運(yùn)用創(chuàng)新探究實驗 建構(gòu)物理校本課程

【摘 要】高中物理難學(xué)，學(xué)生因此學(xué)習(xí)興趣減退，加之教材對實驗教學(xué)的要素交待得比較詳盡，這些都一定程度上妨礙了對學(xué)生創(chuàng)新探究能力的培養(yǎng)。針對這一現(xiàn)狀，本文結(jié)合學(xué)校物理校本課程的具體實踐，闡述了“創(chuàng)新探究實驗”課程的主要內(nèi)容和實施方法。

【關(guān)鍵詞】高中物理；校本課程；創(chuàng)新探究實驗

【中圖分類號】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1005-6009（2015）06-0053-02

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

高中生普遍反映物理難學(xué)，因此學(xué)習(xí)興趣逐漸減退，加之教材對實驗教學(xué)從目的要求、原理、儀器，到實驗步驟都描述得十分地詳盡，沒有多少觀察、分析和獨(dú)立思考的余地，這對培養(yǎng)學(xué)生的觀察、動手、獨(dú)立探索能力以及遷移創(chuàng)新能力都形成了一定的障礙。針對這一現(xiàn)狀，我校開展了以創(chuàng)新探究實驗為主要內(nèi)容的物理校本課程的研究，意在提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，倡導(dǎo)科學(xué)探究式學(xué)習(xí)的理念，運(yùn)用創(chuàng)新探究實驗來加強(qiáng)理論思維的滲透和教學(xué)，有利于學(xué)生深刻理解物理知識，整體上把握學(xué)生實驗，訓(xùn)練科學(xué)思維能力，培養(yǎng)實驗思想方法及科學(xué)探索創(chuàng)新能力。

一、創(chuàng)新探究實驗課程的主要內(nèi)容

從知識建構(gòu)的角度講，創(chuàng)新探究實驗課程就是要求學(xué)生能由外部刺激的被動接受者和由知識的灌輸對象轉(zhuǎn)變成信息加工的主體和知識意義的主動建構(gòu)者。從能力建構(gòu)的角度講，人的能力表現(xiàn)在所從事的各種活動中，并在活動中得到發(fā)展，能力生成的過程蘊(yùn)含著知識的建構(gòu)。知識與技能是能力結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)成要素，能力作為活動的穩(wěn)定調(diào)節(jié)機(jī)制是在獲得知識、心智技能與操作技能的基礎(chǔ)上，通過廣泛遷移和不斷概括化、系統(tǒng)化而實現(xiàn)的。

創(chuàng)新探究實驗課程是從創(chuàng)新實驗的開發(fā)、選題到課程實施都給學(xué)生足夠的空間，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的過程。課程共有55個獨(dú)立創(chuàng)新探究實驗，分別為：力學(xué)30個，電學(xué)17個，光學(xué)8個。

二、創(chuàng)新探究實驗課程的教學(xué)設(shè)計

1.選題要具有障礙性與探究性。

進(jìn)行創(chuàng)新探究實驗課程的教學(xué)選題設(shè)計時，提出適當(dāng)?shù)膯栴}至關(guān)重要。首先，問題呈現(xiàn)依托于情境，情境不僅包括學(xué)習(xí)所發(fā)生的具體物理空間，還包括學(xué)習(xí)過程本身一部分的外圍環(huán)境。創(chuàng)新探究實驗教學(xué)在高中物理實驗室進(jìn)行，事實證明，實驗室的實驗設(shè)備并不能構(gòu)成問題解決的所有情境，問題的解決過程中，學(xué)生需要獲得組內(nèi)組外成員、指導(dǎo)教師以及其他教師的幫助等等，這構(gòu)成了保證學(xué)習(xí)過程順利進(jìn)行的情境。其次，不能馬上知道對想做的事所采取的行動，這便使得創(chuàng)新實驗有了障礙性與探究性。

2.教學(xué)目標(biāo)要具有開放性與生成性。

普通高中新課程理念倡導(dǎo)科學(xué)探究式學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。運(yùn)用多元創(chuàng)新實驗來加強(qiáng)理論思維的滲透和教學(xué)，有利于學(xué)生深刻理解物理知識，整體上把握學(xué)生實驗，訓(xùn)練科學(xué)思維能力，培養(yǎng)實驗思想方法及科學(xué)探索創(chuàng)新能力。創(chuàng)新探究實驗選題的障礙性和探究性以及實驗方法的不確定性和非常規(guī)性，決定了教學(xué)目標(biāo)的不唯一性，而呈現(xiàn)出教學(xué)目標(biāo)的開放性和生成性。

所謂開放的教學(xué)目標(biāo)是指在教學(xué)實施的過程中可以改變學(xué)習(xí)目標(biāo)或生成出新的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

3.教學(xué)過程要具有主體性與創(chuàng)造性。

教學(xué)過程體現(xiàn)主體性是指整個教學(xué)設(shè)計要力圖歸還學(xué)生課堂的自主權(quán)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中擁有足夠的思維和活動的時間與空間。創(chuàng)新探究實驗課程教學(xué)過程中體現(xiàn)創(chuàng)造性是指要強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的過程比學(xué)習(xí)的結(jié)果更重要的觀點，希望能看到一次又一次的深層次的思維碰撞。在實際的教學(xué)過程中，創(chuàng)造性的體現(xiàn)往往需要主體性的充分發(fā)揮作為前提，反之，主體性的充分發(fā)揮也往往需要創(chuàng)造性的助推，這兩者的有效發(fā)揮都依托于教學(xué)過程中新認(rèn)知的生成。新認(rèn)知的出現(xiàn)與完成是學(xué)習(xí)動力的催化劑，具有明顯的激發(fā)潛能、激活高級思維的作用，最終使學(xué)生的主體性和創(chuàng)造性得到更有效的發(fā)揮，同時也能使教學(xué)更具有廣度和深度。

