基于問題解決理論的開放化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)策略分析

張亞偉

(江蘇省淮安市浦東實(shí)驗(yàn)學(xué)校 223002)

所謂的“開放化實(shí)驗(yàn)室”，實(shí)際就是打破課堂實(shí)驗(yàn)和課外實(shí)驗(yàn)的界限，讓學(xué)生將探索活動(dòng)向課外延展，由此來發(fā)展物理認(rèn)知，提升探究能力.然而就物理教學(xué)而言，建設(shè)開放化實(shí)驗(yàn)室，并不是將實(shí)驗(yàn)室大門的鑰匙打開那么簡(jiǎn)單，對(duì)大多數(shù)學(xué)生而言，他們?nèi)狈ψ灾魈骄康囊庾R(shí)，因此即便是為他們創(chuàng)造了實(shí)驗(yàn)條件，他們也無法自由地展開探索和研究.為此，筆者認(rèn)為應(yīng)該將問題解決理論引入開放化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中，即教師通過對(duì)問題的有效組織，以此來驅(qū)動(dòng)學(xué)生在空余時(shí)間積極展開物理實(shí)驗(yàn)探索.

用問題解決理論來指導(dǎo)開放化實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，關(guān)鍵是設(shè)計(jì)合適的問題，對(duì)此筆者總結(jié)出問題解決理論指導(dǎo)下的開放化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)策略如下：

一、圍繞課堂教學(xué)主題來創(chuàng)設(shè)問題

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是學(xué)生物理認(rèn)知發(fā)展的主要支柱.在初中物理的課堂上，幾乎所有的學(xué)習(xí)內(nèi)容都可以與實(shí)驗(yàn)直接或間接的聯(lián)系起來.為此，教師要因勢(shì)利導(dǎo)，精心創(chuàng)設(shè)情境，以便激起學(xué)生探索和求知的欲望，同時(shí)學(xué)生的思維也將因此而被激活，他們?cè)趩栴}的引領(lǐng)下將完成對(duì)有關(guān)知識(shí)的探索.

學(xué)生本就對(duì)自然界的萬物之理充滿好奇，物理課堂如果能正好撓到了學(xué)生的癢處，學(xué)生將產(chǎn)生一種欲罷不能的探究心理.在這一背景下，教師圍繞課堂教學(xué)的主題提出問題，將學(xué)生的探究行為向課外延展，指導(dǎo)他們?cè)陂_放化實(shí)驗(yàn)室中自主搜集器材，自主完成實(shí)驗(yàn)，這樣的過程將促使學(xué)生完成對(duì)知識(shí)的深度理解和掌握.學(xué)生也將感受到物理現(xiàn)象無所不在、無時(shí)不在的玄妙.比如當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)過“聲音的產(chǎn)生和傳播”之后，教師可以向?qū)W生提出以下問題，安排他們?cè)谡n外展開實(shí)驗(yàn)探索.

(1)請(qǐng)每位學(xué)生自制“土電話”，然后和家長(zhǎng)合作看看這個(gè)“電話”能否實(shí)現(xiàn)“通話”？能將聲音傳出去多遠(yuǎn)？

(2)選用一個(gè)廣口瓶，用橡膠塞將它的瓶口封住，用一根鐵絲穿過橡膠塞，將一個(gè)鈴鐺固定在瓶中，搖晃瓶子，看看是否有聲響？準(zhǔn)備一些紙片，點(diǎn)燃之后丟到瓶子中，趁著火還沒有熄滅，將蓋子蓋上去，再來搖動(dòng)瓶子，看看聲響程度和之前相比，有無差別？請(qǐng)分析原因？

以上問題的探索有助于學(xué)生對(duì)聲音有關(guān)的規(guī)律形成更加深刻的認(rèn)識(shí)和理解.學(xué)以致用一直是我們教學(xué)的追求，教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，趁熱打鐵地設(shè)計(jì)一些問題，引導(dǎo)學(xué)生在課外自己搜集實(shí)驗(yàn)器材，開展物理實(shí)驗(yàn)，完成對(duì)物理規(guī)律的進(jìn)一步研究和分析，這樣的處理不但有助于學(xué)生知識(shí)的鞏固，也有助于學(xué)生動(dòng)手能力和思維能力的發(fā)展.

二、結(jié)合課堂上的生成性素材創(chuàng)設(shè)問題

教學(xué)實(shí)踐中，我們有著這樣的體會(huì)，學(xué)生思考和操作的機(jī)會(huì)越多，我們也將收獲更多的驚喜，而且也將得到更多的教學(xué)資源.在教學(xué)過程中，教師要積極發(fā)現(xiàn)學(xué)生中存在的問題和閃現(xiàn)的靈感，以此為生成性資源來創(chuàng)設(shè)問題，引導(dǎo)他們通過實(shí)驗(yàn)探索，提升其創(chuàng)造性解決問題的思維活力.

