王愛生 包萬(wàn)鳳
(前郭縣蒙古族中學(xué),吉林 松原131100)
作為我國(guó)基礎(chǔ)教育頂層設(shè)計(jì)的“核心素養(yǎng)”,具有整體性、綜合性和系統(tǒng)連貫性等特點(diǎn)[1],因此要想通過(guò)課堂教學(xué)真正有效地落實(shí)在學(xué)生身上,對(duì)每位一線學(xué)科教師來(lái)說(shuō)都是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)!這是因?yàn)閷W(xué)科教師對(duì)“核心素養(yǎng)”所指的終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的“必備品格”和“關(guān)鍵能力”等深感抽象,即使與物理學(xué)科結(jié)合所得到的物理學(xué)科的核心素養(yǎng):物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任,也不像以往所傳授的具體知識(shí)點(diǎn)和三維目標(biāo)那樣明確可操作。當(dāng)前,對(duì)核心素養(yǎng)教學(xué)開展研究,多數(shù)學(xué)者都聚焦于內(nèi)涵與價(jià)值的深入探討,其成果有助于理念的普及和觀念的更新,但不接地氣,對(duì)物理課堂教學(xué)實(shí)踐的指導(dǎo)價(jià)值還不高。為了把核心素養(yǎng)教育落實(shí)到具體的課堂教學(xué)中,實(shí)現(xiàn)一種可操作的教學(xué)路徑,筆者對(duì)2014年獲得的國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)的“基于自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)的物理教學(xué)研究”加以探索、深化、升華,實(shí)施了“自主·自創(chuàng)·自演:指向核心素養(yǎng)教學(xué)的一種路徑”(以下簡(jiǎn)稱“三自式物理教學(xué)”),并在實(shí)際教學(xué)中進(jìn)行了檢驗(yàn)、改進(jìn)、完善,形成了獨(dú)特的教學(xué)形式和風(fēng)格?,F(xiàn)敘述如下,以期各位同仁的指正。
“三自式物理教學(xué)”是筆者近20年系列遞進(jìn)研究逐漸發(fā)展形成的認(rèn)識(shí): 2002年,認(rèn)識(shí)到生活用品不僅是簡(jiǎn)單地實(shí)驗(yàn)代替,而是物理課程資源的豐富;2010年,認(rèn)識(shí)到挖掘生活用品不是簡(jiǎn)單地豐富自制教具,而是生活趣味化的教學(xué);2015年,認(rèn)識(shí)到“自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”不是教具貧乏的權(quán)宜之計(jì),而是實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的需求;2019年,認(rèn)識(shí)到自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)不是單一的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新行為,而是有特色的指向核心素養(yǎng)的物理教學(xué)。
所謂的“三自式物理教學(xué)”就是在物理教學(xué)中,依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容的需要,師生充分挖掘日常生活中可利用的資源,設(shè)計(jì)為承載知識(shí)、表征知識(shí)、體驗(yàn)知識(shí)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),將學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、自己操作演示講解有機(jī)地結(jié)合為整體的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。
(1)學(xué)生自主學(xué)習(xí)知識(shí)(簡(jiǎn)稱“自主”)。自主學(xué)習(xí)能力是學(xué)生獲取知識(shí)、發(fā)展自我、最終成功的關(guān)鍵能力之一。學(xué)生自主學(xué)習(xí)體現(xiàn)在學(xué)生的主體性、能動(dòng)性、自為性。在教學(xué)中,教師要尊重學(xué)生的主體性,發(fā)揮能動(dòng)性,鼓勵(lì)自為性。其策略是以學(xué)生喜歡的實(shí)驗(yàn)為“誘餌”,以滿足動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)為手段,以獲得實(shí)驗(yàn)操作成功為目標(biāo),以感受榮譽(yù)感、自豪感、成就感為宗旨。因此,教師要找一些小、易、妙的實(shí)驗(yàn)為切入口,感受到物理實(shí)驗(yàn)的無(wú)窮魅力,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)制作、操作、展示產(chǎn)生興趣,從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。因此,自主是基礎(chǔ)和前提。
(2)學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)(簡(jiǎn)稱“自創(chuàng)”)。學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),也簡(jiǎn)稱為“自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”?!白詣?chuàng)性實(shí)驗(yàn)”是從發(fā)明的創(chuàng)新性角度創(chuàng)設(shè)的新概念,它對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn),稱為已有的實(shí)驗(yàn)。自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)是指以學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中接觸到的生活資源為基礎(chǔ),運(yùn)用創(chuàng)新思維、創(chuàng)新材料、創(chuàng)新技術(shù),使之成為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)需要的學(xué)習(xí)內(nèi)容的載體、解決問(wèn)題的工具、指向思維的方法。它能呈現(xiàn)和體驗(yàn)知識(shí)的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)果,其形式包含實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)組合等。其創(chuàng)新程度有對(duì)實(shí)驗(yàn)的模仿、代替、優(yōu)化、改進(jìn)、創(chuàng)新。在教師指導(dǎo)下根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容,通過(guò)自主學(xué)習(xí),以學(xué)生個(gè)體理解的知識(shí)(概念、規(guī)律、事實(shí))為出發(fā)點(diǎn),依據(jù)相關(guān)的創(chuàng)新思維和以往自制實(shí)驗(yàn)作品的經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)巧妙、取材方便、現(xiàn)象直觀、操作簡(jiǎn)捷、效果明顯的自主創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。因此,自創(chuàng)是核心和關(guān)鍵。
