李華君 王福龍

（1.瀘溪縣教科所，湖南 瀘溪 416100；2.瀘溪縣第一中學(xué)，湖南 瀘溪 416100）

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)處于物理學(xué)科和物理教學(xué)的基礎(chǔ)地位.盡管基礎(chǔ)教育課程改革十分重視物理實(shí)驗(yàn)，但現(xiàn)實(shí)的教學(xué)依然不盡人意.例如，人教版義務(wù)教育初中物理教材設(shè)計(jì)了大量的演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)及小實(shí)驗(yàn)，但教科書一經(jīng)選定，它對(duì)不同地區(qū)學(xué)生學(xué)習(xí)的適應(yīng)性問題上仍然存在問題.教師的課程資源意識(shí)的淡薄，“舍去”不方便做的實(shí)驗(yàn)，造成實(shí)驗(yàn)的數(shù)量不足，學(xué)生參與的機(jī)會(huì)偏少.教學(xué)注重知識(shí)與技能的獲得，而弱化了知識(shí)社會(huì)文化的背景、蘊(yùn)含的思想、觀念和方法等方面因素，導(dǎo)致物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)文化品位的降落.

如果確立了用實(shí)驗(yàn)的方法處理問題的基本立場(chǎng)，那么我們就會(huì)引導(dǎo)學(xué)生自覺地用實(shí)驗(yàn)的眼光發(fā)現(xiàn)問題，用實(shí)驗(yàn)的方法與思想去分析與解決問題，這樣能使學(xué)生具備可理解的足夠經(jīng)歷和體驗(yàn)，從而幫助學(xué)生積累、豐富親身體驗(yàn)和感受，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的科學(xué)與人文教育落到實(shí)處.對(duì)用物理實(shí)驗(yàn)處理問題的基本立場(chǎng)的培育，可從以下方面進(jìn)行探索.

1 通過物理實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生的人文素養(yǎng)

人文素養(yǎng)的核心內(nèi)容是對(duì)人類生存意義和價(jià)值的關(guān)懷，是一種為人處世的基本的“德性”、“價(jià)值觀”和“人生哲學(xué)”.物理學(xué)科以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過物理實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生的人文素養(yǎng)有著獨(dú)到的優(yōu)勢(shì).

1.1 發(fā)掘?qū)嶒?yàn)的人文意義，善于對(duì)其進(jìn)行“人文化表達(dá)”

物理實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的文化韻味，能使學(xué)生活得更自覺、更高尚、更高雅，讓學(xué)生擁有更開闊的心胸，更加重視其精神追求.然而，物理實(shí)驗(yàn)的人文意義并不是物理實(shí)驗(yàn)本身，而是實(shí)驗(yàn)周圍彌漫著的、猶如空氣的文化氣息.這種氣息，是一種不易覺察的存在，教師適時(shí)的暗示與強(qiáng)化是學(xué)生知曉其存在的前提，這就要求教師以人文的眼光去發(fā)掘，并善于對(duì)其進(jìn)行“人文化表達(dá)”.對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的人文化表達(dá)，指教師的目光不能只落在實(shí)驗(yàn)的本身和知識(shí)結(jié)論的獲取，而應(yīng)戴著人文的“有色眼鏡”，去發(fā)掘?qū)嶒?yàn)中可以引申、類比、遷移與轉(zhuǎn)化的“元素”，并對(duì)學(xué)生適當(dāng)?shù)卣Z言暗示，讓學(xué)生感悟與覺醒，以獲得一番覺悟與長(zhǎng)進(jìn).例如，人教版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理九年級(jí)（2006年版）94頁“浮力的大小”一節(jié)，在“想想做做”中的“造‘船’比賽”實(shí)驗(yàn)，在學(xué)科知識(shí)的獲取上，是通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)浮力大小的初步認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“浮力的大小可能與什么因素有關(guān)”做出猜想.教師只要對(duì)實(shí)驗(yàn)稍加處理，即不改變?cè)瓕?shí)驗(yàn)的初衷，把橡皮泥，捏成團(tuán)，放入水缸中，學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)橡皮團(tuán)沉入缸底，而水略有上升；再把一塊大小相同的橡皮泥捏成小船，放入水缸中，學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)，小船浮在水面，橡皮船與水接觸的面積擴(kuò)大了許多；再把大小相同的橡皮泥，依然捏成團(tuán)，放在小船上，學(xué)生發(fā)現(xiàn)小船承載著第2個(gè)橡皮團(tuán)依然浮在水面.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的“新異”與“奇特”能使學(xué)生產(chǎn)生好奇和探究的沖動(dòng).至此，教師通過提問對(duì)學(xué)生進(jìn)行暗示：同樣是橡皮泥，為什么有的沉入水底，有的浮在水面？這取決于它們各自在環(huán)境中的存在方式.一個(gè)人的生活也是這樣，是成功還是失敗，取決于自己在生活環(huán)境中的生活方式、行為方式和思維方式.而且，當(dāng)你是一只小船的時(shí)候，你能否為別的人做點(diǎn)力所能及的事情？這樣的人文化表達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單一知識(shí)教學(xué)局限性的超越，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中體會(huì)“人生哲學(xué)”，獲得潛移默化的價(jià)值觀教育，積極的情感體驗(yàn)，理性思維方式的培育和生命靈性的啟迪.

