“先行組織者”策略在實驗專題復習課中的應用

紀文杰

摘 要：物理實驗專題復習課難上，這是一線教師的共識.“先行組織者”是先于學習任務本身呈現的一種引導性材料，是為新的學習任務提供概念上的固定點.“先行組織者”策略在實驗專題復習課的運用，有助于學生認知結構的建構，加深對知識的理解與應用，提高實驗復習的有效性與實踐性.

關鍵詞：高中物理；先行組織者；實驗專題復習

美國教育心理學家奧蘇貝爾（David Ausubel）在其著名的《認知同化論》中提出，學生能否習得新信息，主要取決于他們認知結構中的已有概念，意義學習就是通過新信息與學生已有概念的相互作用才發生的.而建立新舊知識聯系，防止干擾的最有效的策略即“先行組織者”[1] .所謂“先行組織者”，它是先于學習任務本身呈現的一種引導性材料，它要比學習任務本身具有更高的抽象、概念和綜合水平，并且能清晰地與認知結構中原有概念和新的學習任務關聯.設計“組織者”的目的，是為新的學習任務提供概念上的固定點，增加新舊知識之間的可辨別性，以促進類屬性的學習.

通過檢索發現，“先行組織者”策略大多數是用于學科概念教學，而運用于實驗專題復習課教學研究的很少.本文希望通過 “先行組織者”策略在實驗專題復習課的應用，能在同行中起個拋磚引玉的效果，共同打造高效的實驗專題復習課.

一、高三實驗專題復習課的特點

實驗專題復習課難上，這是一線教師經常發出的感嘆.首先，對學生來說，實驗內容已經熟悉，復習過程不再像剛開始做實驗時那樣充滿挑戰與樂趣，學生學習的積極性不高.其次，高三復習階段時間緊、任務重，很難有充足的時間讓學生走進實驗室進行具體操作與探究.最后，實驗專題復習課教學設計有待于進一步優化.目前，用講實驗題的方式代替實驗復習比較常見，導致學生實驗設計思維僵化，解決問題與分析問題能力欠缺.

因此，在高三實驗專題復習課教學設計上，教師一要回歸課本，讓學生從最基本的實驗原理、實驗器材入手，領悟教材編寫意圖，掌握實驗思想與實驗方法.二要對實驗內容進行再設計、再創造. 教師要創造更多的機會讓學生在自主學習、自主設計中優化自己的知識結構.三要回歸實驗本真.讓學生走進實驗室，在動手、動腦中提高分析問題、解決問題的能力.

二、“先行組織者”策略在實驗專題復習課中的應用

人教版高中物理必修1安排了“探究速度隨時間的變化規律”實驗，希望通過探究小車在重物牽引下運動的速度隨時間變化的規律，讓學生經歷科學探究過程.實驗的重點是測量小車的速度，并做出小車運動的圖象，初步分析小車速度隨時間變化的規律[2].要讓學生體驗從實驗研究中獲取數據、做出圖象、分析圖象、尋找規律的科學思維方法.

（一）教學目標定位

（1）正確使用打點計時器；（2）會利用紙帶求勻變速直線運動的瞬時速度、加速度；（3）通過實驗探究，體驗如何從實驗研究中獲取數據，并學會利用圖象處理實驗數據的科學方法.

（二）教學實施過程

1. 讓學生走進實驗室 激活學生的認知結構

物理學是一門以實驗為基礎的精密的測量科學.實驗需要收集數據并對數據進行分析論證，這就要求學生掌握儀器使用規范，正確地組裝與操作儀器；知道儀器的測量范圍和最小分度值，準確地讀數等.2015年版《江蘇省普通高中學業水平考試（考試說明）》要求高中物理實驗教學需要學生掌握基本的儀器有：刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花計時器或電磁打點計時器、彈簧測力計、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻器、溫度計（選修3-3）等，傳統的實驗專題復習課教學有的教師對基本儀器的使用一筆帶過，有的教師講解枯燥的儀器理論知識.實際上，即使到了高三實驗復習階段，學生對基本儀器也沒有多少機會親自操作，有些儀器（例如氣墊導軌與光電門等）有的學生之前就沒有接觸過.試想，學生如果對儀器是什么樣子都不知道，上課時能有多大的學習興趣？因此，在實驗專題復習課教學時，應將基本儀器和有可能用到的儀器作為先行組織者，讓學生進入實驗室親自動手操作，在操作中了解基本儀器的用途、結構和測量原理、安全操作方法和正確讀數方法；在動手操作中學會發現問題、分析問題與解決問題的能力，提高實驗技能.