(3)學(xué)生自己操作演示(簡(jiǎn)稱“自演”)。學(xué)生對(duì)自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)的操作和講解,是學(xué)生經(jīng)歷、體驗(yàn)、內(nèi)化的過(guò)程,還能促發(fā)學(xué)生的比較、判斷、歸納等思維活動(dòng)。演示講解的交流、評(píng)估、建議,會(huì)使同學(xué)之間在學(xué)習(xí)上相互促進(jìn)、在情感上相互交流、思維上相互碰撞。因此,自演是方法和過(guò)程。
可見,“自主”“自創(chuàng)”“自演”,三者相互依存、相互支撐、相互促進(jìn),構(gòu)成一個(gè)和諧有機(jī)的共同體。
“三自式物理教學(xué)”以給予學(xué)生一種真實(shí)而熟悉的實(shí)驗(yàn)為情境、內(nèi)容、載體、媒介、工具、活動(dòng)等,學(xué)生物理知識(shí)的學(xué)習(xí)真正回歸到個(gè)體經(jīng)歷、證據(jù)說(shuō)理、操作趣味中,使學(xué)生經(jīng)歷體驗(yàn)、收獲經(jīng)驗(yàn)、內(nèi)化于己,從而豐富認(rèn)知結(jié)構(gòu),培養(yǎng)能力,提升素養(yǎng)。
(1)操作上具有自主性?!叭允轿锢斫虒W(xué)”依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容,學(xué)生主動(dòng)用心設(shè)計(jì)和動(dòng)手制作趣味性實(shí)驗(yàn)、結(jié)構(gòu)巧妙實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)象美妙實(shí)驗(yàn)、操作驚險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)象差異實(shí)驗(yàn)等,從而使學(xué)生能積極主動(dòng)地自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、自我演示講解,學(xué)生之間進(jìn)行評(píng)價(jià)交流,不僅在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中體會(huì)到快樂(lè)的學(xué)習(xí),還能讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人,深入學(xué)習(xí)和理解知識(shí)。
(2)經(jīng)歷上具有實(shí)踐性?!叭允轿锢斫虒W(xué)”充分重視學(xué)生的主體地位,讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新、自主操作演示,根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容和課型,將學(xué)習(xí)內(nèi)容融合在學(xué)生比較喜歡的游戲活動(dòng)、魔術(shù)表演、實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽等不同的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中,使學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程成為一件快樂(lè)的實(shí)踐體驗(yàn),在學(xué)生“自主”“自創(chuàng)”“自演”的實(shí)踐中,培養(yǎng)學(xué)生欣賞實(shí)驗(yàn)、崇拜實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的科學(xué)品質(zhì)。
(3)任務(wù)上具有合作性。在教師的學(xué)法指導(dǎo)下,學(xué)生基本上能夠“自主”掌握基礎(chǔ)知識(shí)。但作為核心的“自創(chuàng)”,個(gè)體一般很難獨(dú)立完成,需要學(xué)生之間的思維碰撞、頭腦風(fēng)暴、引導(dǎo)啟發(fā)等才能得以實(shí)現(xiàn),甚至有的自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生、教師、家長(zhǎng)參與合作才能完成。這是因?yàn)樽詣?chuàng)性實(shí)驗(yàn)從學(xué)生認(rèn)知的角度來(lái)說(shuō)是發(fā)生、發(fā)展、創(chuàng)新、超越。因此,只有合作學(xué)習(xí)才使學(xué)生們?cè)谠O(shè)計(jì)思維上相互啟發(fā),在制作技能上相互補(bǔ)充,在需要的資源上相互共享。合作“自創(chuàng)”不僅能突破個(gè)體思維上的狹隘,而且能培養(yǎng)學(xué)生在完成一個(gè)任務(wù)時(shí)求同存異的團(tuán)隊(duì)合作精神。
(4)應(yīng)用上具有靈活性?!叭允轿锢斫虒W(xué)”中,“自主”“自創(chuàng)”是學(xué)生在教師指導(dǎo)下,前期自主學(xué)習(xí)的個(gè)體經(jīng)歷和體驗(yàn),是為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生在課堂上“自演”所做的充分準(zhǔn)備。而學(xué)生的“自演”在引入新課、問(wèn)題表征、假說(shuō)驗(yàn)證、規(guī)律探索、獲得事實(shí)等各個(gè)環(huán)節(jié)中都可以進(jìn)行操作應(yīng)用。教師根據(jù)不同的課型和教學(xué)過(guò)程需要,隨時(shí)可以嵌入到各種教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)節(jié)中,因此在應(yīng)用上具有靈活性。
(5)資源上具有豐富性?!叭允轿锢斫虒W(xué)”中實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和制作,需要一定的物質(zhì)基礎(chǔ)和創(chuàng)造性勞動(dòng)。從學(xué)生的認(rèn)知心理和熟悉材料的角度出發(fā),除了已有的學(xué)校實(shí)驗(yàn)器材外,教師可以靈活應(yīng)用常見的生活用品,如玩具、餐具、智能手機(jī)等。還可以利用新材料、新技術(shù)、新方法,如變色油漆、能記憶的金屬、遙控飛機(jī)等。豐富的資源可提供學(xué)生設(shè)計(jì)所需要的材料及技術(shù),可滿足開發(fā)主題式、系列式、參與式、競(jìng)賽式等自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)的需要。
“三自式物理教學(xué)”是一種新的教學(xué)方式,又是學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)形成經(jīng)驗(yàn)和理解內(nèi)化的過(guò)程,還是落實(shí)核心素養(yǎng)的一種有效路徑。