1.2 凸顯物理文化的隱性要素，提升實(shí)驗(yàn)的文化品位

“物理文化是由世界歷代物理學(xué)家在創(chuàng)建物理學(xué)理論過程中，發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和形成的物理思想、物理方法、物理概念、物理定律、物理語言符號(hào)、價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)精神、物理儀器設(shè)備以及約定俗成的工作方法的總和”.［1］還有學(xué)者認(rèn)為“物理文化應(yīng)該具備廣義文化的基本屬性，它的特殊之處在于它是以物理學(xué)工作者為中心、為創(chuàng)造者、為實(shí)踐者而向人類社會(huì)輻射的一種文化，它集中體現(xiàn)為物理學(xué)家的思想及思維模式、情感模式、行為習(xí)慣、價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、工作方法，等等.還包括以體現(xiàn)、表達(dá)物理思想、物理知識(shí)為目的的物質(zhì)載體，或以物理探索為目的的儀器設(shè)備”.［2］對(duì)于物理文化的真正理解，在于我們能深刻領(lǐng)會(huì)和把握物理文化的實(shí)質(zhì)精神.物理文化引入的根本目的不單在于對(duì)其科學(xué)性的弘揚(yáng)，還在于對(duì)其自身的人文精神的發(fā)掘，從而使其更好地與人文科學(xué)緊密結(jié)合，使科學(xué)求真的理性思維與人文文化中那種至善、至美的追求結(jié)合，促進(jìn)真、善、美的統(tǒng)一，人和自然的和諧統(tǒng)一，達(dá)到人類理想的文化的最高境界.［3］