比如為了引導(dǎo)學(xué)生建立有關(guān)“升華與凝華”的概念認(rèn)識(shí)，我們會(huì)利用碘來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，基本操作是將少量的固態(tài)碘放在干凈的燒杯中，再在上面蓋上一塊玻璃片，然后對(duì)燒杯進(jìn)行加熱……

在課堂上演示這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生指出這樣兩個(gè)現(xiàn)象：(1)碘蒸汽有毒，實(shí)驗(yàn)過程中的外溢現(xiàn)象將污染環(huán)境，這也將影響大家的身體健康；(2)使用酒精燈對(duì)碘固體進(jìn)行加熱時(shí)，碘蒸氣產(chǎn)生的同時(shí)，碘也在發(fā)生熔化，因此我們有理由質(zhì)疑，為什么不是碘先熔化，再由液體轉(zhuǎn)化為氣態(tài)呢？

針對(duì)這些實(shí)驗(yàn)過程中的現(xiàn)象，筆者引導(dǎo)學(xué)生展開分析，并形成結(jié)論：(1)我們的實(shí)驗(yàn)在敞口燒杯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此有嚴(yán)重的碘蒸氣外溢現(xiàn)象；(2)作為一種晶體，碘的熔點(diǎn)為114℃，而酒精燈所能提供的溫度為700到800℃，所以加熱的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了碘的熔點(diǎn)，因此在產(chǎn)生碘蒸氣的同時(shí)，碘必然會(huì)發(fā)生熔化.

當(dāng)學(xué)生明確上述原因之后，我們安排學(xué)生在課后自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以完善之前實(shí)驗(yàn)中所存在的瑕疵.比如有學(xué)生就設(shè)計(jì)出“封閉式水浴加熱法”，具體操作如下：將碘固體放在燒瓶中，然后用橡膠塞將上口封住，這樣后續(xù)實(shí)驗(yàn)就不會(huì)出現(xiàn)碘蒸氣的外溢；然后將整個(gè)燒瓶放在裝有足量沸水的水槽中，這樣既可將溫度控制在100℃以下.學(xué)生按照這樣的思路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)碘受熱后產(chǎn)生大量的蒸汽，而且越來越濃，將燒瓶從沸水中拿出，也沒有看到碘熔化的現(xiàn)象，由此可以確認(rèn)碘的確是直接由固體轉(zhuǎn)化為液體.待燒瓶冷卻之后，還可以在燒瓶壁上看到很多針狀且?guī)в泄鉂傻牡饩w.

三、從教材上取材設(shè)計(jì)問題

物理教材一直都是我們實(shí)施初中物理教學(xué)的基本依據(jù)和重要載體，為了凸顯教學(xué)的基礎(chǔ)性、自主性以及連續(xù)性，我們要引導(dǎo)學(xué)生從教材中發(fā)掘問題，并引領(lǐng)學(xué)生帶著問題來閱讀教材，進(jìn)而自主展開實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)來解決問題.在這樣一系列過程中，教師要積極鼓勵(lì)學(xué)生，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行質(zhì)疑，由此幫助學(xué)生叩開思維的大門，讓學(xué)生形成一種連續(xù)化的思維，生成一種較為持久而堅(jiān)韌的內(nèi)驅(qū)力.

學(xué)生在自主閱讀教材時(shí)，會(huì)遇到很多障礙，這些障礙就是問題生成的素材，學(xué)生由此展開研究，就可以促成能力的提升和發(fā)展.比如學(xué)生在學(xué)習(xí)電路時(shí)，他們通過閱讀教材能夠?qū)﹄娐愤B接、電表接法以及電路設(shè)計(jì)，產(chǎn)生濃厚的興趣，但是僅止于閱讀教材卻很難形成直觀而形象化的認(rèn)知，為此我們應(yīng)該安排學(xué)生自主走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，展開實(shí)驗(yàn)探索.

比如在學(xué)生學(xué)習(xí)過歐姆定律之后，他們結(jié)合教材的閱讀發(fā)現(xiàn)這正是一種測(cè)定電阻的方法，為此他們自主設(shè)計(jì)出如圖所示的電路圖.從理論角度來講，這些電路圖都可以完成電阻測(cè)定，但是事實(shí)真的如此嗎？這就需要學(xué)生自己通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證.此外，學(xué)生的思維是不可以限制的，教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，有的學(xué)生說可以用電壓表和電阻箱等裝置搭配使用，亦可完成電阻測(cè)定，對(duì)于類似的做法，教師也要慷慨地予以鼓勵(lì)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際操作中予以探索.

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