(1)教學(xué)方式新穎?!叭允轿锢斫虒W(xué)”通過(guò)學(xué)生“自主”“自創(chuàng)”“自演”獲得基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、基本經(jīng)歷、基本經(jīng)驗(yàn),從而促進(jìn)對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)知和理解。這種教學(xué)有助于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)意義上的機(jī)械教學(xué)方式,滿足教師和學(xué)生的個(gè)性需求,從而實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)回歸到人類探尋自然規(guī)律的樸素的實(shí)踐中,讓學(xué)生在可視化、操作化、體驗(yàn)化的教學(xué)中輕松愉快地學(xué)習(xí),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。它改變了傳統(tǒng)的教師講、學(xué)生聽的傳統(tǒng)教學(xué)方式,讓學(xué)生在“做中學(xué)”“玩中學(xué)”,真正體現(xiàn)了知識(shí)寓于生活中,實(shí)現(xiàn)杜威的“教育即生活”和陶行知的“教學(xué)做合一”的教育思想??梢?,“三自式物理教學(xué)”在落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)中所提倡的科學(xué)探究和改變學(xué)生的學(xué)習(xí)行為方式以及優(yōu)化教師教學(xué)行為方式上,具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
(2)符合學(xué)生認(rèn)知的邏輯規(guī)律。布魯納的認(rèn)知表征理論,把認(rèn)知表征分為動(dòng)作表征、圖象表征和符號(hào)表征三種,動(dòng)作表征通過(guò)動(dòng)作反應(yīng)(做實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐活動(dòng))表征理解,圖象表征通過(guò)表象反應(yīng)(物理圖景、想象、圖畫)表征理解,而符號(hào)表征則是通過(guò)個(gè)體行為(語(yǔ)言、說(shuō)、寫)表征理解。在“三自式物理教學(xué)”中,學(xué)生通過(guò)具體的實(shí)踐(實(shí)驗(yàn)操作)經(jīng)歷、生成實(shí)驗(yàn)表象(觀察的現(xiàn)象和數(shù)據(jù))、形成文字表征(實(shí)驗(yàn)結(jié)論和評(píng)價(jià)),從而對(duì)知識(shí)進(jìn)行內(nèi)化,順利實(shí)現(xiàn)“從動(dòng)作表征經(jīng)圖象表征而達(dá)到符號(hào)表征”的三重表征,也完成了從形象思維過(guò)渡到抽象思維的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了從實(shí)踐到理論的認(rèn)識(shí)升華。從學(xué)生熟悉的生活情境和感興趣的事物出發(fā),從身邊問(wèn)題的解決過(guò)程中理解物理知識(shí),體會(huì)到物理問(wèn)題就在自己身邊,感受到物理學(xué)習(xí)是有趣、有用、好玩的。可見,妙在于“源于生活,但高于生活”,從而實(shí)現(xiàn)“求真”的體驗(yàn)、“至善”的追求、“臻美”的熏陶。
教育部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》(教基〔2019〕16號(hào))指出:“在基礎(chǔ)教學(xué)中重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),實(shí)現(xiàn)切實(shí)扭轉(zhuǎn)忽視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傾向;豐富內(nèi)容,改進(jìn)方式;強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐操作、情境體驗(yàn)、探索求知,培育學(xué)生的興趣愛好、創(chuàng)新精神、科學(xué)素養(yǎng)和意志品質(zhì)?!?“三自式物理教學(xué)”有助于該文件在教學(xué)層面的落實(shí)。
(1)挖掘開發(fā)實(shí)驗(yàn)課程資源。實(shí)驗(yàn)是建立在具體的可操作的實(shí)物裝置之上的,因此開發(fā)和挖掘?qū)嶒?yàn)課程資源是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)和保障。然而課本中的實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室配套的實(shí)驗(yàn)器材缺乏新鮮感、面窄、量少,教師又忽視組織學(xué)生對(duì)身邊生活環(huán)境的觀察,沒(méi)有科學(xué)而有效地利用低成本、高智慧的生活實(shí)驗(yàn)資源。因此,應(yīng)根據(jù)授課內(nèi)容創(chuàng)新理論,將生活資源開發(fā)用于自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn),來(lái)充實(shí)課程資源。教師可以把生活中的廢舊物品加以收集、整理,并分門別類地存放在生活化課程資源庫(kù)里:宜收集到的材料少存,如塑料飲料瓶;少見的材料及時(shí)收集起來(lái),如記憶金屬絲(兒童玩具上有),并將這些材料設(shè)計(jì)成自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)的資源。教師從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和已有的生活背景出發(fā),把教學(xué)知識(shí)點(diǎn)與學(xué)生的生活相聯(lián)系,開發(fā)有個(gè)性、特色、好玩的自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)。自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)的方法有10種:添加必要因素、減少繁雜、簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)、替代策略、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、微型化實(shí)驗(yàn)、對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、改變實(shí)驗(yàn)因素、組合優(yōu)化、增加可見度[2]。
(2)開展豐富多彩的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)?!叭允綄?shí)驗(yàn)教學(xué)”將抽象的知識(shí)具體化、將學(xué)術(shù)的知識(shí)直觀化、將文字的知識(shí)實(shí)踐化。這樣不但改變了傳統(tǒng)的教與學(xué)的方式,而且有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生非智力因素以及體驗(yàn)知識(shí)意義建構(gòu),最大限度地彰顯學(xué)生的主體地位,充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性,使學(xué)習(xí)在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中潛移默化地習(xí)得。由于“三自式物理教學(xué)”不受課本的限制,因此教師可以自由地進(jìn)行主題類實(shí)驗(yàn)、延伸類實(shí)驗(yàn)、拓展性實(shí)驗(yàn),或表演性實(shí)驗(yàn)、競(jìng)賽性實(shí)驗(yàn)、玩具類比賽等。
