基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的物理實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)

■徐州市第三十一中學(xué) 朱興國

問題提出：當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)成為物理教學(xué)的主要教學(xué)形式。學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)如下問題：學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不明確、實(shí)驗(yàn)器材使用不當(dāng)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象收集困難等。這其實(shí)就是學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能不足的表現(xiàn)。所以在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中教師不僅要通過實(shí)驗(yàn)完成學(xué)科知識(shí)的教學(xué)，還要兼顧實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。現(xiàn)行的教材并沒有在實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)與訓(xùn)練方面做出明確、系統(tǒng)的劃分和設(shè)計(jì)，這就需要教師在實(shí)際的課堂教學(xué)中根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能水平，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的環(huán)節(jié)，適當(dāng)突出實(shí)驗(yàn)技能方面的內(nèi)容，以期更充分地發(fā)揮出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用。

解決方案：在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)中，具體的實(shí)驗(yàn)操作要求應(yīng)是基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)。對于學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，也需要一個(gè)依次進(jìn)階、逐級深化的教學(xué)設(shè)計(jì)。筆者將初中物理教學(xué)中一些相似相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，利用學(xué)習(xí)進(jìn)階的思想進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和實(shí)施。主要解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、器材操作和觀察與測量等三方面出現(xiàn)的問題。下面結(jié)合具體案例加以介紹：（本文所涉及教材內(nèi)容均選自蘇科版初中物理教材）

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力在諸多實(shí)驗(yàn)技能中無疑是處在核心的位置，是一種較為綜合的能力，當(dāng)然對于初中生而言也是較難的一項(xiàng)。對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)大致分為三步：

1.經(jīng)歷一定數(shù)量操作簡單、觀察方便的實(shí)驗(yàn)；

2.完成包含多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)觀察和器材操作的實(shí)驗(yàn)；

3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求結(jié)合以往的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，選擇恰當(dāng)器材。以初中教材中“熱學(xué)”實(shí)驗(yàn)為例，介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的進(jìn)階過程（見表1）。

按照教材的編寫順序，從第2 個(gè)實(shí)驗(yàn)開始就可以在前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新，以滿足新的實(shí)驗(yàn)需要。教學(xué)中教師可以通過問題引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)設(shè)計(jì)。如實(shí)驗(yàn)2：我們既要給水加熱又要測量水的溫度，只有三腳架還行不行？需要什么樣的裝置來幫忙呢？實(shí)驗(yàn)3：酒精燈的火焰的加熱范圍有限，直接加熱試管中的固體時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)一部分已經(jīng)熔化完畢，其余部分還未開始熔化的情況，怎樣才能使試管中的固體均勻受熱呢？實(shí)驗(yàn)4：觀察物體升溫時(shí)，如何控制物體吸收相同的熱量？實(shí)驗(yàn)5：怎樣才能觀察到燃料燃燒放出的熱量多少？在學(xué)生思考問題、討論解決方案的過程中會(huì)自然地與之前的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比，既是對新情況的深入思考又是對已有實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的回顧，學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)的理解逐級加深。

二、器材操作能力

學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)技能是通過一個(gè)一個(gè)的實(shí)驗(yàn)、一件一件的儀器、一項(xiàng)一項(xiàng)的要求逐步訓(xùn)練出來的。教師如果不能夠從教學(xué)的全局出發(fā)把許多看似孤立的實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來，也就很難確立一個(gè)整體的技能要求和有效實(shí)施技能培養(yǎng)的方案。初中階段，電學(xué)部分實(shí)驗(yàn)占有很大比例，對電學(xué)元件的操作是學(xué)生在生活中沒有接觸過，從基本電路連接到電表使用，需要逐步依次練習(xí)。

表1

表2

以“電學(xué)”實(shí)驗(yàn)為例：

在成人看來再簡單不過的擰螺絲動(dòng)作，對于每天只拿筆寫字的學(xué)生而言也是需要專門練習(xí)的。每節(jié)課都可以從連接電路開始，根據(jù)需要對原電路進(jìn)行改裝，既明確了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，也達(dá)到了反復(fù)練習(xí)、熟練器材操作的目的。

三、觀察記錄能力

初中物理學(xué)習(xí)注重學(xué)生對自然現(xiàn)象的觀察和分析，而觀察是分析的基礎(chǔ)。生活中的光學(xué)現(xiàn)象學(xué)生看著很熟悉，但現(xiàn)象的成因是學(xué)生無法直接觀察到的。教學(xué)中教師指導(dǎo)學(xué)生借助光線這一模型，通過作圖的方式記錄下觀察到的光學(xué)現(xiàn)象對后期分析現(xiàn)象有很好的輔助作用。在實(shí)際作圖的過程中，學(xué)生動(dòng)手畫圖的能力也是需要由易到難逐步培養(yǎng)的。

表2 為教材中所涉及光學(xué)現(xiàn)象節(jié)選：從上表中可以看出，對光學(xué)現(xiàn)象的觀察和記錄都建立在光線的模型基礎(chǔ)之上。通過實(shí)驗(yàn)1認(rèn)識(shí)光線，實(shí)驗(yàn)2初步使用光線解釋現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)3~6 能夠使用光線模型直接觀察現(xiàn)象并記錄。學(xué)生在多次作圖中不斷使用光線模型，增強(qiáng)了對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象細(xì)節(jié)的把握也養(yǎng)成了利用光線分析現(xiàn)象的習(xí)慣。

綜上所述，學(xué)習(xí)知識(shí)需要循序漸進(jìn)，實(shí)驗(yàn)技能的提升也同樣需要持續(xù)訓(xùn)練和反復(fù)思考。在整個(gè)課程大的學(xué)習(xí)進(jìn)階的過程中，實(shí)驗(yàn)技能部分的微進(jìn)階教學(xué)可以有效幫助學(xué)生跨過一個(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)科學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)科素養(yǎng)。