魏萌

(北京市育英學(xué)校 北京 100036)

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理學(xué)中的絕大多數(shù)知識是人類在長期的實踐活動中由各種現(xiàn)象總結(jié)出來的，它們的發(fā)現(xiàn)遵循由現(xiàn)象到規(guī)律的認(rèn)知發(fā)展過程.課堂上充分使用實驗探究教學(xué)模式可以回歸學(xué)習(xí)本質(zhì)，有利于加深學(xué)生對知識的理解，有利于學(xué)生體會知識獲取過程中所采用的科學(xué)方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)造力，有利于提高學(xué)生探索問題和解決問題的能力.另一方面，學(xué)生在在實驗方案的討論設(shè)計過程中發(fā)展了創(chuàng)新思維；在實驗操作中練習(xí)了合理分工并養(yǎng)成團隊合作的良好習(xí)慣；在對實驗數(shù)據(jù)的處理和對實驗結(jié)果的評估中培養(yǎng)了信息處理能力和批判性思維能力.

然而在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，物理實驗一直處于從屬地位.由于課時和實驗條件的限制，在實際教學(xué)中物理實驗多以演示實驗的角色出現(xiàn)，有時干脆被視頻或動畫代替，學(xué)生真正動手操作的機會并不多.盡管目前中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)越來越強調(diào)實驗探究的重要性，實驗探究題在中考試卷中所占比重也在逐年增加，但是,在課堂教學(xué)中,由于教師總是擔(dān)心學(xué)生無法在有限時間內(nèi)完成探究任務(wù)或不能得出需要的結(jié)論,實驗探究的結(jié)果過于發(fā)散等問題，使教材中為數(shù)不多的探究實驗在教學(xué)實施中也多被變?yōu)轵炞C性實驗，即先告知學(xué)生某一物理定律，再讓學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象驗證該定律成立.同樣是學(xué)生實驗，驗證實驗與探究實驗卻有天壤之別.探究性實驗是由現(xiàn)象到規(guī)律的過程，符合中學(xué)生由感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的學(xué)習(xí)規(guī)律，能夠充分激發(fā)學(xué)生的探索欲望和鉆研興趣.而驗證性實驗則是一個由規(guī)律到現(xiàn)象的過程，違反了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，限制了學(xué)生的思維空間，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和發(fā)散思維.

基于以上背景，筆者在改變課堂教學(xué)模式中進行了大量的嘗試和探索，力求最大限度地發(fā)揮實驗探究在中學(xué)物理教學(xué)中的作用.能交給學(xué)生進行探究的內(nèi)容要盡量創(chuàng)造條件讓學(xué)生動手實驗，結(jié)合啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象自己提出問題并解決問題，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又鍛煉了學(xué)生的動手能力和觀察能力，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的思維習(xí)慣，將物理學(xué)科素養(yǎng)的提升落到實處.通過長期的教學(xué)實踐，筆者總結(jié)出實驗探究對于促進物理學(xué)習(xí)、提升學(xué)科素養(yǎng)主要有以下幾個方面的突出作用.

1 以小組探究實驗為主導(dǎo)

以小組探究實驗為主導(dǎo)的教學(xué)模式,可以充分激發(fā)并保持學(xué)生對物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣.

十三四歲的學(xué)生，好奇心強且活潑好動，容易被直觀現(xiàn)象吸引，而不擅長抽象思維，對于枯燥的定理、公式的推導(dǎo)更是興趣索然.過多理論知識的學(xué)習(xí)會讓剛開始接觸物理的學(xué)生望而卻步，單一的講授為主的教學(xué)模式不利于保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.實驗探究可以讓學(xué)生通過自己動手動腦獲取知識，學(xué)生也就更容易體驗到學(xué)習(xí)物理的樂趣.每完成一個實驗，學(xué)生都會收獲小小的成就感，學(xué)好物理的信心也就隨之增加，從而將對物理的學(xué)習(xí)興趣維持在一個較高的水平.興趣是最好的老師，能激發(fā)并維持學(xué)生的興趣，教學(xué)已經(jīng)成功了一半.

如果物理課能經(jīng)常圍繞一個既需要動腦動手但又不是太難完成的物理實驗展開，知識點貫穿在實驗當(dāng)中，教師主要采用啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生自己完成探究獲得知識，學(xué)生就更容易接受物理了.例如,筆者在講授“不同物質(zhì)的導(dǎo)電性能”一節(jié)時，不是簡單地讓學(xué)生記憶哪些常見的材料是導(dǎo)體，哪些是絕緣體.而是用兩節(jié)干電池、一個小燈泡、一個開關(guān)、幾根導(dǎo)線組裝成一個簡單電路，讓學(xué)生把常用的一些物品，如鉛筆、橡皮、鋼板尺、塑料尺、圓珠筆、硬幣、學(xué)生卡、鑰匙鏈等依次連入電路，通過閉合開關(guān)后小燈泡是否發(fā)光來判斷哪些材料是導(dǎo)體，哪些材料是絕緣體.為了讓學(xué)生更好地理解液體的導(dǎo)電性能，筆者將水和硫酸銅溶液也連入電路，小燈泡亮起的那一刻，學(xué)生們感覺非常震撼.一節(jié)課學(xué)生們上得興致盎然，下課后還都不肯離開教室，紛紛嘗試將更多物品連入電路.學(xué)生們表示做完實驗再去記憶常見物質(zhì)的導(dǎo)電性能，變得容易多了.