(3)有效提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑN锢韺?shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ牧?xí)得是學(xué)生核心素養(yǎng)所培養(yǎng)的關(guān)鍵能力之一?!拔锢韺?shí)驗(yàn)?zāi)芰Π▽?shí)驗(yàn)觀察能力、實(shí)驗(yàn)思維能力、實(shí)驗(yàn)操作能力?!盵3]“物理思維與物理技能的存在方式是主觀的,是內(nèi)在的,其教育方式要靠訓(xùn)練,傳授的方式常常無(wú)效?!盵1]自主、自創(chuàng)、自演的物理教學(xué),給學(xué)生提供了更多個(gè)體實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)。學(xué)生通過(guò)具體操作的體驗(yàn)、感悟、接受、歸納、遷移來(lái)習(xí)得和提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
“三自式物理教學(xué)”充分發(fā)揮了物理實(shí)驗(yàn)所承載的知識(shí)性、操作性、娛樂(lè)性,使學(xué)生在可見、可摸、可玩的自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)“做中學(xué)”“學(xué)中玩”不知不覺(jué)地經(jīng)歷了知識(shí)的發(fā)生、發(fā)展、形成,從而實(shí)現(xiàn)快樂(lè)幸福的物理學(xué)習(xí)。
(1)有利于知識(shí)本質(zhì)的理解,促進(jìn)物理知識(shí)觀的形成。沒(méi)有經(jīng)歷具體的實(shí)物和現(xiàn)象以及具體的運(yùn)動(dòng)形式,則很難建立抽象的物理概念。恩格斯說(shuō)過(guò):“我們當(dāng)然能吃櫻桃和李子,但不能吃水果,因?yàn)檫€沒(méi)有人吃過(guò)抽象的水果?!边@是因?yàn)?,學(xué)生獲取物理概念和規(guī)律,主要通過(guò)以實(shí)驗(yàn)為中介的操作、觀察、體驗(yàn)、感悟等心智活動(dòng)??梢?,只有足夠的感性、直觀、形象的表象,才能清楚地理解物理現(xiàn)象之間的聯(lián)系,理解掌握物理規(guī)律,從而形成正確的物理概念。因此,開發(fā)與學(xué)生生活實(shí)際聯(lián)系密切的系列自創(chuàng)性物理實(shí)驗(yàn),能夠有意識(shí)地讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中去感知和體驗(yàn)知識(shí),獲得表象和經(jīng)驗(yàn),從而有助于概念的形成和規(guī)律的總結(jié)。如分子是看不見的,教師可將氨氣通過(guò)噴灑酚酞液體的棉花使其變紅,展示分子的存在。將酒精倒入約1米長(zhǎng)的一端封口的玻璃管里,再注滿紅色的水,然后用手堵住玻璃管的開口,上下顛倒幾次,學(xué)生會(huì)觀察到玻璃管中形成的一段“空氣柱”,從而說(shuō)明分子之間有間隙。
(2)有利于認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)的豐富,促進(jìn)科學(xué)思維的提升。人的行為動(dòng)作總是受思想和思維支配?!叭允轿锢斫虒W(xué)”及實(shí)踐活動(dòng)過(guò)程,以濃縮的時(shí)空和簡(jiǎn)約的形式,重演人類獲取知識(shí)的體驗(yàn)過(guò)程。在這樣的實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生的動(dòng)手操作不能與思維分離,操作行為在思維的指導(dǎo)下“運(yùn)動(dòng)”,而學(xué)生的動(dòng)作行為又會(huì)促進(jìn)思維的發(fā)展。動(dòng)作與思維的相互作用、相互制約、相互促進(jìn),從而有助于已有經(jīng)驗(yàn)的矯正、優(yōu)化,形成新的經(jīng)驗(yàn),使物理知識(shí)得以內(nèi)化,形成自我的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。如受固體壓強(qiáng)知識(shí)的影響,學(xué)生對(duì)液體壓強(qiáng)規(guī)律有錯(cuò)誤的前概念,則可利用自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)“杯水破桶”來(lái)感受“深度”帶來(lái)的力量!再結(jié)合微小壓強(qiáng)計(jì)探討得到液體壓強(qiáng)只與液體的密度和深度有關(guān)。學(xué)生通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象觀察,就能很好地實(shí)現(xiàn)建模、推理、認(rèn)證、得出結(jié)論,從而培養(yǎng)了科學(xué)思維能力。
(3)有利于實(shí)現(xiàn)探究性教學(xué),促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成。從核心素養(yǎng)的角度理解探究性教學(xué),探究性教學(xué)不僅是使學(xué)生掌握解決問(wèn)題的一種方式和方法,更主要是讓學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí),通過(guò)思維活動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,解決問(wèn)題。要有效實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)是不易的,因?yàn)閱?wèn)題的產(chǎn)生是需要從觀察一些有趣的自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中獲得的;問(wèn)題猜想絕不是簡(jiǎn)單的理論推導(dǎo)就會(huì)令人信服,而是通過(guò)簡(jiǎn)捷方便的自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)操作來(lái)檢驗(yàn);實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單的機(jī)械操作,而是思維指導(dǎo)下的有意義的動(dòng)作行為預(yù)設(shè);數(shù)據(jù)處理與證據(jù)的分析與交流,不是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)處理,而是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、過(guò)程、結(jié)論的科學(xué)判斷和審核,等等。自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)的有趣性,引發(fā)思維產(chǎn)生問(wèn)題。自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性,高效地完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)的操作性,實(shí)現(xiàn)學(xué)生的經(jīng)歷和現(xiàn)象的觀察??梢姡叭允轿锢斫虒W(xué)”有著其它方式無(wú)法代替的作用。
