“生命課堂”視角下優化實驗呈現方式的策略*

周金中

(鎮海中學 浙江 寧波 315200)

受傳統傳授式教學習慣的影響，當前的高中課堂中物理實驗呈現方式的現狀不樂觀.從實驗的課堂功能來看，實驗呈現方式幾乎都是僵化的“陳述式”[1]，相當一部分實驗呈現都是教師講，學生聽；教師做，學生看；教師總結結論，學生記結論，使得實驗變成獨立于教學內容的“新任務”.從課程觀角度來看，實驗呈現方式幾乎都是如同作報告般的“學術化”呈現，相當部分實驗呈現都是“知識”為本位，教師與學生成為純粹課程的傳遞者與吸收者，忽視基于實驗課程的生成性，忽略了教師與學生的構建與創造.從教學論角度來看，實驗呈現方式單一、封閉，相當部分的實驗呈現只是某個教學環節的“調味品”，限制了課堂教學問題探究的形式，不利于師生因地制宜、因材施教地創新教學模式和教學活動.

在教學實踐和研究中發現,“生命課堂”理念是當前物理課程改革的優秀成果之一.“生命課堂”的顯著特點是課堂內涵的人本性，課堂形式的發展性和課堂本質的高效性[2].而且，“生命課堂”視角下優化實驗呈現方式能有效提升實驗的教育教學效益.

下面以人教版《物理·選修3-1》“靜電場”第一節“電荷及其守恒定律”課堂教學中的系列演示實驗為例，就有關 “生命課堂”視角下優化實驗呈現方式的策略與同行共同探討.

1 基于認知與心理的融合關注呈現方式的人本性

1.1 策略分析

“生命課堂”核心理念是以人為本，而人本主義的學習理論以羅杰斯的“以學習者為中心”的學說為代表.該理論強調，學習者感覺到學習內容與自己的目的有關時，意義學習發生，而大多數意義學習是在做中學的.在意義學習過程中，主體(學生)表現為學習者認識結構中已有的適當概念，客體(教學目標)表現為要學習的新知識，知識的獲得就是主、客體在不斷相互作用的過程中積極構建意義的過程.這是一個動態過程，是新知識在認識結構中構建同化的過程.

實驗呈現過程，就是要努力創造新舊認知同化和順應的物理實驗情境，充分把握高中生心理特點，融合實驗的認知目標和學生的心理需求，從而達到激發學生學習興趣、學習潛能和創新意識的效果.

1.2 優化案例——塑料管吸引易拉罐

圖1 實驗器材

實驗目的：引入感應起電.

實驗器材：塑料袋，PVC電工套管，汽水或可樂的易拉罐，如圖1所示.

原理：摩擦的套管帶電，靠近金屬易拉罐時，易拉罐兩端出現異號電荷,且靠近套管端電荷與帶電套管之間的吸引力比遠離套管端電荷與帶電套管之間的排斥力大，所以，帶電套管會吸引易拉罐滾動.

原呈現方式：把易拉罐放在較為光滑的地板上或者桌面上.用塑料袋摩擦套管，其后當套管接近易拉罐時，易拉罐會滾動.

優化呈現方式：把易拉罐放在較光滑的地板上或桌面上.用套管接近易拉罐，易拉罐不動.其后用塑料袋摩擦的套管接近易拉罐時，易拉罐會滾動.

1.3 優化評析

這里暫不討論這個實驗在原來實驗(絲綢摩擦過的玻璃棒靠近驗電器)上的改進更符合學生認知、心理的問題，只是想說說這里的“原呈現方式”與“優化呈現方式”的變化.改進后的實驗只是比原來的多了一步——“未帶電前的靠近”， 但是，就是這一步“優化策略”,聯系了學生關于萬有引力的原認知，為后面帶電后吸引易拉罐的感應起電現象埋下了“啟迪思考”的心理“包袱”.認知與心理的融合就在這里，優化的人本性體現就在這里.