可以看出，物理文化的“精神財(cái)富”涉及到精神要素、科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)價(jià)值觀等方面.傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視實(shí)驗(yàn)技能和學(xué)科知識(shí)的獲得，弱化了以上處于“隱形”層面的物理文化要素，事實(shí)上，知識(shí)產(chǎn)生的社會(huì)背景、蘊(yùn)含的思想、觀念和方法等隱形層面的東西正是物理教學(xué)文化品位的具體體現(xiàn).也就是說，要提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的文化品位，就必須讓以上要素得以明朗化.僅就科學(xué)方法而言，學(xué)者們提出了“物理科學(xué)方法教育應(yīng)當(dāng)采用顯性方式”，“顯性教育針對(duì)以往科學(xué)方法教育中存在的模糊、隨意等弊端，要求把科學(xué)方法的名稱、形式、內(nèi)涵、條件、步驟等必須明確地傳授給學(xué)生.”［4］例如，人教版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理九年級(jí)（2006年版）44頁“牛頓第一定律”的教學(xué)，教師可以從以下方面凸顯其文化品位：回避亞里士多德的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，強(qiáng)調(diào)他對(duì)科學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，應(yīng)以唯物主義的觀點(diǎn)將科學(xué)家的貢獻(xiàn)與其本人所處的歷史及科學(xué)發(fā)展的時(shí)代聯(lián)系起來進(jìn)行全面評(píng)價(jià)；分析亞里士多德錯(cuò)誤原因和伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)是針對(duì)亞里士多德忽視對(duì)物體的阻力而進(jìn)行的，從而揭示全面思考和廣泛聯(lián)系的哲學(xué)思想；明朗“把可靠的事實(shí)和理論思維結(jié)合起來，可以深刻地揭示自然規(guī)律”這一重要的科學(xué)方法即“理想實(shí)驗(yàn)法”；感悟伽利略大膽質(zhì)疑，敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)以及一代科學(xué)家為揭示真理而執(zhí)著追求的科學(xué)精神.而且，通過對(duì)本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)，還可以凸顯的科學(xué)本質(zhì)有：科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)；科學(xué)是觀察與推理的必然結(jié)合；科學(xué)知識(shí)是暫定的和發(fā)展的.

2 用實(shí)驗(yàn)的方法處理課本中的習(xí)題

現(xiàn)僅以義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理 （2006年版）的“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”欄目的習(xí)題為例，說明用實(shí)驗(yàn)處理物理習(xí)題的做法.

2.1 做到理論分析與實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)合，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的天然聯(lián)系.

一些習(xí)題具有易操作的實(shí)驗(yàn)背景和內(nèi)容，要求學(xué)生根據(jù)題中的實(shí)驗(yàn)情景，對(duì)產(chǎn)生的物理現(xiàn)象做出相關(guān)的理論分析和解釋說明，或者對(duì)會(huì)產(chǎn)生的現(xiàn)象和應(yīng)得出的結(jié)論作出預(yù)料和判斷，有的還要求說明預(yù)料和判斷的理論依據(jù).如八年級(jí)上冊(cè)49頁的第4題：在透明玻璃杯的杯底放一枚硬幣，再放一些水.把杯子端放到眼鏡的高度，再慢慢下移.當(dāng)杯子下移到某一位置時(shí)，可以看到兩枚硬幣.做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，并解釋這種現(xiàn)象.對(duì)這一類型的習(xí)題，可幫助學(xué)生準(zhǔn)備習(xí)題中涉及到的器材，讓學(xué)生仿照題中情景進(jìn)行操作，驗(yàn)證題中的現(xiàn)象和結(jié)論，從而把理論性分析與實(shí)踐性操作相結(jié)合，以加強(qiáng)理論與實(shí)踐的天然聯(lián)系.

2.2 挖掘習(xí)題隱含的“類”實(shí)驗(yàn)，體會(huì)學(xué)科的基本特征和分析問題的基本方法

有的習(xí)題表面上涉及到的只是非實(shí)驗(yàn)性的求解與計(jì)算，但隱含著重要的物理實(shí)驗(yàn)類型，即“類”實(shí)驗(yàn).如八年級(jí)下冊(cè)29頁第5題：把電阻R1與R2并聯(lián)接入電路后，兩端所加電壓為24Ⅴ，如果R1為80Ω，通過R2的電流為0.2A，求R2.你能用兩種方法求出答案嗎？對(duì)這類習(xí)題，可先讓學(xué)生進(jìn)行計(jì)算，然后讓學(xué)生試著用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)與測(cè)量，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行歸納與拓展，將具體的實(shí)驗(yàn)演化為有代表性的一類實(shí)驗(yàn)，通過解答與實(shí)驗(yàn)，解決的是一類典型的實(shí)驗(yàn)問題.本題可演化為用給定一個(gè)電池阻，一個(gè)電壓表，一個(gè)已知阻值的電阻器R1和幾根導(dǎo)線，要求測(cè)出未知電阻器R2的阻值.