三、創(chuàng)新探究實驗課程的教學(xué)評價

創(chuàng)新探究實驗課程教學(xué)評價應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)解決問題的過程。呈現(xiàn)的問題是否得到有效地解決，取決于學(xué)生多方面的學(xué)習(xí)能力，評價方式也就不能單純采用結(jié)果來評價，而應(yīng)采用多種評價相結(jié)合的方式，要體現(xiàn)教學(xué)評價的多樣化。

評價采取過程性評價、結(jié)果評價、學(xué)生自評、答辯評價等相結(jié)合的多元化方式。主要有：一、學(xué)習(xí)小組成員探究過程評價包括實驗規(guī)范，學(xué)習(xí)課時數(shù)等（30%）。二、創(chuàng)新成果或新情境中拓展應(yīng)用（20%）。三、交流展示及答辯情況（20%）。四、完成實驗報告（30%）。60分以上合格，75分以上良好，90分以上優(yōu)秀。等級記入學(xué)生成長記錄袋和學(xué)籍卡。也可采用學(xué)分制記錄學(xué)分。

四、創(chuàng)新探究實驗課程的教學(xué)案例

【選題】“氣懸球?qū)嶒灐苯虒W(xué)。

【創(chuàng)設(shè)情境】

一股氣流可以把一個塑料球頂起。用鼓風(fēng)機(jī)作為氣源來吹頂塑料球，鼓風(fēng)機(jī)接上電源，打開鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)，調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)束方向（斜向上）。用一個圓形塑料氣球，放在氣流的側(cè)下方，慢慢地靠近氣流，當(dāng)感覺到有氣流從球的上部吹過時，把氣球吸上去松開手，氣球會懸浮在空中而掉不下來。

【提出問題】

（1）氣球為什么會懸浮空中而掉不下來，是利用了什么原理？（2）生活實際中有哪些地方，有哪些東西利用了這個原理？（3）如果把氣流豎直向上吹，氣球懸浮得怎樣，如何分析受力情況？

【理論探究】

教師指導(dǎo)學(xué)生初步研究自然的方法，運(yùn)用已學(xué)過的知識來解決實驗中的初步問題，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)上獲得成功，使學(xué)生對這種興趣更加加強(qiáng)和深化，形成不斷的探究欲望，并適當(dāng)?shù)亟榻B一些資料，以便于更深層次的探究。教師指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)流體力學(xué)的流速與壓強(qiáng)的關(guān)系內(nèi)容，結(jié)合牛頓動力學(xué)知識解決問題。

【學(xué)生設(shè)計實驗】

在教師進(jìn)一步指導(dǎo)下，讓學(xué)生自行設(shè)計實驗來探究流速與壓強(qiáng)關(guān)系，這時，學(xué)生的思維活躍，提出很多種實驗的方案，其中有學(xué)生提出用自來水豎直向上沖擊乒乓球的替代方案。

【教師引導(dǎo)、學(xué)生探究】

（4）為什么水管要豎直？（5）為什么乒乓球會懸在空中且時下時上？（6）為什么乒乓球總是貼在水線上不愿離開？（7）為什么乒乓球還繞著某一固定方向的軸線在轉(zhuǎn)動？

【解決問題】

主體的不成熟性決定了學(xué)生在實驗探究的過程中還離不開教師的引導(dǎo)和幫助。教師適當(dāng)引導(dǎo)，學(xué)生分析流體力學(xué)中的流速與壓強(qiáng)關(guān)系，乒乓球的受力，結(jié)合牛頓動力學(xué)知識就可以基本解決上述問題。

【拓展問題】

向?qū)W生提供類似的任務(wù)和情境，對知識和方法進(jìn)行一定的遷移訓(xùn)練，使學(xué)生將知識與方法恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用到預(yù)期相同或相似的情境中，高級思維能力逐漸增強(qiáng)。

（8）乒乓球旋轉(zhuǎn)與人造衛(wèi)星在軌道上的公轉(zhuǎn)，同時還要繞自身軸線轉(zhuǎn)動，這有何相似之處？（9）如何認(rèn)識高科技技術(shù)與基礎(chǔ)理論研究的關(guān)系？

通過實驗、思考，翻閱資料，有的學(xué)生還查閱大學(xué)物理及有關(guān)航天資料，學(xué)生的探索欲望得到了極大的激發(fā)，教師培養(yǎng)了學(xué)生的思維與方法，提高了學(xué)生科學(xué)研究的思維能力。

最后，學(xué)生完成實驗報告，交流展示、答辯各自的成果及評價。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉炳升，陳杰.新課程理念下物理實驗創(chuàng)新的問題（一）（二）（三）[J].教學(xué)儀器與實驗，2006（1-3）.

[2]劉炳升.物理實驗教學(xué)多元創(chuàng)新中的幾個關(guān)系問題[J].物理教學(xué)，2011（05）.

[3]殷漢卿.運(yùn)用科學(xué)探究實驗培養(yǎng)學(xué)生思維創(chuàng)新能力[J].中學(xué)物理，2008（09）.

注：本文系江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年度立項課題“以多元創(chuàng)新實驗為主體的高中物理校本課程的構(gòu)建與實踐研究”（課題編號：D/2013/02/800）階段性成果。