例如，對于本實驗所涉及的基本儀器，教師在教學中可設置如下問題：（1）電火花計時器與電磁計時器的構造如何？有何異同？誰的精確度高？（2）氣墊導軌的工作原理是什么？是如何來測量物體的速度的？（3）在用刻度尺讀取位移時，要注意哪些問題？

2. 再現實驗過程 增強學生認知結構的穩定性和清晰性

“知之者，不如好之者；好之者，不如樂之者.”學生只有對所學知識感興趣，才會愛學，樂學.在高三物理實驗復習中，教師總認為學生已經做過實驗，為了節省時間，用講實驗題代替學生實驗. 通常從實驗目的、實驗原理、儀器、操作步驟到注意事項講得面面俱到，而學生在課堂上的表現卻漫不經心，沒有激情，目標達成自然就成了一句空話.比如實驗條件、操作中的注意事項等，做過實驗的人能夠把它牢記在心，而沒有真做過實驗的人，既使把知識點整理成條條框框，強加記憶，但也會很快忘記. 因此，在實驗專題復習課教學中同樣也要重視學生的情感、態度、價值觀的教育功能.為了增強教學的有效性與針對性，教師應以學生為中心，放手讓學生去做實驗. 課本讓學生看、實驗讓學生做、思路讓學生想、疑難讓學生議、錯誤讓學生析，最大限度地調動學生自主學習的積極性與主動性[3]. 具體做法如下.

每個實驗復習時事先準備好充足的實驗器材（有做實驗所需的，有的實驗不需要），然后在課堂上請兩位同學上臺展示，展示過程中要說出實驗目的、原理、步驟、器材、數據處理、注意事項等，并要解釋為什么要這樣做以及這樣做的好處. 整個過程中其他同學隨時可以進行補充與質疑. 教師在課堂中要起到主導作用，當同學們遇到疑難、困惑，一時又難以解決的問題時進行釋疑. 在本實驗操作過程中，兩位同學以圖1的裝置來進行實驗，在全體同學的幫助下，不僅準確說出實驗目的、原理、步驟，還能總結出完成本實驗應注意的事項.

（1）平行：紙帶、細繩要和長木板平行；（2）靠近：釋放小車前，應使小車停在靠近打點計時器的位置；（3）一先一后：實驗時應先接通電源，后釋放小車；實驗后，先斷開電源，后取下紙帶；（4）防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞；（5）紙帶選取：選擇一條點跡清晰的紙帶，舍棄點密集部分，適當選取計數點.

接著，教師引導各個學習小組在小組長的帶領下完成本實驗（至少操作三次），要設計表格記錄實驗數據，并對實驗數據進行處理，做出v-t圖象，并分析圖象得出實驗結論.（本實驗大概需要二十分鐘，各個學習小組的成果通過投影與全班同學分享）

3. 以本實驗為腳手架 拓寬學生的認知結構

一堂有效的課，必須將當堂內容聯系學生過去的學習經驗與背景，以此作為新教學的生長點，并為學習者提供先行組織者.目前高考中的物理實驗試題，很少考查與課本實驗一模一樣的問題，但都是源于教材并且高于教材. 對于這些實驗題，大多數學生解題時無從下手，最主要的原因是沒有真正理解教材中的實驗思想與原理有關.這就要求我們在實驗專題復習時仍然要將精力放在課本上的實驗，對于大綱規定的實驗，在復習中要認真體會每個實驗原理和設計意圖，要著重去思考這些實驗有哪些可以拓展延伸的地方，為學生自主學習整合知識奠定基礎.學生要用已經掌握的基本的實驗知識來分析問題，并自主學習整合知識，提升自己的實驗能力，不能滿足于“知其然”，而必須“知其所以然”.

例如，在“探究速度隨時間的變化規律”的實驗教學過程中，可以以本實驗為背景，通過改變實驗條件、實驗儀器來設置問題.

視角1：從速度測量的視角對實驗器材進行改進

（1）鉤碼帶動小車做加速運動時，因受摩擦等各方面的影響，致使小車加速度不恒定.為了保證小車真正做勻加速直線運動，同時，也為了實驗操作方便，可以用氣墊導軌替代長木板；（2）為了避免由于電源頻率不穩定，造成相鄰兩點間的時間間隔不完全相等，可以用頻閃照相或光電計時替代打點計時器.