物理教學(xué)開發(fā)多元?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐

【摘 要】以現(xiàn)代教學(xué)理論和劉炳昇實(shí)驗(yàn)教育思想為指導(dǎo)，以實(shí)踐為基礎(chǔ)，突出學(xué)生主體，開發(fā)課程資源，設(shè)計(jì)多元?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建富有特色的物理校本“新課堂”。

【關(guān)鍵詞】物理教學(xué);創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);新課堂

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1005-6009（2015）42-0043-03

【作者簡(jiǎn)介】殷漢卿，江蘇省海州高級(jí)中學(xué)（江蘇連云港，222023）教師，江蘇省特級(jí)教師。

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020）》指出：高中階段教育要注重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，全面提高綜合素質(zhì);要?jiǎng)?chuàng)造條件開設(shè)形式多樣、內(nèi)涵豐富的選修課，為廣大學(xué)生提供更多選擇，從而促進(jìn)學(xué)生有個(gè)性的全面的發(fā)展;要激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛好;充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)作用，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享;要開發(fā)實(shí)踐課程和活動(dòng)課程，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的成效。由于傳統(tǒng)教育的影響，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)普遍存在著學(xué)生實(shí)踐能力尤其是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^差的問題。

開發(fā)多元?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)，要以現(xiàn)代教學(xué)理論和劉炳昇實(shí)驗(yàn)教育思想為指導(dǎo)，以實(shí)踐為基礎(chǔ)，突出學(xué)生主體，以我校的江蘇省高中物理課程基地為依托，開發(fā)課程資源，構(gòu)建富有特色文化的物理校本“新課堂”，從而激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識(shí)，提升學(xué)生綜合素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展與多元化發(fā)展的目標(biāo)。

一、開發(fā)多元?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)，打造物理教學(xué)“新課堂”

1.創(chuàng)建課程教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)載體，開拓單元教學(xué)的新途徑。

在高中物理課堂教學(xué)過程中，往往有些重點(diǎn)、難點(diǎn)核心知識(shí)，學(xué)生在課堂上是難以準(zhǔn)確理解和及時(shí)掌握的。針對(duì)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題，我們主要從三個(gè)層面分單元設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)載體，構(gòu)建三類實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，使物理現(xiàn)象、概念、規(guī)律都能通過物化模型或動(dòng)態(tài)視頻模擬呈現(xiàn)，從而突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)內(nèi)容的教學(xué)。一是體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)，主要呈現(xiàn)本單元教學(xué)內(nèi)容中的物理概念、原理等基礎(chǔ)知識(shí)，幫助學(xué)生感悟、領(lǐng)會(huì)物理知識(shí)的實(shí)際效果，為學(xué)生學(xué)習(xí)搭建思維平臺(tái)。二是探究、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，主要呈現(xiàn)本單元教學(xué)內(nèi)容中的學(xué)生演示與實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生親歷、明晰實(shí)驗(yàn)過程，掌握物理規(guī)律的核心知識(shí)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。三是本單元教學(xué)過程中比較抽象且不易通過實(shí)物展示的動(dòng)態(tài)視頻模擬實(shí)驗(yàn)，通過直觀形象、動(dòng)態(tài)模擬的形式，幫助學(xué)生把握重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)。三個(gè)層面的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)均建有相應(yīng)的專用實(shí)驗(yàn)室，做到全天候?qū)W(xué)生開放，并配有指導(dǎo)教師值班，學(xué)生可自主地隨時(shí)到實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)活動(dòng)，真正使得學(xué)生的多元學(xué)習(xí)活動(dòng)成為單元教學(xué)的有機(jī)系統(tǒng)。

2.建設(shè)自主式學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建課程教學(xué)的“新課堂”。

目前，在高中生中普遍反映出物理學(xué)習(xí)困難、學(xué)習(xí)興趣有減無(wú)增、探究意識(shí)不強(qiáng)等問題。學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、思維能力、創(chuàng)新能力普遍較弱，一些尖子生的綜合能力也比較差，亟待提高。針對(duì)這一現(xiàn)象，我們重點(diǎn)建設(shè)體現(xiàn)自主學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)室，即劉炳昇物理探究實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室主要可操作兩類實(shí)驗(yàn)，一是趣味類實(shí)驗(yàn)，二是探究類實(shí)驗(yàn)。