2.3 取材于習(xí)題的實(shí)驗(yàn)制作與發(fā)明，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力

一些習(xí)題本身就是實(shí)驗(yàn)的操作或小制作，如九年級(jí)教科書90頁“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”欄目的第3題“使水位保持一定的裝置”的制作，八年級(jí)下冊(cè)67頁“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”的第3題要求“找來一些簡(jiǎn)單的材料，自制一個(gè)指南針.”等等.有的習(xí)題要求用所學(xué)知識(shí)對(duì)一些實(shí)用的儀器與裝置的工作過程和原理進(jìn)行理論分析，如八年級(jí)下冊(cè)78頁“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”的第1題、第2題和79頁的第3題，分別要求說明水位自動(dòng)報(bào)警器、溫度自動(dòng)報(bào)警器、直流電鈴的工作原理.對(duì)這類習(xí)題，可幫助學(xué)生準(zhǔn)備題中所列器材，讓學(xué)生動(dòng)手制作，并把自制成果運(yùn)用到實(shí)踐中去，以培養(yǎng)發(fā)明創(chuàng)造能力.盡管這樣的制作與創(chuàng)造的起點(diǎn)較低，但進(jìn)行這種以原型制作為基礎(chǔ)的經(jīng)常性的實(shí)驗(yàn)制作活動(dòng)，不但可培養(yǎng)學(xué)生的探索創(chuàng)新精神和創(chuàng)造發(fā)明意識(shí)，而且在發(fā)明創(chuàng)造能力的循序漸進(jìn)和逐步提高中，培養(yǎng)出新世紀(jì)所需的創(chuàng)造型人才.

3 對(duì)課本中的物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)

如圖1所示是人教版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理九年級(jí)（2006年版）95頁“用溢水杯探究浮力的大小”的的實(shí)驗(yàn)，可將圖1所示的裝置改為如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置，其中A、B為兩個(gè)規(guī)格相同的彈簧秤，C為重物，D為薄塑料袋（質(zhì)量不計(jì)），E是用廢棄的大號(hào)飲料瓶、帶孔橡皮塞以及彎曲玻璃管自制的溢水杯，杯中加入紅色的水，F(xiàn)是升降平臺(tái)（搖動(dòng)手柄，可使平臺(tái)高度緩慢上升、下降），G為鐵架臺(tái).

圖1

對(duì)比圖1、圖2的兩組實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)與原實(shí)驗(yàn)比較.其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：溢水杯中加紅色水，增加可見度；能同時(shí)顯示出物體所受的浮力大小和物體排開液體的重力大小；調(diào)節(jié)平臺(tái)F的高度.可觀察到物體受到的浮力隨排開液體體積的增大而增大；彈簧上端有鐵架臺(tái)固定，彈簧秤示數(shù)更穩(wěn)定；薄塑料袋不計(jì)質(zhì)量，彈簧秤B的示數(shù)直接反映物體所受的浮力大小；能減少圖1操作過程中因水的“損失”而給實(shí)驗(yàn)所帶來的誤差.

圖2

4 增加物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

教科書中的實(shí)驗(yàn)是根據(jù)教學(xué)需要和現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件而設(shè)置的，這并不意味著把所有物理知識(shí)的獲得都配有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，也并不意味著每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都具有理想的教學(xué)效果.教學(xué)中可根據(jù)實(shí)際情況增設(shè)教科書中沒有的實(shí)驗(yàn)，或?qū)σ恍?shí)驗(yàn)進(jìn)行替換，以追求實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理想效果.

