張紹虎

摘 要：高中物理教學(xué)創(chuàng)新的重點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新上，在新一輪基礎(chǔ)教育課程改革理論的指導(dǎo)下，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是實(shí)驗(yàn)資源的開發(fā)和實(shí)驗(yàn)教育功能的發(fā)揮上。結(jié)合實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循的原則設(shè)計(jì)和開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及對(duì)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了探索和嘗試。

關(guān)鍵詞：教學(xué)創(chuàng)新；科學(xué)性；探究式

新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的核心是教育創(chuàng)新，而教育創(chuàng)新的基礎(chǔ)是學(xué)科教學(xué)創(chuàng)新。物理學(xué)從本質(zhì)上說是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和物理理論的建立都必須以嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)并受到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。因此，物理學(xué)的教育創(chuàng)新首先應(yīng)體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)創(chuàng)新上。

那么教師如何在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新呢？

一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上進(jìn)行創(chuàng)新，在課程既定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)上進(jìn)行新的開發(fā)和設(shè)計(jì)

新課程標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)重要的價(jià)值取向就是變課程的預(yù)定性和封閉性為課程的生成性與開放性，同時(shí)教師也由課程規(guī)范的復(fù)制者變?yōu)檎n程的創(chuàng)造者，作為課程的主體，教師要全方位地主動(dòng)地介入課程的研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)和實(shí)施等一系列的創(chuàng)新活動(dòng)中。因此，一個(gè)新的理念被突現(xiàn)出來(lái)：“教師即課程。”在這種理論指導(dǎo)下，教師完全有必要針對(duì)學(xué)生的實(shí)際情形，富有針對(duì)性地對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜∩?、增刪，最終突破狹義的課堂教學(xué)的封閉環(huán)境，建構(gòu)起以教科書為載體，以教室為物理空間的小環(huán)境和以所有媒介為補(bǔ)充，以日常生活乃至宏觀世界為大環(huán)境的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

教師在實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與設(shè)計(jì)上可從以下幾方面入手。

1.創(chuàng)新性

教材雖然說新課程是以開放性、生成性和創(chuàng)新性為價(jià)值取向的，教科書不再是教學(xué)的中心，也不再是唯一的課程資源，但是教科書在編寫過程中得到了大量專家、學(xué)者的指導(dǎo)，凝聚了大量教育一線教師長(zhǎng)期工作的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，經(jīng)過了長(zhǎng)期的試用和改進(jìn)，是最能充分體現(xiàn)創(chuàng)新教育價(jià)值取向的課程資源之一，它不僅是知識(shí)的載體，在知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度價(jià)值觀等方面的教育任務(wù)上更是有突出作用。因此，在教科書的框架內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)的首要原則。

首先，可以對(duì)教材上已經(jīng)給出的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)或重新設(shè)計(jì)，以期達(dá)到更好的教學(xué)效果。例如在驗(yàn)證動(dòng)量守恒的演示實(shí)驗(yàn)中，教材上的實(shí)驗(yàn)方法是彈簧彈開兩輛小車，分析小車運(yùn)動(dòng)距離得出運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而得出動(dòng)量的關(guān)系：筆者認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)可以改為定量的測(cè)量，只要將車換成球，利用平拋求速度即可。其次，用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證教材或習(xí)題中的一些問題。例如用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過山車完成圓周運(yùn)動(dòng)的條件其最高點(diǎn)的速度至少是多少；光滑水平面上的小車上站一人，人用錘子敲擊小車一端時(shí)小車能否朝一個(gè)方向連續(xù)運(yùn)動(dòng)等；再有如何用實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)或驗(yàn)證生活、生產(chǎn)中的某些物理問題。例如電飯鍋的自動(dòng)控制如何用實(shí)驗(yàn)?zāi)M；遠(yuǎn)距離輸電過程的模擬等。

2.趣味性

興趣作為主體的一種內(nèi)驅(qū)力，直接導(dǎo)致學(xué)生主動(dòng)地去關(guān)注實(shí)驗(yàn)、完成實(shí)驗(yàn)，理解實(shí)驗(yàn)。例如做聲音的共鳴實(shí)驗(yàn)時(shí)，傳統(tǒng)的做法是教師只用兩個(gè)音叉A、B，敲A后觀察到B也振動(dòng)了，筆者采用多個(gè)音叉A、B、C、D、E、F做實(shí)驗(yàn)，A與B固有頻率同，A做為提供驅(qū)動(dòng)力的音叉單獨(dú)放置，其他音叉環(huán)繞A音叉放置，敲A后一會(huì)兒用手握住A，發(fā)現(xiàn)還有聲音，再握住C音叉，還有聲音……，最后握住B后聲音消失，再看它們的固有頻率關(guān)系，最后得出結(jié)論。用此種實(shí)驗(yàn)方法對(duì)學(xué)生的吸引力更大，學(xué)生不僅能表現(xiàn)出濃厚的探究興趣，而且印象很深，很長(zhǎng)時(shí)間都忘不了。

