從課題化改造角度提升物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在價(jià)值

沈哲

從課題化改造角度提升物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在價(jià)值

沈哲

從課題化改造角度提升物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在價(jià)值物理學(xué)科是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科。學(xué)生獲取物理知識(shí)的過(guò)程不僅是一個(gè)知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程，更應(yīng)是一種探求、嘗試、體驗(yàn)的過(guò)程。而物理實(shí)驗(yàn)使得學(xué)習(xí)過(guò)程越接近真實(shí)的研究過(guò)程，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)學(xué)生的能力要求能更好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)“品質(zhì)”。物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程能使學(xué)生在研究過(guò)程中不斷地嘗試和體驗(yàn)未知知識(shí)的探求過(guò)程。因此改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課題化改造，使物理實(shí)驗(yàn)成為研究課題，是改變學(xué)生傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，把研究性學(xué)習(xí)滲透于物理教學(xué)的一個(gè)有效途經(jīng)。物理實(shí)驗(yàn)實(shí)施課題化改造能激發(fā)學(xué)生學(xué)科興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新探究能力。是一種能將自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)有機(jī)地結(jié)合在一起的較高層次的學(xué)習(xí)模式。這種學(xué)習(xí)模式重在學(xué)生過(guò)程的體驗(yàn)，在知識(shí)、能力和情感教育得到深層次挖掘，打破原有教材的思維模式，給予學(xué)生更大的思維空間，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)在的真正價(jià)值。

一、物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課題化改造的必要性

常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)在開(kāi)放性、自主性、探索性、實(shí)踐性等方面的力度不足，限止了物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的探索能力、實(shí)踐能力等方面的功能。至少存在著下面幾方面的缺陷：

1.常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)過(guò)于“現(xiàn)成”

所有操作環(huán)節(jié)都是根據(jù)書(shū)本知識(shí)和教師教學(xué)來(lái)完成的，基本上是為了完成實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，是一項(xiàng)任務(wù)性的工作。而真正的實(shí)驗(yàn)價(jià)值在于遇到問(wèn)題如何去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，需要什么器材，如何操作，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)遇到的問(wèn)題如何解決等。

2.常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)太注重規(guī)范性，缺乏自主性

常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)如何操作在教材中非常明確，即使不明確，教師也會(huì)非常強(qiáng)調(diào)如何操作，注意事項(xiàng)是什么，結(jié)果數(shù)據(jù)如何處理等等。完全失去了實(shí)驗(yàn)探究問(wèn)題的本質(zhì)價(jià)值。學(xué)生實(shí)驗(yàn)完全相當(dāng)于機(jī)械操作員，無(wú)非是生產(chǎn)的零件好話的區(qū)別，根本沒(méi)有自主性和主動(dòng)性。又由于實(shí)驗(yàn)試題也出的是如此規(guī)范，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)出現(xiàn)了一鐘怪異的現(xiàn)象：許多教師并沒(méi)有讓學(xué)生去做實(shí)驗(yàn)，而是“講實(shí)驗(yàn)”，讓學(xué)生記住實(shí)驗(yàn)要求的所謂“標(biāo)準(zhǔn)”，以達(dá)到應(yīng)付考試的目的。

3.常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)過(guò)于封閉，缺乏開(kāi)放性

常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)，有明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，以完成既定的任?wù)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成功與否。不需要研究不屬于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，但與實(shí)驗(yàn)有直接或間接聯(lián)系的其它相關(guān)問(wèn)題。事實(shí)上在研究實(shí)際問(wèn)題時(shí)，方方面面會(huì)涉及到很多相關(guān)的知識(shí)和能力，如果從教學(xué)價(jià)值的角度來(lái)分析，這些知識(shí)和能力可能會(huì)比實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本身更具有意義，但傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)顯然沒(méi)有從這樣的角度去考慮問(wèn)題。因而使得它的研究?jī)?nèi)容過(guò)于集中在既定的內(nèi)容上，使研究的內(nèi)容缺乏開(kāi)放性。

4.常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)過(guò)于純化簡(jiǎn)化

在探究物理問(wèn)題時(shí)，往往會(huì)牽涉到各類(lèi)不可忽略的實(shí)際因素，如各類(lèi)阻力、氣溫、濕度等影響，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差性。而現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)都忽略了次要因素，僅僅是為了達(dá)到某個(gè)結(jié)論而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)于學(xué)生將來(lái)的成長(zhǎng)和發(fā)展養(yǎng)成了一個(gè)不好的習(xí)慣。而實(shí)際上在研究實(shí)際問(wèn)題時(shí)，一些次要因素往往會(huì)決定成敗的關(guān)鍵。

綜上所述，傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力幫助不大，從課題化改造角度提升物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在價(jià)值是很有必要的。