2 基于演示與探究的融合突出呈現方式的發展性

2.1 策略分析

課堂探究最顯著的表現是動態發展.“探究學習”的理論源泉在于布魯納的發現學習理論.布魯納認為,為了使學生更好地學習，提供信息是必要的，但是掌握這些信息本身并不是學習的目的，學習應該超越所給的信息.學生的心智發展主要是遵循自己特有的認知程序，教學是要幫助學生智慧或認知的生長.那么，演示也不應該局限于某個環節，不應該是單線的信息呈現，也應該隨著探究的節拍起伏、生長、發展.

實驗呈現就必須重視學生對實驗信息的獲取、選擇、分析、判斷和運用能力，呈現的過程中激勵學生積極探究實驗的目的、原理、步驟，力求在觀察與思考實驗現象的過程中有所發現，能夠形成發展性的實驗演示，從而緊密服務動態教學探究.在“靜電實驗”中，現以演示與探究時改進的實驗為例.

2.2 優化案例——枕形導體的“前世今生”

實驗目的：研究感應起電特點.

實驗器材：絲綢,玻璃棒,驗電器2個,枕形導體2個,靜電計2個.

原理：帶正電玻璃棒C靠近枕形導體A端，A端感應出負電荷,B端感應出正電荷，兩端錫箔張開.分開A,B，取走C后，A和B分別帶等量的負、正電荷，兩錫箔保持張開.當A,B靠攏后電荷中和，兩錫箔閉合.

原呈現方式：按照教材實驗裝置(圖2)，帶正電的玻璃棒靠近枕形導體A端時，A和B端下的錫箔張開.此時，移開B枕形導體，撤走玻璃棒，A,B錫箔依然張開.其后，將A,B枕形導體靠攏，A,B端錫箔閉合.

圖2

圖3 圖4

優化呈現方式：利用圖3裝置，帶正電的玻璃棒靠近枕形導體A端，讓學生分析A,B的帶電情況.為了驗證分析，引導學生用圖4實驗(可顯示帶電情況).學生將圖3實驗裝置進行改進，如圖2，可定性表示兩端的帶電量，繼續引導(錫箔不一樣，張角不具備可比性)學生改進實驗裝置如圖5所示，最后才演示實驗.

圖5

2.3 優化評析

探究教學中，常常要花大力氣改進實驗，目的或是提高實驗現象的可視度,或是提高實驗現象的“含金量”(問題空間)，但是我們總是習慣于把改進的相對“完美”的作品直接呈現給學生.呈現結果后，除了短暫的輝煌現象帶給學生“刺激”與“感慨”外，探究的價值大打折扣.這里，從分析演示教材實驗出發，提供驗電器相關信息，引導學生主動“改進”當前實驗.最后，不僅讓學生看到了令人驚喜的“現象”，還使其領略了探究現象背后本質的成就感.突出了發展性的實驗呈現方式，才能真正發揮演示與探究融合的魅力，才能發展學生的創造潛能.

3 基于現象與本質的融合促進呈現方式的高效性

3.1 策略分析

從哲學的層面上來說，現象和本質可以互為轉化，從教學層面上來看，兩者分別對應著過程與結論，可見兩者都不可缺失.任何物理實驗現象的背后總是有相應的物理規律，物理實驗教學就是要打開現象與本質之間的通道，透過現象看到本質，并且在“看”的過程中提升思維、能力等甚至比“本質”更重要的科學素養.實驗中，唯有從各個層面、各個角度去看才能看透現象，也唯有把呈現的每一步都與學生的認知(物理規律)、思維(科學思維方法)、能力(觀察、分析、推理)等本質目標對應才能實現呈現方式的高效性.還是以 “靜電實驗”中的兩個實驗為例，說明如何優化呈現方式有效促進逆向思維能力和科學觀察能力的培養.

3.2 優化案例

案例1： “回馬槍” 驗證摩擦起電本質.

實驗目的：驗證摩擦起電的本質是得失電子.

