一、問題提出
物理學是以實驗為基礎的一門自然科學,實驗是從現象走向本質,提煉出本質的必由之路。結合實驗教學,亦是教師施展教學藝術,提升教學效果的最佳辦法。實驗給學生最為直觀的體驗,能正向引導學生對概念和規律形成正確的認識,提高學生應用物理知識觀察問題和分析解決問題的能力。可是,筆者發現目前教學上對實驗的開發還很不夠,大多老師認為實驗浪費時間,“能不做就不做”,其實這種認識是錯誤的。
二、優化演示實驗,直觀凸顯教學重點
對于物理概念、物理規律等等一些理論性的東西,演示實驗的作用正如物理學家朱正元先生說的:“千言萬語說不清,一看實驗就分明。”朱正元教授一語道破了演示實驗的作用,好的演示實驗能夠增加學生對概念的直觀印象,讓學生一眼洞穿概念的本質和學習的目標。
物理規律的習得必然要經過“創設情景——抽象加工——鞏固深化”這樣一個過程,各個環節的作用如圖1所示,創設情景的作用是獲取感知材料、形成表象,為抽象加工積累素材。毫無疑問,演示實驗是物理課堂教學情景創設的最佳選擇。
優化演示實驗,指的是對演示實驗進行篩選,啟疑激趣,引發認知矛盾并轉化為思維動力是演示實驗的作用目的之一,但也要意識到演示實驗不是魔術表演,演示實驗裝置應該越簡潔,現象越直觀越好。
例如,簡單的牛頓管實驗,抽成真空前和抽成真空,同樣再簡單不過的操作,卻讓學生直接感知到,空氣阻力的存在,不同的物體下落快慢各異,而在忽略空氣阻力作用下,不同的物體下落快慢相同,通過實驗的演示、對比和抽象為自由落體運動模型的建立提供了表象。
三、扎扎實實做實驗,實踐中提升科學素養
高中物理有3類實驗要做好(1)演示實驗;(2)驗證型實驗;(3)探究性實驗。第1類演示實驗大多有老師完成,由于耗時短,同時直觀性較好,所以教師一般比較重視,不過后兩種實驗都要求讓學生走進實驗室親自去體驗“做實驗”,受應試教育功利性的驅使,學生“做實驗”時常被老師“講實驗”或教師用多媒體“放實驗”所取代。
分析出現這一現象的原因主要有3個:(1)教師沒有能轉變觀念,將“結果”看作是衡量教學的唯一標準,忽視了學生的過程與方法、情感態度價值觀這兩項教學目標的完成情況,學生的能力難以得到發展和提高;(2)對高考實驗的考法理解不全面,認為只要針對性練實驗就能夠考好,這一錯誤觀念,在2011年江蘇物理高考中必然是吃了大虧;(3)受學校重視程度和客觀條件的制約。
筆者認為驗證型、探究性的實驗,必須要讓學生走進實驗室,以小組合作探究的形式自主進行實驗,讓學生的動手實踐能力得到加強,在小組實驗的過程中體驗合作與分享帶來的幸福。
四、在體驗實驗的過程中完成物理模型的提煉
建模是重要的物理思想,而模型的建立流程如圖2所示:
從建構主義學習觀出發對模型建立的過程進行分析,實驗無疑是輔助高中物理模型建立的最佳途徑。建構主義學習觀認為,學習過程不應該是單一的由教師向學生輸送知識的過程,應該是教師、教材和學生三者共同作用的結果,物理模型應該通過教學手段的多樣化啟發學生自主構建的過程。
結合現代教育理論的觀點,高中物理教學應重視學生的學情分析,并通過分析將學生已有經驗作為新知識學習的起點。通過對學生學情的分析,教師應對學生對預設實驗中現象的理解程度要有一定的估計,并設置能夠引起學生質疑的現象點,進一步激發學生質疑,促進對原有知識的提取,從而豐富或調整自己原有的知識結構,促使學生主動地構建物理模型。
以實驗激發學生思維,再通過探究、分析和抽象出物理模型的過程,讓學生感覺非常自然。大量教學實踐表明,從一定的實驗過程孕育并發展建立出來的物理模型,其條理性清晰且豐滿,學生能夠留下深刻的印象。當然,事情的發展也不是絕對的,高中階段的物理模型建立并非都得用實驗來引導和促進,比如質點、點電荷、光滑平面等等,由于條件的限制,沒辦法,這些模型的建立仍然需要講授教學法,不過,為提高學生的感性認識,提高教學的實效性,我們要結合教材和學生的情況,盡可能地創造條件用實驗幫助學生在體驗中完成物理規律的探究和習得。
(作者單位:江蘇省南通市通州區金沙中學)