人教版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理九年級(jí)（2006年版）87頁中的“托里拆利實(shí)驗(yàn)”是大氣壓強(qiáng)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗y有毒，因此實(shí)驗(yàn)只能通過看“錄像”的方式進(jìn)行.為了使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更有效，可增設(shè)用注射器進(jìn)行測(cè)量的方法.實(shí)驗(yàn)器材：注射器，彈簧測(cè)力計(jì)，刻度尺，尼龍繩.實(shí)驗(yàn)步驟：① 把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔；② 用繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端與彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤相連，然后水平慢慢拉動(dòng)注射器筒，當(dāng)注射器中的活塞剛開始滑動(dòng)時(shí)，記下測(cè)力計(jì)的示數(shù)F；③ 用刻度尺測(cè)出注射器全部刻度的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，根據(jù)注射器的最大刻度V，計(jì)算得到活塞的橫截面積

5 以考試命題改革為導(dǎo)向，推進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)的開放化

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往只關(guān)注課本中幾個(gè)固定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)的方式與過程體現(xiàn)在學(xué)生嚴(yán)格按照給定的器材，按照課本中固定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作.而因?yàn)閷?shí)驗(yàn)資源的匱乏甚至使實(shí)驗(yàn)教學(xué)落入“教師講實(shí)驗(yàn)，學(xué)生背實(shí)驗(yàn)”的怪圈.我們應(yīng)為教學(xué)提供盡可能多的物理實(shí)驗(yàn)資源，包括簡(jiǎn)單易得的實(shí)驗(yàn)器材及信息技術(shù)，以溝通物理與生活的聯(lián)系，讓學(xué)生在開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中體驗(yàn)物理文化的價(jià)值，從而形成正確的價(jià)值導(dǎo)向.例如2007株洲市中考題：“旋蛋實(shí)驗(yàn)”可以判斷一個(gè)雞蛋是生雞蛋還是熟雞蛋：在光滑的水平桌面上快速旋轉(zhuǎn)該雞蛋，用手制動(dòng)后又立即釋放，如果雞蛋能“自動(dòng)”轉(zhuǎn)動(dòng)起來，那么這個(gè)雞蛋一定是________雞蛋，這是因?yàn)開_______.雞蛋是學(xué)生再熟悉不過的生活物品，實(shí)際生活中把玩雞蛋的學(xué)生可能并不多，而見過“自動(dòng)”轉(zhuǎn)動(dòng)的雞蛋的學(xué)生更是少之又少.設(shè)置既熟悉又陌生的物理情景，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的探究欲望，是本題立意所在.學(xué)生通過“旋蛋實(shí)驗(yàn)”收獲的不僅是慣性知識(shí)本身，更重要的是收獲了一種意識(shí)和習(xí)慣——“生活中的物理無處不在，只有用心才能發(fā)現(xiàn)”.

物理學(xué)的發(fā)展推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新，而技術(shù)的進(jìn)步也為物理學(xué)習(xí)與研究提供先進(jìn)的設(shè)備與手段.實(shí)驗(yàn)中采用傳感器可以做到數(shù)據(jù)采集、處理、描述的同步，如2011年中考試題中，南京市第32題，無錫市第33題，濟(jì)寧市22題的第（5）題等等都介紹了傳感器的實(shí)際運(yùn)用.現(xiàn)代技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的滲透不僅能提高實(shí)驗(yàn)效果，而且能讓學(xué)生體驗(yàn)到“物理與技術(shù)的交相輝映”.

1 解世雄.物理文化論.重慶：西南師范大學(xué)出版社，1996.5－6

2 厚宇德.物理文化與物理學(xué)史.杭州：浙江科學(xué)出版社，成都：西南交通大學(xué)出版社，2004.4

3 許靜.文化視野下的中學(xué)物理教學(xué).天津市教科院學(xué)報(bào)，2010（8）：82—83

4 李正福等.從隱形到顯性：物理科學(xué)方法教育方式的重要變革.課程·教材·教法，2010（12）：71—74