實驗器材：絲綢，玻璃棒，驗電器,如圖6所示.

圖6 實驗器材

原理： 絲綢摩擦過的玻璃棒，絲綢得到電子帶負電，然后，接觸帶正電的驗電器，電荷中和.

原呈現方式： 絲綢摩擦過的玻璃棒接觸驗電器，驗電器金屬箔帶正電張開.

優化呈現方式： 在原方式后增加一個步驟，即“隨意”把摩擦過的絲綢放在驗電器上，驗電器金屬箔閉合.實驗過程中實驗者需要帶上絕緣手套.

案例2:兩次不同的“張開”.

實驗目的：從摩擦起電到感應起電的教學過渡.

實驗器材：絲綢,玻璃棒,驗電器.

原理：絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，靠近驗電器，驗電器感應出負電(金屬箔張開)，接觸后驗電器帶正電(金屬箔再次張開).

原呈現方式：提醒學生仔細觀察，絲綢摩擦過的玻璃棒慢慢靠近驗電器，金屬箔張開，當玻璃棒接觸驗電器后，金屬箔“閉合”又張開.

優化呈現方式：提醒學生仔細觀察，絲綢摩擦過的玻璃棒快速接觸驗電器，問學生看到什么現象.預設學生只看到最終結果——金屬箔張開.慢慢重復剛才實驗，請學生陳述看到的現象(預設學生看到有兩次張開過程).如果還是沒有看到，通過攝像頭錄像然后慢放，讓學生表述看到的現象.

3.3 優化評析

案例1中看似“隨機”的“回馬槍”卻是直擊要害.學生會心里追問驗電器箔片“自己”閉合的原因——絲綢帶何種電荷?驗電器帶何種電荷?學生會反思看到過的現象——絲綢與玻璃棒摩擦過,玻璃棒與驗電器接觸過,絲綢與驗電器接觸過,學生會很快認同現象后的本質——摩擦起電本質是電子得失，而在這個過程中也實踐了“逆向思維”方法.

教師總是要求學生認真觀察，但是有沒有反思過有必要在哪些環節著力培養學生的實驗觀察能力.實驗心理學家赤瑞特拉(Treicher)做過兩個著名的心理實驗，在關于人類獲取信息的來源中證實,人類獲取的信息83%來自視覺,11%來自聽覺.在關于知識保持、記憶持久性的實驗中,人們一般能記住聽到內容的30%,記住交流過程中自己所說內容的70%.案例2中，通過優化不僅實踐了“實驗觀察能力”的培養，看到了現象背后的感應起電規律，還幫助學生記住重要的物理現象，過程中實現了呈現方式的高效性.

4 優化實驗呈現方式的實踐反思

“生命課堂”視角下,優化實驗呈現方式的策略讓傳統物理實驗呈現有新的積極變化.關注實驗呈現方式的人本性，使得實驗更多從學術到生活——實驗呈現方式符合以學生發展為中心的物理課程觀[3]，拉近了物理與社會生活實際的聯系，最大程度尊重學生的個性差異和心理感受.突出實驗呈現方式的發展性，使得實驗更多從現象到思維——實驗呈現方式順應問題探究的需求，為問題教學打開更加廣闊的問題空間，為學生發展創造更多的機會.促進呈現方式的高效性，使得實驗更多從演示到探究——實驗呈現方式直指教學目標，讓每一步操作都能幫助學生對物理規律的理解.

更多教學實踐表明,“生命課堂”視角下優化實驗呈現方式的策略使得實驗更多關注學生的發展,更好地發揮實驗的功能，更深層激勵師生的潛能，從根本上提升教學活動中師生的生命質量.

參考文獻

1 梁旭.認知物理教學研究.杭州：浙江教育出版社，2011.12～13

2 周金中.構建高中物理“生命課堂”的實踐研究.教學月刊，2012(10)

3 蓋立春.化學實驗呈現方式的含義、類型和功能.化學教育，2008(1)