(4)有利于展示交流與評(píng)估,促進(jìn)科學(xué)品質(zhì)的內(nèi)化。在“三自式物理教學(xué)”的實(shí)施中,學(xué)生不僅要自主學(xué)習(xí),還要設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、嘗試制作實(shí)驗(yàn)、修訂改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、展示演示實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及交流評(píng)估實(shí)驗(yàn)等。在這些過(guò)程中,學(xué)生要磨練意志,克服困難,還要相互支持,合作攻關(guān),形成團(tuán)隊(duì)精神;也有獲得成功的喜悅或失敗的痛苦,交流中的批判、質(zhì)疑、認(rèn)同以及豁然開朗等心路歷程。這些體驗(yàn)和感悟都會(huì)影響學(xué)生的內(nèi)心世界,也會(huì)逐漸內(nèi)化形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、批判質(zhì)疑、合作友愛、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、戰(zhàn)勝困難等必備的品格。
從人類社會(huì)發(fā)展的角度來(lái)看,實(shí)驗(yàn)改變了人類世界,因此物理實(shí)驗(yàn)也能夠改變物理教學(xué)。為此,教師在教學(xué)中最大限度地通過(guò)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新來(lái)解決、優(yōu)化、提升物理教學(xué),并通過(guò)學(xué)生的實(shí)踐(實(shí)驗(yàn))改變了物理教學(xué)的方式和方法、豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和體驗(yàn)、實(shí)現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)的關(guān)聯(lián)和整合等。基于以上的認(rèn)識(shí),教師實(shí)施的總體思想和原則是:物理教學(xué)問(wèn)題→物理實(shí)驗(yàn)問(wèn)題→物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。
物理實(shí)驗(yàn)具有檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、教學(xué)情境、工具技術(shù)、發(fā)明創(chuàng)新、智慧韜略、文化熏陶等價(jià)值[4]。即把物理學(xué)習(xí)過(guò)程中師生遇到的問(wèn)題(或知識(shí))加工轉(zhuǎn)化(表征)成實(shí)驗(yàn)問(wèn)題,再通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)的加工創(chuàng)新成為能解決問(wèn)題(或認(rèn)知)的實(shí)驗(yàn)。即針對(duì)適合“三自式物理教學(xué)”的知識(shí)點(diǎn),教師預(yù)先布置自主學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容→學(xué)生依據(jù)知識(shí)點(diǎn)的理解自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和制作→根據(jù)課堂教學(xué)需要或課堂展示(演示)自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)→師生評(píng)價(jià)與交流→形成經(jīng)驗(yàn)和結(jié)論。其實(shí)施過(guò)程和環(huán)節(jié)如圖1所示。
圖1 三自式物理教學(xué)過(guò)程與環(huán)節(jié)圖
“三自式物理教學(xué)”主要以豐富的生活資源為物質(zhì)基礎(chǔ),以自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)為創(chuàng)新手段,以改變教師教學(xué)方式和學(xué)生學(xué)習(xí)方法為優(yōu)化策略,以提高物理課堂教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生幸福學(xué)習(xí)為宗旨。因此,教師從以下三個(gè)方面入手。
(1)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。初中學(xué)生有認(rèn)知有限、以形象思維為主、自控能力差等特點(diǎn),在自主學(xué)習(xí)中一定會(huì)遇到困難,以致淺嘗輒止。所以教師要進(jìn)行自主學(xué)習(xí)上的指導(dǎo)和幫助,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、方法、能力。研究表明,當(dāng)學(xué)生體驗(yàn)到較高程度的教師自主支持時(shí),學(xué)生的潛能會(huì)被激發(fā),學(xué)生的能力也會(huì)相應(yīng)提高[5]。因此,教師要注重循序漸進(jìn),小步子;學(xué)法指導(dǎo),獲規(guī)律;持之以恒,促成效。
第一,擬定導(dǎo)學(xué)案。學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中開始時(shí)只讀課文,卻不知如何讀、讀哪些內(nèi)容,句子中主謂賓結(jié)構(gòu)是什么樣子,這個(gè)概念是描述性的,還是定義法定義的,實(shí)驗(yàn)部分的內(nèi)容是什么,等等。因此,教師在充分深入的備課基礎(chǔ)上,根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)好學(xué)生自主學(xué)習(xí)的導(dǎo)學(xué)案。導(dǎo)學(xué)案的內(nèi)容有趣味現(xiàn)象描述、物理事實(shí)敘述、概念的定義和規(guī)律的總結(jié)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的剖析、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、存在不清楚的問(wèn)題等六項(xiàng)。從筆者的實(shí)踐來(lái)看,六項(xiàng)內(nèi)容中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、制作是學(xué)生的難點(diǎn),提出存在的問(wèn)題次之,其它的內(nèi)容學(xué)生一般都能獨(dú)立完成得很好。為了使自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有思路、制作上有方法、評(píng)價(jià)上有標(biāo)準(zhǔn),所采取的方法有:移植應(yīng)用的方法,主要是功能上的移植,如玩具汽車的馬達(dá)用于動(dòng)力;優(yōu)化改進(jìn)的方法,對(duì)課本中已有實(shí)驗(yàn)的不足給予改進(jìn),使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯、實(shí)驗(yàn)操作更方便、儀器結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單;創(chuàng)新彌補(bǔ)方法,隨著科技的發(fā)展,人們對(duì)以往不能呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或根本沒(méi)有的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)與制作,如對(duì)比式液體電阻演示器[6]。