趣味類實(shí)驗(yàn)，主要由直觀實(shí)驗(yàn)、爭(zhēng)辯實(shí)驗(yàn)、體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)、遷移實(shí)驗(yàn)、標(biāo)新實(shí)驗(yàn)以及趣味實(shí)驗(yàn)講座等內(nèi)容組成。直觀實(shí)驗(yàn)主要是通過生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)、出乎意料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提高學(xué)生的觀察力、好奇心，增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)探求知識(shí)的興趣。爭(zhēng)辯實(shí)驗(yàn)主要是通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的分析，激發(fā)學(xué)生靈感，營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)生在相互研討、爭(zhēng)論的環(huán)境中激活思維，拓展學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的注意力、邏輯思辨力。體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)主要是通過親身體驗(yàn)出乎意料的實(shí)驗(yàn)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性和學(xué)習(xí)潛能。遷移實(shí)驗(yàn)主要是通過物理知識(shí)的跨學(xué)科應(yīng)用，將其他學(xué)科的知識(shí)遷移到物理學(xué)習(xí)中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)遷移應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維、邏輯思維能力，增強(qiáng)學(xué)生的理性能力。標(biāo)新實(shí)驗(yàn)主要是通過“新”實(shí)驗(yàn)，高科技實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一些非常規(guī)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的求新、獵奇心理。趣味實(shí)驗(yàn)講座主要目的是通過教師運(yùn)用實(shí)物或視頻對(duì)有趣的物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示、模擬、講解，拓展、豐富學(xué)生的物理知識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

探究類實(shí)驗(yàn)，主要由多元探究實(shí)驗(yàn)、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)組成。多元探究實(shí)驗(yàn)主要以小型的實(shí)驗(yàn)問題為中心，在教師的引導(dǎo)啟發(fā)或?qū)W生自主實(shí)驗(yàn)下，學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)和掌握的技能，以新問題的探索者和發(fā)現(xiàn)者的學(xué)習(xí)心理，通過小型的實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)載體，去探索、發(fā)現(xiàn)和解決問題。多元探究實(shí)驗(yàn)通常以小課題形式開展研究，研究流程包括創(chuàng)設(shè)情境、提出問題、理論或?qū)嶒?yàn)探究、提出新問題、解決問題、拓展遷移、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、交流展示等多個(gè)環(huán)節(jié)。學(xué)?，F(xiàn)有60個(gè)物理探究實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)方案。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)主要是將計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字化技術(shù)和現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)融為一體，根據(jù)不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究和項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。學(xué)?，F(xiàn)有24組物理數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)。通過探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生觀察問題、思考問題、分析問題的習(xí)慣，讓學(xué)生多角度多渠道創(chuàng)造性地研究問題，在實(shí)驗(yàn)探究中獲取知識(shí)、動(dòng)手實(shí)踐、拓展遷移能力和培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

劉炳昇物理探究實(shí)驗(yàn)室開展的活動(dòng)，使物理知識(shí)、技能、方法、能力、態(tài)度、情感在學(xué)生自身人格中不斷內(nèi)化，使不同層次學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得以全面提升，使學(xué)生在活動(dòng)中得到多元發(fā)展。在劉炳昇物理探究實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以自主、合作探究，充分感受到生活學(xué)習(xí)、實(shí)踐體驗(yàn)、驗(yàn)證探究、潛能發(fā)現(xiàn)的“新課堂”。實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展，主要利用不同功能的專用實(shí)驗(yàn)室，開設(shè)學(xué)科選修課程或開展學(xué)生科技社團(tuán)活動(dòng)，有效滿足不同層次的學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

3.開發(fā)個(gè)性化的課程資源，打造特色的校本課程。

新課程實(shí)施后，物理學(xué)科形成了一套標(biāo)準(zhǔn)、多套教材的體系。為滿足學(xué)生不同層次不同需求的個(gè)性化學(xué)習(xí)，我們?cè)谛１菊n程資源的開發(fā)上加大力度，重點(diǎn)開展國(guó)家課程校本化、校本課程特色化的工作，從物理學(xué)的前沿發(fā)展、技術(shù)應(yīng)用、思維能力培養(yǎng)和文化教育功能四個(gè)方面開發(fā)出了20余門校本課程，形成了涵蓋物理學(xué)的發(fā)展歷程、物理學(xué)學(xué)科分支、物理學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、社會(huì)、生活、環(huán)境中的運(yùn)用等特色明顯、內(nèi)容豐富的適用于廣大學(xué)生自主選修的校本課程體系;完善了物理課程基地的學(xué)科網(wǎng)站，學(xué)生可利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行在線展示、交流互動(dòng)、網(wǎng)上答疑等活動(dòng)，這些自主學(xué)習(xí)形式是課堂教學(xué)的延伸和補(bǔ)充;設(shè)置了大型的科普文化長(zhǎng)廊，為學(xué)生開闊視野、拓寬科技實(shí)踐渠道、激發(fā)物理學(xué)習(xí)的興趣打下了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

校本課程是學(xué)科課程的補(bǔ)充、延伸，個(gè)性化課程資源的開發(fā)與利用，豐富了物理課程的內(nèi)容和形式，學(xué)生可以根據(jù)愛好選擇自己喜歡的校本課程，滿足了學(xué)生個(gè)性化、多元化學(xué)習(xí)的需求。