二、對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課題化改造的策略

那么物理實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行課題化改造，才能真正體現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在價(jià)值呢？我們覺(jué)得可以從下面幾個(gè)方面入手：

1.開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)在價(jià)值的前提

（1）讓學(xué)生了解隔離儀器的功能和理解各類(lèi)儀器的工作原理，這是開(kāi)放實(shí)驗(yàn)?zāi)軐?shí)施的關(guān)鍵

（2）以問(wèn)題形式為前提，商討實(shí)驗(yàn)方案，選擇實(shí)驗(yàn)儀器，這是開(kāi)放實(shí)驗(yàn)實(shí)施的重點(diǎn)

（3）根據(jù)方案確定步驟，這是開(kāi)放實(shí)驗(yàn)實(shí)施的難點(diǎn)

（4）具體操作，商討一些次要因素的解決辦法，這是開(kāi)放實(shí)驗(yàn)過(guò)程性完善的要點(diǎn)。

如“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)，教師完全可以設(shè)計(jì)一些問(wèn)題的形式讓學(xué)生自行商討實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作。

（1）決定電阻率的因素由哪些？

（2）需要測(cè)哪些物理量、用什么儀器

（3）這些儀器如何有機(jī)的結(jié)合使用，電路如何設(shè)計(jì)

（4）有哪些因素會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響，如何解決

實(shí)際結(jié)果是少數(shù)同學(xué)對(duì)電路的設(shè)計(jì)是正確的，大部分學(xué)生電路設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，對(duì)一些數(shù)據(jù)的讀數(shù)和處理也存在不小問(wèn)題。

（5）交流實(shí)驗(yàn)成果，進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

通過(guò)交流、點(diǎn)評(píng)，很多同學(xué)意識(shí)到了該實(shí)驗(yàn)的一些注意環(huán)節(jié)。在近1年的各類(lèi)測(cè)試關(guān)于電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)試題統(tǒng)計(jì)中，學(xué)生錯(cuò)誤率明顯比其他班好。

我認(rèn)為，從學(xué)生長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度和考試目的角度來(lái)講開(kāi)放實(shí)驗(yàn)一定比現(xiàn)成的機(jī)械模仿要好得多。只有開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，突破教材中給定的實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生的自主性才能得到充分的發(fā)揮。才能真正體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)在的價(jià)值。

2.開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的研究范圍

（1）把實(shí)驗(yàn)的研究?jī)?nèi)容拓展延伸

對(duì)同類(lèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展延伸，使學(xué)生在同類(lèi)實(shí)驗(yàn)中有更多的知識(shí)、能力的歷練，從而更具思維的廣度性。如“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)，我們可以延伸跟多的同類(lèi)測(cè)量性的實(shí)驗(yàn)。如“測(cè)量電阻絲、半導(dǎo)體、光敏電阻等各類(lèi)電子元件的伏安特性曲線”

（2）注重實(shí)驗(yàn)的研究方法的遷移用以解決新的問(wèn)題

高中物理有許多物理實(shí)驗(yàn)的方法是相同的，如在探究桌面產(chǎn)生彈力和卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)萬(wàn)有引力常量均利用了微觀放大的方法。如果我們?cè)谄綍r(shí)教學(xué)中完成某個(gè)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)能更多的讓學(xué)生來(lái)探究同類(lèi)研究方法的物理實(shí)驗(yàn)，這不但能有效地豐富實(shí)驗(yàn)的研究?jī)?nèi)容，更是為學(xué)生提出了一個(gè)十分合適的研究課題。對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的情感有很大的作用。如在完成“測(cè)量平行玻璃磚的折射率”實(shí)驗(yàn)后，是否讓學(xué)生再完成測(cè)量各類(lèi)透明物質(zhì)的折射率，如三棱鏡、半圓柱形玻磚、透明樹(shù)脂片等。

3.開(kāi)放實(shí)驗(yàn)儀器選擇

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多新的儀器設(shè)備越來(lái)越多地走入我們的生產(chǎn)生活。如果我們?cè)趯?shí)驗(yàn)的過(guò)程中不加分析地排斥使用實(shí)驗(yàn)室以外的高新技術(shù)儀器，一味地強(qiáng)調(diào)“土法上馬”，“瓶瓶罐罐”做實(shí)驗(yàn)，那么我們的學(xué)生以后如何面對(duì)日新月異的科技發(fā)展。事實(shí)上，一臺(tái)新的儀器設(shè)備，從對(duì)它不熟悉到能熟練使用的過(guò)程，是一個(gè)非常有意義的學(xué)習(xí)過(guò)程，這種學(xué)習(xí)的能力，正是我們的學(xué)生以后走上實(shí)際工作崗位所必需的。但卻卻是這一點(diǎn)，正是我們的學(xué)生，甚至于我們的老師都缺乏的。因此在鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用簡(jiǎn)陋的設(shè)備進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，也要十分重視鼓勵(lì)學(xué)生積極應(yīng)用新的技術(shù)和新的設(shè)備來(lái)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)。