第二,教授學(xué)法。學(xué)法指導(dǎo)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。陶行知先生說(shuō)過(guò):“我認(rèn)為好的先生不是教書,而是教學(xué)生學(xué)?!蔽锢碚n文在敘述上比較嚴(yán)謹(jǐn)、艱澀、枯燥,閱讀起來(lái)比較費(fèi)勁,容易索然無(wú)味,為了使學(xué)生閱讀物理課文的興趣持久,教師不能簡(jiǎn)單搬用一般語(yǔ)文閱讀學(xué)習(xí)的方法,應(yīng)當(dāng)通過(guò)多樣化的活動(dòng)來(lái)培養(yǎng)閱讀物理課文的興趣,如添加補(bǔ)充知識(shí)背景、發(fā)現(xiàn)的歷程以及科學(xué)家的軼事等,使學(xué)生從膚淺的閱讀進(jìn)入深度趣味的閱讀,重點(diǎn)要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)自然科學(xué)類書籍的閱讀方法。學(xué)生閱讀的重點(diǎn)是了解科學(xué)知識(shí),關(guān)注科學(xué)方法,理解科學(xué)本質(zhì),以及體悟科學(xué)家的探索歷程、科學(xué)思想和人文情懷等。教師采取的策略有舉例子的滲透法(隱性的)、經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的提煉法(顯性的)、經(jīng)驗(yàn)形成的遷移法(應(yīng)用的)。
第三,積極指導(dǎo)。當(dāng)學(xué)生遇到困惑時(shí),教師能夠及時(shí)給予指導(dǎo),讓學(xué)生得以繼續(xù)學(xué)習(xí)。為了更好地溝通,要建立家長(zhǎng)和學(xué)生微信群,讓家長(zhǎng)能夠認(rèn)識(shí)和理解到這樣做實(shí)驗(yàn)的益處是能夠激發(fā)興趣,使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí),培養(yǎng)動(dòng)手操作能力,豐富獲取知識(shí)的經(jīng)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí),從而獲得家長(zhǎng)的大力支持。在微信群中,充分發(fā)揮科學(xué)素養(yǎng)高的家長(zhǎng)的作用,使這些家長(zhǎng)能督促其他家長(zhǎng)支持孩子,并幫忙找材料,協(xié)助完成實(shí)驗(yàn)裝置,觀看孩子的演示,聽講解實(shí)驗(yàn)以及參加討論與評(píng)價(jià),這樣不僅培養(yǎng)了學(xué)生的興趣,還能幫助解決學(xué)生遇到的問(wèn)題,從而使學(xué)生完成創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的任務(wù)。
(2)學(xué)生自主創(chuàng)新。為了獲得一個(gè)符合學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),教師不僅要考慮學(xué)生在不同階段的認(rèn)知能力和操作技能以及創(chuàng)新水平的差異,還要發(fā)揮師生在自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的潛能,其策略有:教師主導(dǎo),學(xué)生主體(教師設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)案,主要是在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和制作的關(guān)鍵處給予提示幫助。依據(jù)教師的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)案,學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)并制作實(shí)驗(yàn));學(xué)生主體,教師主導(dǎo)(學(xué)生的閱歷和技能不足以支撐時(shí),教師在學(xué)生遇到困難時(shí)給予指導(dǎo)和協(xié)助完成);師生雙主,動(dòng)態(tài)結(jié)合(課外活動(dòng)或科技競(jìng)賽中遇到有難度的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),師生沒(méi)有固定的主體、主導(dǎo),是根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和目標(biāo)的需求動(dòng)態(tài)互換,通過(guò)共同努力來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì))。
自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)其形式上有如下三種。
第一,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。這類自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是學(xué)生根據(jù)自身對(duì)知識(shí)的理解和以往的自身設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),在頭腦中形成的一種方案,有的可以變?yōu)檎鎸?shí)實(shí)驗(yàn),有的變?yōu)榉侠碚摰乃枷雽?shí)驗(yàn),以抽象的文字形式存在,是用來(lái)促進(jìn)學(xué)生對(duì)課文知識(shí)的理解,為了說(shuō)明物理事實(shí)或驗(yàn)證假說(shuō)而進(jìn)行的一種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。如飲料瓶足夠結(jié)實(shí)、人手又有足夠大的力量時(shí),用手可壓縮封閉在飲料瓶中的空氣,使之變?yōu)榈{(lán)色的液態(tài)空氣,松手后瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)變小,又變?yōu)闊o(wú)色的空氣。
第二,實(shí)驗(yàn)裝置。這類實(shí)驗(yàn)是學(xué)生為了證實(shí)物理事實(shí)、獲得規(guī)律而設(shè)計(jì)并制作成實(shí)體的實(shí)驗(yàn)裝置,特別像以往的小實(shí)驗(yàn)、小制作、小發(fā)明,其包括模仿、代替、改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)。如為了證明大氣壓的存在,在600毫升的某飲料瓶的底部開始向上每間隔5厘米扎小孔(孔直徑只要不大于3毫米均可)。然后把飲料瓶放入水中充滿,擰緊瓶蓋,從水中拿出來(lái)時(shí),水并不會(huì)從飲料瓶的側(cè)面小孔溢出,好像飲料瓶沒(méi)有孔似的。若擰開瓶蓋,學(xué)生則會(huì)觀察到射程不同的三條拋物線。
第三,實(shí)驗(yàn)組合。實(shí)驗(yàn)組合主要指的是新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的組合,包括物理數(shù)字化實(shí)驗(yàn)[7]。這種創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驈浹a(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足,應(yīng)用上更便捷、功能上更強(qiáng)大、效果上更明顯。其策略有對(duì)已有技術(shù)的組合創(chuàng)新、挖掘已有傳感器功能、借助計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備、教學(xué)的個(gè)性化開發(fā)。如,以往觀察布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí),學(xué)生在顯微鏡上一個(gè)一個(gè)地看,而且觀察起來(lái)不明顯、不方便。若取一個(gè)攝像頭(多媒體電腦帶視頻采集功能)和普通顯微鏡,就可保證全班學(xué)生都能觀察。具體方法是先將顯微鏡調(diào)至肉眼能直接看到布朗運(yùn)動(dòng),再將攝像頭對(duì)準(zhǔn)顯微鏡目鏡約2厘米處,然后調(diào)節(jié)攝像頭的焦距和光柵,直到在投影屏幕上能清晰地看到布朗運(yùn)動(dòng)為止。還有通過(guò)攝像頭和干涉儀組合使用,學(xué)生可在大屏幕上清晰地觀察單縫衍射、雙縫干涉、光的偏振現(xiàn)象[8]。