3.簡(jiǎn)易性

限于高中學(xué)生的理論水平和操作技能，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要盡可能用較少的儀器，儀器要盡可能簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)原理盡可能在高中水平范圍以內(nèi)。首先就地取材，用簡(jiǎn)單的器材做實(shí)驗(yàn)容易使學(xué)生感到物理就在身邊，研究物理并不神秘，因此老師可以用可樂瓶、易拉罐、飲料吸管、膠帶等生活中常見的物品來(lái)做物理實(shí)驗(yàn)，如抽水馬桶原理的模擬；虹吸現(xiàn)象等。長(zhǎng)久下去，學(xué)生對(duì)周圍生活的關(guān)注意識(shí)就會(huì)增強(qiáng)。其次采用簡(jiǎn)單的器材還容易突出實(shí)驗(yàn)的物理原理，而不為器材復(fù)雜的結(jié)構(gòu)所干擾，因此能獲得更好的效果。麥克斯韋在評(píng)價(jià)簡(jiǎn)單儀器時(shí)曾經(jīng)說過：“這些實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值往往與復(fù)雜程度成反比，學(xué)生用自制的儀器雖然經(jīng)常出毛病，但他卻會(huì)比用需仔細(xì)調(diào)整的復(fù)雜儀器學(xué)到更多的東西，仔細(xì)調(diào)整的儀器學(xué)生易于依賴，而不敢拆成零件?！北热缭隍?yàn)證單擺擺動(dòng)過程中機(jī)械能是否守恒的實(shí)驗(yàn)中，如果用光電計(jì)時(shí)器來(lái)測(cè)量小球某個(gè)位置的瞬時(shí)速度，學(xué)生絕大多數(shù)時(shí)間用來(lái)熟悉儀器的安裝、使用，調(diào)整光電門的位置，而忽略我們實(shí)驗(yàn)的目的是機(jī)械能守恒的驗(yàn)證，采用剃須刀片在某位置緊貼小球割斷擺線的方法，器材雖簡(jiǎn)單，但體現(xiàn)了拋體運(yùn)動(dòng)和單擺運(yùn)動(dòng)的整合思想，學(xué)生完全理解這種思想，很容易地就接受了這個(gè)實(shí)驗(yàn)方法。

4.科學(xué)性

教師在創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上要保證不出科學(xué)性錯(cuò)誤，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中要尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，不要只關(guān)注與假設(shè)相符的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或現(xiàn)象，而忽略觀察收集那些與預(yù)期結(jié)果相矛盾的信息，這樣往往失去了科學(xué)的態(tài)度和方法，進(jìn)而由部分?jǐn)?shù)據(jù)得出錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。例如在測(cè)定水管中水的流速時(shí)，有同學(xué)讓噴嘴水平，用平拋的原理求射出速度，筆者認(rèn)為，各部分小水滴在空中飛行中會(huì)受其他水的影響而并非是平拋運(yùn)動(dòng)。再比如做探究單擺的周期與擺長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，同學(xué)采集到大量數(shù)據(jù)，在T-L坐標(biāo)系中描出點(diǎn)后，有的同學(xué)認(rèn)為靠近原點(diǎn)的數(shù)據(jù)誤差大而舍去，導(dǎo)致T與L成正比的錯(cuò)誤結(jié)論。

5.課內(nèi)外相結(jié)合

物理學(xué)是一門來(lái)源于自然而又應(yīng)用于自然的基礎(chǔ)科學(xué)，一方面它帶動(dòng)了科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步，另一方面推動(dòng)了文化、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展。因此，關(guān)注物理的知識(shí)與技能在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，關(guān)注物理學(xué)與技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的互動(dòng)作用是新一輪課程改革的重要目標(biāo)。同時(shí)，現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展更強(qiáng)調(diào)知識(shí)的交叉與交融，物理學(xué)的發(fā)展史也表明，具有相關(guān)的知識(shí)和方法，就更有可能為科學(xué)發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)，牛頓和麥克斯韋之所以取得輝煌成就，與他們深厚的數(shù)學(xué)功底密不可分。泰勒曾指出：“具有豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的人，比只有一種知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的人更容易產(chǎn)生聯(lián)想和獨(dú)到見解。”因此，高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)的另一重要內(nèi)容就是在安排足夠的演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將學(xué)生從課堂、教材、習(xí)題中釋放出來(lái)，組織豐富多彩的課外活動(dòng)，如小發(fā)明、小制作、小實(shí)驗(yàn)等，實(shí)驗(yàn)室要完全對(duì)學(xué)生開放，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)做課外實(shí)驗(yàn)的意識(shí)，同時(shí)鼓勵(lì)他們博覽群書，逐步建立起以物理學(xué)為核心的廣博的知識(shí)體系。