如“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的軌跡記錄能否用更具現(xiàn)代科技的攝像、攝影、傳感器來(lái)記錄。

如“利用單擺測(cè)重力加速度”能否利用示波器、傳感器來(lái)記錄數(shù)據(jù)等等。

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)儀器的選擇，不僅在實(shí)驗(yàn)情感上進(jìn)一步得到提升，更讓學(xué)生學(xué)到了跟多的現(xiàn)代科技手段，打開(kāi)了學(xué)生的思維，對(duì)學(xué)生將來(lái)的發(fā)展意義深遠(yuǎn)。

4.開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的組織形式

作為課題研究形式的物理實(shí)驗(yàn)，原有的實(shí)驗(yàn)組織形式難以適應(yīng)開(kāi)放后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，所以我們必須開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的組織形式，具體的來(lái)說(shuō)，我們可以采取下列措施：

（1）允許學(xué)生有自由支配實(shí)驗(yàn)的的時(shí)間

（2）允許不同層次的學(xué)生完成不同層次的實(shí)驗(yàn)

（3）以成立課后實(shí)驗(yàn)研究小組的形式，鼓勵(lì)學(xué)生在課后進(jìn)行拓展性實(shí)驗(yàn)

5.改演示實(shí)驗(yàn)為互動(dòng)實(shí)驗(yàn)

演示實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生來(lái)講，從某種程度上更象教師的獨(dú)角戲，學(xué)生只是一個(gè)“看客”。如果我們把演示實(shí)驗(yàn)給為互動(dòng)實(shí)驗(yàn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)交給學(xué)生，那么是否更多的學(xué)生就是演員，他會(huì)有更多的體會(huì)和歷練。

如在講電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，很多教師基于教材給學(xué)生演示各類(lèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)驗(yàn)，最后得出電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。學(xué)生只是被動(dòng)的從看客的角度思考內(nèi)在的本質(zhì)，如果我們教師提供給學(xué)生適當(dāng)?shù)钠鞑模寣W(xué)生來(lái)演示各種產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象，最終大家互相交流來(lái)歸納產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。我相信學(xué)生的收獲將是終生的。

6.重視課后小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生學(xué)以致用，使物理實(shí)驗(yàn)更貼近生活

新教材增加了大量的課后小實(shí)驗(yàn)，教材的本意就是要更多的體現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在價(jià)值，但大部分教師對(duì)這些課后小實(shí)驗(yàn)不夠重視。我們要認(rèn)識(shí)到這些小實(shí)驗(yàn)是無(wú)數(shù)編者絞盡腦汁從學(xué)生的認(rèn)知度出發(fā)，又具備學(xué)生獨(dú)立可操作性的角度思考設(shè)計(jì)到教材中的，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的原理、設(shè)計(jì)、材料和儀器的選用、實(shí)驗(yàn)的操作都可以是學(xué)生自主進(jìn)行的，這些小實(shí)驗(yàn)無(wú)論是對(duì)知識(shí)的進(jìn)一步理解和鞏固，還是對(duì)學(xué)生學(xué)以致用和動(dòng)手能力的鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生自主探索的積極性都有著極大的意義。

7.開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)在的價(jià)值并不是學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了什么結(jié)論，更大的價(jià)值在于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程習(xí)得了什么。因此，對(duì)實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)應(yīng)是“重過(guò)程，輕結(jié)果”，至少應(yīng)考慮以下面幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)：

（1）學(xué)生在整個(gè)過(guò)程中對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣和投入的情感態(tài)度是否有提升。

（2）實(shí)驗(yàn)的思想與創(chuàng)意：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是否有自己的創(chuàng)新或新的思考和問(wèn)題，能否提出新的問(wèn)題或因素。

（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中相關(guān)能力訓(xùn)練的力度：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是否體會(huì)到了各種操作的合理性和不合理性的區(qū)分、能否處理各種次要因素和抓住本質(zhì)知識(shí)進(jìn)行歸納等等。

總而言之：只有從課題化改造角度提升物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在價(jià)值，我們的學(xué)生才能在繼承的基礎(chǔ)上有創(chuàng)新，在創(chuàng)新的基礎(chǔ)上有發(fā)明，才會(huì)跟上科技發(fā)展的時(shí)代。

（作者單位：浙江杭州蕭山區(qū)第二高級(jí)中學(xué))