再例如，筆者在講授“凸透鏡”一節(jié)課中關(guān)于凸透鏡焦點測量的方法時，不是直接告知他們測量的方法，而是讓學(xué)生拿一個凸透鏡和一根火柴到操場上比賽，比一比誰能利用太陽光先把火柴點燃.學(xué)生們利用所學(xué)的凸透鏡知識對著太陽自己比劃著，很快就找到了凸透鏡的焦點位置.看著火柴一根根被陽光點燃，學(xué)生們歡呼雀躍，興奮之情溢于言表.小小的成功讓他們切身感受到學(xué)習(xí)物理的作用，同時讓他們體驗到用物理知識解決實際問題的巨大成就感.筆者相信學(xué)生們對這節(jié)課學(xué)到的測量凸透鏡焦距的方法一定記憶深刻，或許將來某天在野外他們中的某個人就會用到這個方法來取火.學(xué)以致用，這不就是教育的最終目標(biāo)嗎.

2 由現(xiàn)象到規(guī)律的認(rèn)識過程

由現(xiàn)象到規(guī)律的認(rèn)識過程符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律,可以變學(xué)生的被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí).

傳統(tǒng)的中學(xué)物理教學(xué)中教師多采用講授為主的教學(xué)方式，學(xué)生處于被動接受的地位，由于沒有經(jīng)過自己的咀嚼和消化，知其然不知其所以然，經(jīng)常有學(xué)生把定理公式背得滾瓜爛熟，卻不會用它們解決實際問題.如果讓學(xué)生通過實驗自己尋找物理規(guī)律，將學(xué)生被動地接受知識變?yōu)橹鲃拥孬@取知識，就能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性.自己總結(jié)出來的知識對于學(xué)生來說才是易于理解并且方便應(yīng)用的，學(xué)生在實驗的同時也實踐了規(guī)律的運用.

“歐姆定律”是中學(xué)電學(xué)內(nèi)容的核心，是學(xué)習(xí)電功率的基礎(chǔ)，可以說每個中學(xué)電學(xué)計算都離不開歐姆定律的應(yīng)用.因此,學(xué)生對歐姆定律的掌握程度直接決定了電學(xué)的學(xué)習(xí)水平.但是,歐姆定律歷來也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點和痛點，很多學(xué)生從歐姆定律開始就聽不懂了，因此整個電學(xué)學(xué)得一塌糊涂.于是在學(xué)生中間一直流傳著電學(xué)非常難學(xué)的說法.針對這個問題，筆者在講授“歐姆定律”一節(jié)時，將第一課時的內(nèi)容設(shè)計成兩個學(xué)生探究實驗，一個是電壓一定時電流與電阻的關(guān)系，一個是電流一定時電壓與電阻的關(guān)系，并給予學(xué)生充分的時間進行實驗探究.實驗前讓學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康淖约涸O(shè)計電路圖，當(dāng)然一些學(xué)生的電路圖是有問題的，筆者先不指出，只是讓他們自己按照電路圖連接電路進行實驗，并記錄實驗數(shù)據(jù).連接電路時，學(xué)生自己就發(fā)現(xiàn)了電路圖中的各種小問題，并自己進行了改進.很多學(xué)生最初設(shè)計的電路里沒有出現(xiàn)滑動變阻器，在實驗中學(xué)生發(fā)現(xiàn)按照自己組裝的電路只能測出一組數(shù)據(jù)，無法改變實驗中的自變量進行多次測量，也就不能得出規(guī)律.這時筆者讓學(xué)生討論如何改進實驗才能測出多組數(shù)據(jù)，有學(xué)生說換電阻，有學(xué)生說改變電源電壓，有學(xué)生說利用滑動變阻器.然后，再讓學(xué)生們從操作方便與可行性的角度對幾種方案進行對比，大家一致認(rèn)為用滑動變阻器更好，于是在原有電路的基礎(chǔ)上自己又加上了滑動變阻器，最終連出了兩個探究實驗的正確電路.接下來學(xué)生們利用自己設(shè)計和改進的電路進行實驗，通過測出的數(shù)據(jù)自己總結(jié)出電壓一定時電流與電阻成反比、電流一定時電壓與電阻成正比的實驗結(jié)論.這時筆者再提問，如果將這兩個實驗結(jié)論用同一個表達式表示出來，這個表達式該如何寫？學(xué)生們嘗試自己寫出了歐姆定律的公式.

