劉增澤(上海師范大學(xué)數(shù)理學(xué)院 上海 200234)

李雪妮

(山東省濰坊市柘山中學(xué) 山東 濰坊 262112)

馮 杰

(上海師范大學(xué)數(shù)理學(xué)院 上海 200234)

淺談物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中雙向思維過(guò)程

劉增澤
(上海師范大學(xué)數(shù)理學(xué)院 上海 200234)

李雪妮

(山東省濰坊市柘山中學(xué) 山東 濰坊 262112)

馮 杰

(上海師范大學(xué)數(shù)理學(xué)院 上海 200234)

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)研究發(fā)展的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)貫穿物理學(xué)發(fā)展的始終．因此在物理教學(xué)中實(shí)驗(yàn)也起著至關(guān)重要的作用．教學(xué)實(shí)驗(yàn)有自身的特殊性，不僅是展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)科學(xué)結(jié)論，還承擔(dān)著一定的教學(xué)目的．因此物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)該是一個(gè)全面且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，基于教學(xué)中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的特性，正向思維與逆向思維相結(jié)合的設(shè)計(jì)形式有助于十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐瓿蓪?shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程．

雙向思維 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 物理

從物理學(xué)發(fā)展的歷程可以看出，實(shí)驗(yàn)在解決物理問(wèn)題、理論規(guī)律驗(yàn)證到最后應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)?zāi)M都起著十分重要的作用，整個(gè)物理學(xué)發(fā)展的過(guò)程都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)的支撐[1]．

實(shí)驗(yàn)對(duì)物理的發(fā)展有著十分重要的作用．在教學(xué)中實(shí)驗(yàn)更是起著非常重要的作用．隨著教育體制改革的深入，科學(xué)素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)的提出，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)所擔(dān)負(fù)的教學(xué)意義重大，不僅起著培養(yǎng)學(xué)生多方面能力的作用，還培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神．實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)承擔(dān)著多方面的任務(wù)，實(shí)驗(yàn)成為教學(xué)的一個(gè)載體，展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的同時(shí)，同時(shí)需要將多種能力與情感的培養(yǎng)溶于實(shí)驗(yàn)課程當(dāng)中．教師不僅要站在教的角度，還要站在學(xué)生學(xué)的角度，正向思維與逆向思維相結(jié)合才能設(shè)計(jì)出真正符合新教學(xué)目標(biāo)要求的實(shí)驗(yàn)，推動(dòng)教育改革的深化．

1 物理實(shí)驗(yàn)對(duì)物理學(xué)發(fā)展及教學(xué)的意義

物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理學(xué)實(shí)驗(yàn)生動(dòng)形象地展現(xiàn)了物理學(xué)研究發(fā)展的過(guò)程，揭露了科學(xué)理論形成的過(guò)程，直觀地展現(xiàn)了理論、規(guī)律、定理等的源與由[2]．從問(wèn)題的產(chǎn)生開(kāi)始，實(shí)驗(yàn)便伴隨著著整個(gè)研究過(guò)程，從假設(shè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、理論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究到理論應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)?zāi)M，實(shí)驗(yàn)推動(dòng)著問(wèn)題的解決，推動(dòng)著物理學(xué)研究的發(fā)展．沒(méi)有實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證支撐很難說(shuō)明一個(gè)理論的正確性，沒(méi)有通過(guò)實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)化也很難將成熟的理論應(yīng)用于實(shí)際的生產(chǎn)中．因此實(shí)驗(yàn)在整個(gè)物理學(xué)發(fā)展中起著十分重要的作用．

隨著教育改革的深入，科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)被提出，教學(xué)不僅僅局限于知識(shí)的掌握，同時(shí)還要培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力與情感．實(shí)驗(yàn)課程在新課標(biāo)中更是承擔(dān)著學(xué)生多方面能力培養(yǎng)的重要任務(wù)，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驈?qiáng)化學(xué)生的感知并糾正在感知中形成的錯(cuò)誤前概念，促進(jìn)物理教學(xué)的開(kāi)展，使同學(xué)在增強(qiáng)對(duì)物理概念理解的同時(shí)，增強(qiáng)思考與動(dòng)手的能力，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，增強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)造與解決問(wèn)題的能力與意識(shí)．與此同時(shí)，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，學(xué)生可以從探究的過(guò)程中體驗(yàn)物理研究的思維、過(guò)程和方法，以便于培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)的解決問(wèn)題的方法，從而為今后解決生活中問(wèn)題和進(jìn)一步研究做好鋪墊．物理實(shí)驗(yàn)更是能夠提升學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和原理深入了解，有助于學(xué)生今后自主設(shè)計(jì)制作實(shí)驗(yàn)儀器和生活工具．物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義越加深刻．