(3)學(xué)生操作演示。教師和學(xué)生將設(shè)計(jì)出的“自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”與課堂教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),則能夠發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科中的獨(dú)特作用。學(xué)生的自主操作不是簡(jiǎn)單的操作表演,而是展示后注重同學(xué)之間的交流、分析、評(píng)價(jià)、歸納、總結(jié),要深入有成效。主要體現(xiàn)在:交流與評(píng)價(jià)時(shí)要大膽地說(shuō)出自己的認(rèn)同與否、敢于質(zhì)疑,要提出實(shí)驗(yàn)的不足和優(yōu)點(diǎn),還要勇敢地呈現(xiàn)自己的個(gè)性獨(dú)特的設(shè)計(jì),從而實(shí)現(xiàn)思維碰撞,促進(jìn)靈感,彌補(bǔ)不足,生成創(chuàng)新。分析與歸納主要是讓學(xué)生先用自己的理解和物理語(yǔ)言進(jìn)行簡(jiǎn)單的表述,然后師生再進(jìn)一步修訂提煉出物理規(guī)律。學(xué)生操作演示可以在課前用于創(chuàng)設(shè)情境,課中建立概念,探尋規(guī)律,假設(shè)驗(yàn)證,課后開展鞏固知識(shí)的延續(xù)實(shí)踐活動(dòng)。如利用注射器驗(yàn)證氣壓與沸點(diǎn)關(guān)系的實(shí)驗(yàn),當(dāng)注射器出液孔向上、活塞向下拉動(dòng)時(shí),注射器內(nèi)氣壓變小,從而使注射內(nèi)的熱水重新沸騰。然而有學(xué)生就發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的氣泡是從活塞與管壁之間的縫隙進(jìn)入的空氣造成的假象,而非真正的沸騰,從而展開了一場(chǎng)快樂(lè)的自創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)[9]。
“三自式物理教學(xué)”的開展,要依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求,也要滿足學(xué)生的認(rèn)知需求,符合學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。還要力爭(zhēng)教學(xué)過(guò)程具有趣味性、科學(xué)性和創(chuàng)新性。
(1)課前5分鐘的實(shí)驗(yàn)表演展示。由于自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)學(xué)生比較喜歡、家長(zhǎng)也贊同,參與活動(dòng)的人也比較多,設(shè)計(jì)出的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)也多而不同。因此,在課堂教學(xué)中教師只能選取那些制作精美、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷、設(shè)計(jì)巧妙的很少一部分實(shí)驗(yàn),用于課堂教學(xué),而大部分實(shí)驗(yàn)學(xué)生只能孤芳自賞了。為了尊重學(xué)生創(chuàng)造性的勞動(dòng)成果,讓學(xué)生享受成功喜悅,促進(jìn)學(xué)生持久的志趣,教師在每堂課上課之前,讓學(xué)生上講臺(tái)展示自己的作品1~2項(xiàng)。每個(gè)學(xué)生基本上每月有1次展示的機(jī)會(huì)。教師根據(jù)學(xué)生制作完成情況,要提前安排好展示的順次、檢查實(shí)驗(yàn)裝置的完善程度、幫助學(xué)生正確操作以及進(jìn)行邏輯清晰的講解,還要給予鼓勵(lì)性的評(píng)價(jià)和改進(jìn)意見。其實(shí),學(xué)生特別期待這樣的自我展示機(jī)會(huì),每位學(xué)生自我操作講解時(shí),筆者都給予錄成視頻,播放在家長(zhǎng)微信群中,家長(zhǎng)也會(huì)見證學(xué)生的成長(zhǎng)。
(2)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的延伸和拓展。由于課堂授課時(shí)間有限,有些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能完全進(jìn)行探討,如在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的一些創(chuàng)見性想法,或是對(duì)某一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)的研究,這些問(wèn)題的解決一般都要通過(guò)開展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)來(lái)拓展。如教科書中關(guān)于斜面機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn),教材只研究了斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜角大小的關(guān)系。對(duì)此,學(xué)生可以課后進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)延伸,探究斜面的機(jī)械效率與斜面的光滑程度、斜面上物重大小的關(guān)系。還有關(guān)于空氣浮力的認(rèn)識(shí),現(xiàn)行教科書中用一句帶過(guò):“物體在氣體中也受到浮力。氫氣球脫手后會(huì)上升,就是因?yàn)槭艿娇諝鈱?duì)它的浮力。”那些有靈性的學(xué)生就想通過(guò)自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證空氣真的有浮力。
(3)“嵌入”在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中。有些內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì),可將一連串的自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn),恰當(dāng)?shù)厍度朐谡n堂教學(xué)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)中,用來(lái)支撐教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)歷,通過(guò)學(xué)生的“自演”經(jīng)歷來(lái)生成情感,建構(gòu)意義,理解知識(shí),發(fā)展能力。如,“壓強(qiáng)”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì),將6個(gè)自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)巧妙地結(jié)合在課堂教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中,實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)設(shè)情境,引發(fā)興趣,產(chǎn)生問(wèn)題,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),自我演示,經(jīng)歷體驗(yàn),感悟知識(shí),體驗(yàn)內(nèi)化[1 0],從而實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí),提升學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的品質(zhì)。
