所學進行充分調(diào)動.此外，設(shè)計型實驗需要學生具備一定的綜合思維能力，甚至是一些突破性的創(chuàng)新思維才能夠完成.但這需要學生具備較強的基礎(chǔ)和能力，同時教師在實驗中進行知識引導(dǎo)時，也需要教師自身具備較強的綜合素質(zhì).

因此，目前設(shè)計型實驗在中學物理教學中所占比重較小，這會帶來多個方面的弊端：

(1)學生創(chuàng)新性訓練減少，不利于學生所學知識的綜合運用；

(2)教師指導(dǎo)開放性活動減少，不利于教師綜合教學能力的提升；

(3)單一固定內(nèi)容、形式的實驗內(nèi)容占比較大，難以形成知識融會貫通的良好氛圍.

2.2 較大的不確定性

設(shè)計型實驗由于其實驗者的主觀意識作用較強，因此具有較大的不確定性：

(1)實驗?zāi)繕朔矫?，設(shè)計型實驗往往是基于某個特定物理知識的驗證展開，在實驗?zāi)繕说奶釤捴写嬖谳^大差異；

(2)實驗原理方面，實驗原理是基于實驗?zāi)繕诉M行的設(shè)計，會出現(xiàn)很多的可能性；

(3)實驗器材方面，實驗原理不同，實驗器材的選擇也會不同，此外也存在著參數(shù)范圍的不同組合；

(4)實驗內(nèi)容和實驗表格方面，基于實驗原理，對實驗內(nèi)容和表格進行規(guī)劃和設(shè)計，重難點的側(cè)重、步驟的順序、觀測量的選擇、方法的組合等都會存在較大差異；

(5)實驗結(jié)果方面，實驗結(jié)果與實驗內(nèi)容直接相關(guān)，但更為重要的是，獲得實驗結(jié)果后的結(jié)果分析才是訓練的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這一點很大程度上取決于實驗者個人.

因此，目前設(shè)計型實驗在開展形式上缺乏一定的范式，造成教學中缺乏較為標準化的教學和評價體系，大大制約了這一利器在學生能力提升中的作用.

2.3 采用小組協(xié)作的形式來開展設(shè)計型實驗

設(shè)計型實驗要想達到很好的訓練效果，采取小組協(xié)作的形式來開展是比較好的.小組協(xié)作可以有效地組合每位成員的強項，不論在知識還是能力方面，都能夠達到迅速提升整體水平的效果.此外，在小組協(xié)作的交流過程中，每位成員能夠?qū)ψ约核簧瞄L的方面有直觀的認識，對自己所擅長的方面也能夠獲得快速的反饋.

但是，目前中學物理教學中，小組協(xié)作的教學和學習方式仍較為欠缺，對學生而言，不能很好地熟悉和掌握這一學習方式，對教師而言，不能夠得到團隊組合的教學把控訓練.

3 科技與人文融合背景下的教學原則

3.1 理性思維和感性思維相結(jié)合

教學活動離不開思維方式的選擇，從邏輯性方面來劃分，思維可以分為理性思維和感性思維[6].理性思維是指借助抽象思維來把握事物的本質(zhì)、事物的整體、事物內(nèi)部的聯(lián)系、認識、特點，以抽象性與間接性為特點.感性思維是指借助形象思維，以生動、豐富、具體的形象來直接反映外界事物，和客觀事物直接聯(lián)系，幾乎無中間環(huán)節(jié)，是對事物的各個片面、現(xiàn)象和外部聯(lián)系的反映.

對于物理學來說，理性思維是主要的思維方式，但要想對知識有更為豐富、更為深入的理解，并獲得創(chuàng)造性的結(jié)果，那么感性思維也是必不可少的.歷史上，很多重大的物理發(fā)現(xiàn)都是從科學家對身邊事物的感性思維出發(fā)獲得的，“興趣是最好的老師”就是對這一現(xiàn)象的最好詮釋.從感性思維出發(fā)，為了解決某個問題，進而運用理性思維對現(xiàn)有知識進行實驗和理論的設(shè)計，進行研究獲得結(jié)果，這正是推動物理學發(fā)展的源動力.因此，在科技與人文融合的背景下，在教學中將理性思維和感性思維相結(jié)合，是取得突破的一個關(guān)鍵原則.

3.2 跨學科研究方法的結(jié)合

從科學發(fā)展的歷史來看，當今所有的學科都是由最初的一門或幾門學科分化而成.每個學科都有自己獨特的研究領(lǐng)域，與之相對應(yīng)的多種研究方法也應(yīng)運而生[7].學科細化的優(yōu)點在于可以使人系統(tǒng)地、快速地精通某個領(lǐng)域，獲取相應(yīng)的專業(yè)知識和技能，但其弊端在今天也逐步顯露出來，特別是對于教育領(lǐng)域，那就是缺乏了對人才培養(yǎng)的全面把握和均衡發(fā)展.究其原因，不外乎是對內(nèi)容和方法的片面深入，而忽視了事物的整體規(guī)律.