2 物理實(shí)驗(yàn)課程的特征與不足

物理實(shí)驗(yàn)課程由于課時(shí)有限、實(shí)驗(yàn)儀器不足和評(píng)價(jià)制度不完備等因素而被忽視，從而造成了今天實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)存在部分不適應(yīng)現(xiàn)代課程要求的問(wèn)題．實(shí)驗(yàn)課程其實(shí)與理論課程存在著諸多的不同，實(shí)驗(yàn)課程有其自身的特點(diǎn)．實(shí)驗(yàn)課程具有組織形式多樣、教學(xué)內(nèi)容多樣、教學(xué)彈性大、不可控因素多等特點(diǎn)．因此實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)不再簡(jiǎn)單地讓學(xué)生掌握文本知識(shí)，而是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)儀器的使用和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程掌握物理研究的方法和邏輯思維．在觀察、設(shè)計(jì)和操作等的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)觀察力、動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、設(shè)計(jì)能力、操作能力和解決問(wèn)題等能力．為了實(shí)現(xiàn)這些教學(xué)目標(biāo)，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)上存在一定的不足：

(1)在內(nèi)容上，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)占主流，不能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的多樣性．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本身就具有多樣性，實(shí)驗(yàn)課程結(jié)合教學(xué)方式方法的多樣性使實(shí)驗(yàn)課程更加靈活多變．而現(xiàn)有課程基于教學(xué)任務(wù)的限制，教師通常以考試為指揮棒，以考試考查的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行主要講解操作，學(xué)生在整個(gè)過(guò)程學(xué)習(xí)的知識(shí)固定、單一、應(yīng)試性強(qiáng)，很難培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力．

(2)在教法上，多以教師講學(xué)生觀察操作的方式進(jìn)行，學(xué)生的主觀性較弱、參與度低．教學(xué)方法上，教師一般采用講授法、演示法的方式進(jìn)行教學(xué)，以教師教為主，學(xué)生學(xué)習(xí)為輔．課堂演示實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)為輔．教師教學(xué)設(shè)計(jì)中也主要以教的思路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)，不能有效地站在學(xué)生的角度進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，在比較耗時(shí)的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，很難正確掌控給學(xué)生的操作時(shí)間，造成學(xué)生僅僅是為了結(jié)果而進(jìn)行的操作，而不是體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程．

(3)在課時(shí)安排上，實(shí)驗(yàn)課程課時(shí)多緊湊滯后，不能起到實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)的作用．現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，教師為了節(jié)省時(shí)間或便于課程安排，通常將實(shí)驗(yàn)課程放在一起進(jìn)行，并且為了學(xué)生能夠順利完成實(shí)驗(yàn)，通常放在理論課程結(jié)束以后進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)．但不同實(shí)驗(yàn)在理論的產(chǎn)生過(guò)程中的作用是不相同的，有的是為理論的產(chǎn)生做鋪墊的，有的則是驗(yàn)證理論的實(shí)驗(yàn)，同樣教學(xué)也應(yīng)當(dāng)考慮到實(shí)驗(yàn)的作用．也只有將實(shí)驗(yàn)放對(duì)位置，才能讓學(xué)生體驗(yàn)到物理研究的精華與過(guò)程，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)．

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的雙向思維

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)常采用正向思維與逆向思維相結(jié)合的方式，在課堂教學(xué)中可以理解為在教學(xué)過(guò)程中的教師和學(xué)生所開(kāi)展的思維活動(dòng)[3]．其中教師的思維活動(dòng)是指教師圍繞“傳道、授業(yè)、解惑”而開(kāi)展的思維活動(dòng)．學(xué)生的思維活動(dòng)是指學(xué)生在課堂教學(xué)中的學(xué)習(xí)思維活動(dòng)．將兩者相融合進(jìn)行課程設(shè)計(jì)更加地適應(yīng)于當(dāng)代教學(xué)理念．

教師作為教學(xué)的實(shí)施者，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，因此教師在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的時(shí)候不僅要利用自己的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)要善于站在學(xué)生的角度去思考作為學(xué)生自己的設(shè)計(jì)是否適當(dāng)，每個(gè)環(huán)節(jié)是否學(xué)生都能理解接受．只有這樣才能發(fā)揮教師的主導(dǎo)性與學(xué)生的主體性．通過(guò)這種設(shè)計(jì)方式能使教師有效地把控實(shí)驗(yàn)課程所需的操作時(shí)長(zhǎng)和課程位置、設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)方案開(kāi)闊學(xué)生視野與思維、更好地選擇實(shí)驗(yàn)課程展現(xiàn)形式與教法學(xué)法提升學(xué)生興趣與參與度．從而有效地解決了部分現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)課程依然存在的問(wèn)題，促進(jìn)了科學(xué)素養(yǎng)教學(xué)的目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)．

4 雙向思維在物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

雙向思維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)凸顯了現(xiàn)代的教學(xué)觀，同時(shí)有助于使課程更加地適應(yīng)于學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，但是由于學(xué)生人數(shù)眾多，其思想狀況、知識(shí)基礎(chǔ)的不同，故對(duì)課程的認(rèn)識(shí)和專(zhuān)心程度也是不同的，因此很難實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一把控學(xué)生角度對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的期望．因此在采用雙向思維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)時(shí)，需要把控以下幾點(diǎn).