6.信息技術(shù)輔助

信息化時(shí)代的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，要充分利用信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在重視傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新，逐步將信息技術(shù)應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)中，逐步學(xué)會(huì)開發(fā)和使用物理實(shí)驗(yàn)軟件，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。例如在做探究單擺的周期與擺長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，同學(xué)們采集到大量數(shù)據(jù)后，利用excel軟件的函數(shù)功能很容易在T-L坐標(biāo)系中描出曲線。節(jié)省了數(shù)據(jù)處理時(shí)間的同時(shí)提高了精度。

二、在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法上要?jiǎng)?chuàng)新，變“廣播式”的教學(xué)模式為“探究式”實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

無(wú)論是演示實(shí)驗(yàn)還是分組實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式是老師介紹實(shí)驗(yàn)的原理、器材、步驟、要觀察的現(xiàn)象、記錄的數(shù)據(jù)、要得出什么結(jié)論、產(chǎn)生誤差的原因等等，甚至連實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的表格都替學(xué)生設(shè)計(jì)好，在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生根本不用自己思考，或者看熱鬧般地“觀察”，僅僅被表面現(xiàn)象所吸引而忽略內(nèi)在原因的考慮；或者機(jī)械地按老師的要求操作，不知道為什么要這樣做，不會(huì)想有沒有其他等效的或更好的操作方法，更不會(huì)想重新設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)的做法。由于要觀察的現(xiàn)象或要得出的結(jié)論已經(jīng)先入為主，所以根本不分析采集到的數(shù)據(jù)，更談不上由實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)去演繹、歸納出結(jié)論了。更有甚者，為了追求高分?jǐn)?shù)，有的老師把學(xué)生做實(shí)驗(yàn)完全變?yōu)槔蠋熤v實(shí)驗(yàn)，學(xué)生從動(dòng)手不動(dòng)腦的極端又走到了動(dòng)腦不動(dòng)手，紙上談兵的極端，長(zhǎng)此下去，實(shí)驗(yàn)的教育功能不但沒有發(fā)揮出來(lái)，反而成為束縛學(xué)生思維的障礙，學(xué)生的創(chuàng)新精神和解決問題的能力不能提高，反而下降。蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基說過：“在人們的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者。而在青少年的精神世界中，這種需要?jiǎng)t特別強(qiáng)烈?！爆F(xiàn)代教學(xué)論也認(rèn)為，任何教學(xué)內(nèi)容都可以用一個(gè)個(gè)問題呈現(xiàn)出來(lái)，學(xué)習(xí)的發(fā)生起源于情景變化的刺激。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生在問題情景中生疑、質(zhì)疑，這樣才能產(chǎn)生濃厚的興趣，才能使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的艱辛與喜悅，才能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。因此，實(shí)行探究式教學(xué)是實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)的重要組成部分。例如電磁感應(yīng)現(xiàn)象與楞次定律的演示實(shí)驗(yàn)完全可以改為探究式實(shí)驗(yàn)。

三、實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)上要?jiǎng)?chuàng)新，變終結(jié)性評(píng)價(jià)為過程性評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)是重結(jié)果輕過程，重?cái)?shù)據(jù)輕內(nèi)心活動(dòng)，重實(shí)驗(yàn)試題輕操作的技能與素養(yǎng)，最終出現(xiàn)會(huì)說不會(huì)做實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。美國(guó)課程理論學(xué)家斯塔弗爾比姆說：“評(píng)價(jià)的最終目的不是為了證明（prove）而是為了改進(jìn)（improve）”因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的另一個(gè)重要方面就是改變實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)機(jī)制，變終結(jié)性評(píng)價(jià)為過程性評(píng)價(jià)，變單一性評(píng)價(jià)為多方位評(píng)價(jià)，關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更關(guān)注學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的種種表現(xiàn)，我們可以采用記錄學(xué)生實(shí)驗(yàn)檔案的方法實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變，例如記錄學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的某一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，一次優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，一組精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一個(gè)創(chuàng)見，一個(gè)小教具等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)閃光點(diǎn)，及時(shí)反饋給學(xué)生，使每個(gè)學(xué)生都能認(rèn)識(shí)到自己的優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)自信心，在原有基礎(chǔ)上都有所進(jìn)步。

總之，基礎(chǔ)教育課程改革呼喚創(chuàng)新，教師要由課程規(guī)范的復(fù)制者變?yōu)樾抡n程的創(chuàng)造者，而物理課程的創(chuàng)新重點(diǎn)就在實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)上，首先要突破教材、課堂的限制，盡一切可能地開發(fā)與設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)；其次要從“教實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝脤?shí)驗(yàn)教”，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教育功能，嘗試用探究的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神；第三要改變實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)機(jī)制，關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，從人的一生是可持續(xù)發(fā)展的高度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)和發(fā)展學(xué)生多方面的潛能，將實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)變?yōu)閷W(xué)生自主性學(xué)習(xí)的有力促進(jìn)者。

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