對中學物理教學來說，采取跨學科研究方法的結(jié)合這一原則進行教學，能夠起到取長補短、充分發(fā)揮不同研究方法優(yōu)勢的效果.首先，能夠避免單一學科的研究方法帶來的缺陷；其次，將多領(lǐng)域觀察得到的結(jié)論組合起來，能夠獲得對事物全面的、準確的認知.

4 科技與人文融合背景下的中學物理設(shè)計型實驗教學改進

4.1 實驗教學內(nèi)容和形式方面

(1)增加歷史上重要物理實驗的設(shè)計過程，創(chuàng)設(shè)情境，思考歷史上物理學家在面對問題時的思維方式.歷史上很多重要的物理實驗都是為解決某個具體問題而進行設(shè)計的，在實驗中既能充分體現(xiàn)物理知識的嚴謹性，又能利用發(fā)散性思維，采用創(chuàng)新的方法取得突破性的結(jié)果.這些內(nèi)容在設(shè)計型實驗的教學中都能以多媒體的形式向?qū)W生展示，讓學生直觀地體會真實的實驗設(shè)計過程.

(2)增加實驗的可行性分析.設(shè)計型實驗是以完成某個目標而展開的，在實驗設(shè)計的各個環(huán)節(jié)均要體現(xiàn)出邏輯性和科學性，并采用一定的方法，但對于中學生而言，這種設(shè)計往往不夠完善，容易被常規(guī)的物理解題思維和方法所禁錮，這樣的話實驗也未必會達到預(yù)設(shè)的效果.這就需要教師和學生在設(shè)計實驗時對實驗進行可行性分析，從實驗學習的實際情況出發(fā)來對實驗?zāi)繕恕⒃?、器材、?nèi)容、表格等進行問題的發(fā)現(xiàn)，并運用一定的方法來加以完善.

(3)增加實驗結(jié)果的分析與修正，并進行反饋驗證.實驗結(jié)果是實驗設(shè)計效果的直接體現(xiàn)和驗證，通常在未取得實驗結(jié)果的驗證之前，難以獲得較為完備的實驗方案.因此，有必要在最初進行一定的試驗，取得初步試驗結(jié)果之后，對其進行分析，并找出實驗的問題所在，從而對問題進行修正，在修正之后再次進行重復(fù)試驗，將二次得到的結(jié)果和初次結(jié)果進行比對加以驗證，進而確定最終的實驗方案.在此基礎(chǔ)上，進行實驗獲得最佳結(jié)果.

4.2 教學評價方面

設(shè)計型實驗由于其開放性，難以進行標準化的評價，這也是設(shè)計型實驗開展較少的一個重要原因.為解決此問題，可以本著前一部分的教學原則，將跨學科的評價方法相結(jié)合，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進行以下幾方面改進.

(1)增加對設(shè)計型實驗的思維過程進行多維度科學評價.學生作為具有獨立思想和人格的個體，其思維必然存在一定差異.教學中，不僅應(yīng)允許學生以自己的方式思考和解決問題，更重要的是,要尊重學生通過獨立思考所獲得的不同成果，尊重其中的合理部分，以此激發(fā)學生探索的欲望與學習的積極性.設(shè)計型實驗的思維過程本身就具有一定的發(fā)散性，因此，這里可以借鑒社會科學的評價方式.從思維過程的合理性、整體性、科學性、邏輯性、創(chuàng)新性等維度進行分類評價，在制定評分標準時，對每部分的評分給予一定的分數(shù)等級，每一等級界定一定的分數(shù)范圍.以此將傳統(tǒng)的教學測量與教學評價相結(jié)合，從而達到對思維過程的科學評價.

(2)增加實驗結(jié)果分析的評價.在實驗中讓學生進行實驗結(jié)果的分析與修正，并對此進行評價.采取同上多維度分類評價的方式，從實驗結(jié)果影響因素的提取與比重劃分、實驗方案改進的準確性、二次實驗結(jié)果與初次的比對、最終實驗方案的修正與完善等方面進行評分.以此提高學生的科學實驗分析能力.

5 結(jié)束語

本文依據(jù)理性思維和感性思維相結(jié)合、跨學科研究方法相結(jié)合的原則，對中學物理設(shè)計型實驗教學進行改進.通過增加歷史上重要物理實驗的設(shè)計過程、實驗的可行性分析、實驗結(jié)果的分析與修正，豐富實驗教學內(nèi)容.通過增加對設(shè)計型實驗的思維過程進行多維度科學評價、實驗結(jié)果分析的評價，完善實驗教學評價.以此提高學生開展設(shè)計型實驗的積極性，促進學生物理知識和實驗技能的提升，達到最終提高學生科學素養(yǎng)的目標.