二、通過教學(xué)案例，感受物理教學(xué)“新課堂”

探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下的探究實(shí)驗(yàn)。

（一）探究同一深度液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)。

按圖示實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)備好，用注射器在U型管中注入使兩邊處在同一水平面的紅水，液面差為零，液面在8cm刻度處，然后插上空心橡膠皮圈。在玻璃缸中緩慢加入水到U型管刻度尺的14cm處，選定片狀活塞的深度在8cm處（深度標(biāo)尺可讀出），注意確定深度的讀數(shù)時(shí)要適當(dāng)扣除活塞平移的距離;讀側(cè)面深度時(shí)，是從片狀活塞的圓心到液面的距離。轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)槽輪，使探頭腔停在向下、向上、向側(cè)的三個(gè)方向上。

三個(gè)方向的實(shí)驗(yàn)探究，都可讀出U型管中紅水的兩個(gè)液面高度差均為8cm。

探究結(jié)論：在液體的同一深度，液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相同。

（二）探究同種液體的壓強(qiáng)與深度的關(guān)系。

按上述實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)備好，用手拉動(dòng)深度標(biāo)尺，使片狀活塞分別停留在4cm、6cm、8cm、10cm四個(gè)不同的深度。

觀察U型管中紅水的兩個(gè)液面高度差分別為4cm、6cm、8cm、10cm。

探究結(jié)論：液體內(nèi)部不同深度的壓強(qiáng)與深度成正比。

（三）探究液體的壓強(qiáng)與密度的關(guān)系。

方法一：換液法

按上述實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)備好，向液缸內(nèi)依次加入清水（密度為1×103kg/m3）、鹽水（密度為1.15×103kg/m3）、酒精（密度為0.8×103kg/m3），使被測(cè)液體的液面在U型管刻度尺的14cm刻度處，將片狀活塞的深度定位在10cm深處。

觀察三種情況下，U型管中紅水的兩個(gè)液面高度差依次為10cm、11.5cm、8cm。

探究結(jié)論：液體的壓強(qiáng)與其密度成正比。

方法二：換管法

實(shí)驗(yàn)前，用注射器分別向三個(gè)相同U型管內(nèi)注入上述密度的清水（紅色）為U1、鹽水（藍(lán)色）為U2、酒精（不染色）為U3，液面差皆為零，都在8cm刻度處。將橡膠空心皮圈依次與U1、U2、U3換接，實(shí)驗(yàn)時(shí)液缸中清水不換。

片狀活塞在水中的深度為10cm時(shí)，U1中兩紅水液面高度差為10cm。

片狀活塞在水中的深度為10cm時(shí)，U2中鹽水（藍(lán)色）兩液面高度差為8.7cm。

片狀活塞在水中的深度為10cm時(shí)，U3中酒精兩液面高度差為12.5cm。

探究結(jié)論：液體的壓強(qiáng)與其密度成正比。

三、總結(jié)教學(xué)實(shí)踐，體會(huì)物理教學(xué)“新課堂”

首先是搭建豐富多元的學(xué)習(xí)平臺(tái)，可以滿足學(xué)生不同層次的發(fā)展需求，學(xué)生由完成學(xué)業(yè)任務(wù)到構(gòu)建物理人生，都可以依托相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)平臺(tái)得到實(shí)現(xiàn)。

其次是設(shè)計(jì)特色鮮明的實(shí)踐活動(dòng)，將學(xué)生物理學(xué)習(xí)的重心由基礎(chǔ)理論轉(zhuǎn)向理論與實(shí)踐并重，由教室轉(zhuǎn)向教室、實(shí)驗(yàn)室及科技活動(dòng)中心并重，注重課內(nèi)與課外結(jié)合、校內(nèi)與校外結(jié)合、理論與實(shí)踐結(jié)合、繼承與創(chuàng)新結(jié)合，可以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。

再次是建設(shè)開放共享的學(xué)習(xí)設(shè)施，除正常課堂教學(xué)使用外全天向?qū)W生開放，積極倡導(dǎo)學(xué)生利用課外時(shí)間以學(xué)習(xí)小組的形式進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)踐活動(dòng)。教師應(yīng)及時(shí)解決學(xué)生學(xué)習(xí)需求，幫助學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)。

最后是進(jìn)行與時(shí)俱進(jìn)的課程建設(shè)，開發(fā)豐富而有個(gè)性的課程資源，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化、多元化發(fā)展，進(jìn)而對(duì)學(xué)生的擇業(yè)趨向和人生規(guī)劃產(chǎn)生直接而深遠(yuǎn)的影響。

注：本文系江蘇省“十二五”教育科學(xué)規(guī)劃課題“以多元?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)為主體的高中物理校本課程的構(gòu)建與實(shí)踐研究”（批準(zhǔn)號(hào)D/2013/02/800）階段性成果之一。