下課后筆者向?qū)W生們了解這節(jié)課的感受，大家普遍反映特別喜歡這種自己動手進行實驗探究、自己發(fā)現(xiàn)和總結(jié)規(guī)律的過程，說通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)對歐姆定律的認(rèn)識特別深刻.有些之前在輔導(dǎo)班已經(jīng)學(xué)過電學(xué)知識的學(xué)生說輔導(dǎo)班只是讓他們記憶歐姆定律公式，然后就做大量習(xí)題進行訓(xùn)練，他們根本就沒弄明白歐姆定律到底是怎么來的、干什么用的，只會硬往公式里代數(shù)計算，以至于經(jīng)常張冠李戴，或者題目稍微靈活一點自己就不會做了.直到這節(jié)課做完實驗后才徹底理解了歐姆定律的意義，理解了每個物理量的真正含義，再也不會胡亂代數(shù)了.在后續(xù)教學(xué)中，筆者也確實發(fā)現(xiàn)學(xué)生對歐姆定律的掌握特別牢固，無論是概念辨析題、實驗探究題、還是計算題，他們都能應(yīng)對自如.這就為后面學(xué)習(xí)更難的部分——特殊方法測電阻和電功率，打下了非常牢固的基礎(chǔ).

在電學(xué)的教學(xué)中筆者充分利用實驗的優(yōu)勢，化抽象為直觀，深化學(xué)生對知識的理解，幫助學(xué)生順利闖過一個又一個電學(xué)難關(guān).后來學(xué)生們紛紛感慨，原來電學(xué)遠沒有傳說中的那么難學(xué).

3 實驗環(huán)節(jié)是物理學(xué)習(xí)過程性評價的重要方面

實驗環(huán)節(jié)是物理學(xué)習(xí)過程性評價的一個重要方面,這個環(huán)節(jié)的加入使中學(xué)物理的過程性評價更加全面、更加科學(xué)，且更加具有可操作性.

現(xiàn)在已經(jīng)有越來越多的學(xué)校開始采用過程性評價.在傳統(tǒng)的中學(xué)物理教學(xué)模式中，由于實驗課的數(shù)量很少，過程性評價的關(guān)注點基本上集中在課堂表現(xiàn)和作業(yè)完成情況兩個方面，忽視了對實驗操作的評價.而實驗的設(shè)計和操作恰恰能最真實地反映出學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，以及發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力.因此,傳統(tǒng)的中學(xué)物理學(xué)習(xí)過程性評價是片面的，只有把對物理實驗的評價引入評價體系當(dāng)中才能更全面更真實地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況.

我們年級物理組已經(jīng)把實驗室行為規(guī)范、實驗設(shè)計、實驗操作和小組合作情況、實驗報告撰寫等環(huán)節(jié)都納入過程性評價體系，從而更真實有效地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)科素養(yǎng).同時我們將這些評價反饋給學(xué)生，促使學(xué)生針對問題進行改進.因此，物理實驗教學(xué)使過程性評價更加具體，更加容易操作.

4 讓學(xué)生在實驗失敗過程中得到磨練

讓學(xué)生在設(shè)計實驗方案和實驗操作失敗的過程中體會物理學(xué)家探求真理的曲折過程，培養(yǎng)學(xué)生百折不撓的求知精神.

任何真理的發(fā)現(xiàn)都不是一蹴而就的，其過程可能是非常艱辛曲折的.學(xué)生在設(shè)計實驗方案與實驗操作的過程中會遇到很多問題，有時候還會出現(xiàn)實驗失敗的情況.這些情況是在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中極力避免的，但是對學(xué)生來說未必是壞事.在失敗的過程中，學(xué)生們會發(fā)現(xiàn)原來教材中看似簡單的一個公式、一個定理是經(jīng)過了一代代科學(xué)家的不懈努力才最終確立的，科學(xué)研究沒有捷徑，同樣學(xué)習(xí)也沒有捷徑.這個過程可以潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生迎難而上的毅力和面對挫折百折不撓的探索精神.

通過一段時間的實驗探究教學(xué)實踐，筆者欣喜的發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們從最初感覺學(xué)習(xí)物理是一種負擔(dān)慢慢變得樂意學(xué)習(xí)物理了，越來越愛尋根究底了，并且越來越喜歡自己動腦動手尋找答案而不是直接翻課本了.筆者將繼續(xù)沿著這條道路摸索前行，讓實驗探究教學(xué)落地生根，讓學(xué)生在動手實驗與主動探究的樂趣中建立起科學(xué)的思維方式和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，這將成為他們接受物理教育的最大收獲，也是教師的最大喜悅.