(4)要結(jié)合相關(guān)的綜合實(shí)踐活動(dòng)課。筆者每學(xué)期都要開展小制作、小發(fā)明、小實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽,還要開展走廊科技展、新年科技晚會(huì)以及大型的戶外表演等綜合實(shí)踐活動(dòng)。這些年比較成功的大型戶外表演類實(shí)驗(yàn)有三項(xiàng)。
第一,“力量的放大”——神奇的簡(jiǎn)單機(jī)械。利用一個(gè)5號(hào)干電池、一只玩具電動(dòng)機(jī)、其他非動(dòng)力輔助材料。通過(guò)各種簡(jiǎn)單機(jī)械的有機(jī)組合,可以拉動(dòng)一個(gè)高大的中學(xué)生。整個(gè)裝置用了兩大部分裝置:第一部分為齒輪裝置,共有3級(jí)齒輪傳動(dòng),由廢舊機(jī)械座鐘的齒輪構(gòu)成;第二部分為輪軸裝置,取材于廢舊自行車的后輪和鏈條。
第二,“不碎的雞蛋”——為完好著陸器奠基。筆者利用海綿、彈簧、棉布、外包裝等,從6樓頂層自由下落雞蛋。從筆者的幾年實(shí)踐來(lái)看,得到的最佳方案是:將雞蛋用雙面膠與3個(gè)氣球粘在一起。這個(gè)方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料易得、價(jià)格便宜,但它蘊(yùn)含著浮力、彈力、沖量等物理知識(shí)的綜合應(yīng)用。
第三,“火箭的升空”——我也是火箭專家。利用飲料瓶、自行車內(nèi)袋上的氣門嘴等材料自制3級(jí)水火箭。最后“火箭”能升至空中40米以上(與我縣18層的高樓參照比較所得)。
這些大型的室外活動(dòng),深受學(xué)生的喜歡,成為學(xué)生時(shí)代美好的記憶,是促進(jìn)學(xué)生熱愛物理及志趣科學(xué)的最好催化劑。其中從6層樓拋出雞蛋不碎的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng),已經(jīng)連續(xù)舉行了3屆,現(xiàn)已成為我校課外實(shí)踐活動(dòng)的保留項(xiàng)目。
(5)以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為載體的復(fù)習(xí)教學(xué)。復(fù)習(xí)課最忌諱的就是知識(shí)點(diǎn)的簡(jiǎn)單重復(fù)講授,使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)毫無(wú)興趣,學(xué)習(xí)不能深入。若教師以知識(shí)點(diǎn)或概念規(guī)律為目標(biāo),設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單有趣的自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn),充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)承載知識(shí)的功能,使復(fù)習(xí)的過(guò)程在真實(shí)的情境中通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)來(lái)挖掘知識(shí)點(diǎn)或蘊(yùn)涵的物理規(guī)律,讓學(xué)生感覺(jué)新鮮有趣。而且這種自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)有“變式”的功能,有助于學(xué)生挖掘知識(shí)的本質(zhì),從而鞏固知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、提升能力。如復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)——“短路”,用香煙盒內(nèi)的錫箔紙,剪成一端6毫米、另一端為2毫米的兩個(gè)條狀。兩個(gè)粗端與干電池的兩極相連接,兩個(gè)細(xì)端接觸,形成短路而產(chǎn)生大量的熱量,使錫箔紙燃燒起來(lái),從而促進(jìn)學(xué)生對(duì)短路知識(shí)的理解和應(yīng)用。還有,復(fù)習(xí)汽化知識(shí),金屬罐裝的滅蚊噴劑,在未噴藥劑前讓學(xué)生摸一摸金屬罐的溫度,然后向蚊子出入的窗戶上噴灑藥劑后,再讓學(xué)生用手摸一摸金屬罐的溫度,學(xué)生感覺(jué)到特別涼。此時(shí),教師可讓學(xué)生利用已有的知識(shí)解釋這一現(xiàn)象,從而喚醒和鞏固了液體汽化時(shí)要吸收熱量的知識(shí),也培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
筆者對(duì)自己所授課的兩個(gè)班級(jí)62名學(xué)生(其中有2名特例學(xué)生),通過(guò)學(xué)習(xí)狀態(tài)、完成作業(yè)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、目標(biāo)達(dá)標(biāo)檢測(cè)等項(xiàng)目量表來(lái)檢測(cè),97.12%的學(xué)生對(duì)學(xué)物理有興趣、有信心;94.34%的學(xué)生對(duì)物理喜歡;92.66%的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)從現(xiàn)象有趣上升為實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新和操作,表現(xiàn)在遇到困惑或做題不會(huì)時(shí),學(xué)生就用簡(jiǎn)單的自創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)?zāi)M或操作來(lái)驗(yàn)證,可見已經(jīng)有了用實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題的科學(xué)意識(shí)!筆者以2017年秋初學(xué)物理的初二兩個(gè)班級(jí)為被試,按照初始成績(jī)相近、性別相同的原則,以入學(xué)的第一次物理月考成績(jī)?yōu)榛A(chǔ),從實(shí)驗(yàn)組的30位學(xué)生中選擇了配對(duì)樣本,并進(jìn)行了初二、初三兩年的跟蹤研究。結(jié)果顯示,在2019年中考成績(jī)兩組學(xué)生存在著顯著性差異:實(shí)驗(yàn)班及格率比對(duì)照班高出9.80%;實(shí)驗(yàn)班優(yōu)秀率比對(duì)照班高出11.62%。這表明“三自式物理教學(xué)”能有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)的提升。
誠(chéng)然,“三自式物理教學(xué)”作為一種新型的物理教學(xué)范式,還有待在理論和實(shí)踐中更加深入地展開研究,加強(qiáng)實(shí)踐驗(yàn)證,為提高物理教育教學(xué)質(zhì)量作出新的貢獻(xiàn)。