(1)把控學(xué)生所處階段的知識(shí)積累程度和心理特征，不僅將教師的智慧溶于實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，更要將學(xué)生共性溶于實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)之中．實(shí)驗(yàn)自身存在多樣性的特點(diǎn)，教師要善于根據(jù)學(xué)生的知識(shí)積累程度和心理特征選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主線實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其次根據(jù)學(xué)生間的差異性，附加部分學(xué)生能夠想得到、理解得了的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)．雙向思維進(jìn)行課程設(shè)計(jì)讓學(xué)生不在局限于一種刻板的實(shí)驗(yàn)之中，而是從多種設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)共性，提升對(duì)物理的認(rèn)知．

(2)把控課程教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生能力，選擇最佳的教學(xué)方法．教師依照教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，同時(shí)要掌握培養(yǎng)目標(biāo)中所要求的能力和學(xué)生現(xiàn)有能力間的差距，根據(jù)這個(gè)最近發(fā)展區(qū)去選擇教法．教師不僅要善于應(yīng)用多種教法，同時(shí)要結(jié)合學(xué)生的能力基礎(chǔ)選擇最佳的教學(xué)方法．雙向思維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)有助于避免要求過(guò)高或過(guò)低造成學(xué)生喪失對(duì)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的興趣．

(3)把控學(xué)生的思維特征，正確制定教學(xué)安排．不同階段學(xué)生的思維特征是不同的，初中階段學(xué)生從形象思維向抽象思維轉(zhuǎn)變，高中階段抽象思維逐漸占據(jù)主導(dǎo)．形象思維主導(dǎo)時(shí)，應(yīng)當(dāng)借助實(shí)驗(yàn)課程幫助學(xué)生提升對(duì)理論知識(shí)的理解．抽象思維主導(dǎo)時(shí)教師可借助實(shí)驗(yàn)課程提升學(xué)生對(duì)物理課程研究過(guò)程的理解，培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力．因此在教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中教師不僅要善于發(fā)揮自身的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)站在學(xué)生的角度，考慮學(xué)生的思維特征正確地制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排是十分重要的．雙向思維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)避免課程滯后或課程提前所給學(xué)生在理解與應(yīng)用上造成的困擾．

(4)把控師生間共性與個(gè)性間的矛盾，提升課程的教學(xué)效果．教師首先明確自身對(duì)一節(jié)實(shí)驗(yàn)課程的期望，同時(shí)需要注意把控學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的共性期望與個(gè)性期望間的把握．要將三者有效地結(jié)合，首先教師是課程的主導(dǎo)者，學(xué)生是課程的主體，應(yīng)將學(xué)生的共性期望放在首位，否則課程設(shè)計(jì)的再完美學(xué)生也會(huì)無(wú)動(dòng)于衷；其次教師的期望是對(duì)教學(xué)目標(biāo)的表現(xiàn)，因此教師應(yīng)努力在學(xué)生期望的基礎(chǔ)上對(duì)課程有一定的升華，以便于更好地完成教學(xué)目標(biāo)；最后則應(yīng)考慮學(xué)生個(gè)性期望，學(xué)生個(gè)性期望反映著學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的想法與自身的獨(dú)立思考，是對(duì)學(xué)生能力升華的重要教學(xué)著手點(diǎn)．因此爭(zhēng)取處理好三者，雙向思維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)能夠從整體上提升實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果．

5 總結(jié)

隨著課程改革的深入，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理教學(xué)中作用越發(fā)凸顯，實(shí)驗(yàn)課程擔(dān)負(fù)起培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)中相關(guān)能力的任務(wù)，實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)越來(lái)越受到重視．傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)存在著內(nèi)容應(yīng)試刻板、課程學(xué)生參與度低、課時(shí)緊湊滯后等問(wèn)題，不利于實(shí)驗(yàn)課程實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)．而造成這些問(wèn)題的原因主要來(lái)自于實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)過(guò)于注重教學(xué)目標(biāo)與教師經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的期望被忽略．

采用雙向思維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)有助于教師從學(xué)生的知識(shí)積累程度、心理特征、學(xué)習(xí)能力、思維特征、共性期望與個(gè)性期望去了解學(xué)生所需要的實(shí)驗(yàn)課程，以此為基礎(chǔ)結(jié)合教師的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與教學(xué)目標(biāo)去設(shè)計(jì)更加適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)課程．因此雙向思維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目標(biāo)的一種重要的思維方式．

1 白玉石.從物理學(xué)家的研究方法看物理學(xué)的進(jìn)展：[碩士學(xué)位論文].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2012

2 玄艷紅.高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性分析.生物技術(shù)世界,2013(07):139

3 樸忠萬(wàn),文景愛(ài),李穎. 新時(shí)期大學(xué)生課堂教學(xué)的雙向思維和探索思維研究.中國(guó)成人教育,2010(02):125～126

2017-04-06)