優(yōu)化物理演示實(shí)驗(yàn) 構(gòu)建高效課堂

萬學(xué)東

(上海市青浦區(qū)第一中學(xué)，上海 201700)

·實(shí)驗(yàn)研究·

優(yōu)化物理演示實(shí)驗(yàn) 構(gòu)建高效課堂

萬學(xué)東

(上海市青浦區(qū)第一中學(xué)，上海 201700)

當(dāng)前課程改革的一個(gè)方向是倡導(dǎo)“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的探究式教學(xué)方式，主張學(xué)生積極、主動(dòng)求知。演示實(shí)驗(yàn)是驅(qū)動(dòng)學(xué)生積極思維、達(dá)成有效教學(xué)的一種重要手段，在日常教學(xué)中，借助演示實(shí)驗(yàn)構(gòu)建高效課堂是一線教師面對的既現(xiàn)實(shí)又迫切的一個(gè)課題。基于以學(xué)定教的理念，結(jié)合平時(shí)的教學(xué)實(shí)踐，筆者對初中物理演示實(shí)驗(yàn)的有效設(shè)計(jì)從組織形式角度進(jìn)行了分類。

初中物理；演示實(shí)驗(yàn)；高效課堂

物理演示實(shí)驗(yàn)是教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容所做的演示給學(xué)生觀察的實(shí)驗(yàn)，是物理教學(xué)的重要手段，在課堂教學(xué)中具有非常重要的作用。其主要任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生在獲得直觀、感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，更深刻地理解和掌握概念與規(guī)律，同時(shí)提升學(xué)生的觀察、分析能力，也為學(xué)生正確的實(shí)驗(yàn)操作起到示范作用。

在日常教學(xué)和聽課過程中，筆者關(guān)注到一個(gè)不容忽視的現(xiàn)象：由于多種原因，部分學(xué)生漠視甚至無視演示實(shí)驗(yàn)，使其本質(zhì)上淪為“形式”。優(yōu)化演示實(shí)驗(yàn)來構(gòu)建高效物理課堂就顯得尤為迫切，筆者結(jié)合平時(shí)的教學(xué)實(shí)踐，對初中物理演示實(shí)驗(yàn)的有效設(shè)計(jì)從四個(gè)角度進(jìn)行了優(yōu)化分類。

1 不講先做

“不講先做”中的“講”是指教師的講解，此類演示實(shí)驗(yàn)適合于探究性較強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容，其作用主要有兩點(diǎn)：一是激發(fā)學(xué)生的興趣。興趣是學(xué)生主動(dòng)獲取新知的一種積極心態(tài)，是推動(dòng)學(xué)習(xí)的強(qiáng)大動(dòng)力。課堂中安排“不‘講’先做”的演示實(shí)驗(yàn)，對學(xué)生有很強(qiáng)的吸引力，極易喚起學(xué)生的興趣，使其主動(dòng)參與教學(xué)。二是適當(dāng)降低學(xué)生的思維難度。學(xué)生對物理知識(shí)的學(xué)習(xí)離不開一定的感性材料，從生活中得到的感性材料，本質(zhì)與非本質(zhì)的因素交融在一起，學(xué)生往往認(rèn)識(shí)不清、模棱兩可。設(shè)計(jì)“不‘講’先做”的實(shí)驗(yàn)，就是為了幫助學(xué)生清晰化、純化這些材料，好比給了學(xué)生一個(gè)“腳手架”，適度降低了學(xué)生的思維難度，有助于他們理解所學(xué)知識(shí)。

案例1：在新授課“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”中，筆者緊扣學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，設(shè)計(jì)了“神奇乒乓球”實(shí)驗(yàn)，把乒乓球放進(jìn)漏斗后，將漏斗轉(zhuǎn)向細(xì)口朝上，乒乓球掉了下來。

師：為什么會(huì)這樣？

生：乒乓球受重力作用。

教師繼續(xù)演示，漏斗細(xì)口朝上，將乒乓球放在漏斗中并用手指托住。

圖1

師：把手指移開,不借助于任何器材(包括水、膠帶紙等)，你能讓乒乓球“懸”在漏斗中嗎？

同學(xué)們熱烈地討論、大膽地嘗試。

生：對著漏斗的細(xì)口向上吸氣……

師：當(dāng)我們由細(xì)口用力向下吹氣，將會(huì)出現(xiàn)怎樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(如圖1)？

學(xué)生討論十分熱烈，多數(shù)猜想：乒乓球?qū)⒌粝隆Ｒ皇て鹎永耍瑢W(xué)生動(dòng)手驗(yàn)證，驚奇地發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果竟然與猜想相反！驚奇之余，他們產(chǎn)生了疑問：為什么向下吹氣卻能使得乒乓球“懸”在漏斗中呢？

案例2：在講授“電流的磁場”時(shí)，筆者設(shè)計(jì)了魔術(shù)——“聽話的小磁針”來引入新課。事先將導(dǎo)線隱藏在白紙下，用實(shí)物展臺(tái)將小磁針投影在屏幕上，現(xiàn)象是小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。

學(xué)生分析、猜測小磁針偏轉(zhuǎn)的可能原因，大部分學(xué)生認(rèn)為小磁針偏轉(zhuǎn)是受到了磁體的磁場作用。

然后筆者將白紙拿去，讓隱藏的通電導(dǎo)線露出。真相大白，全班嘩然，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性一下子被激活！同時(shí)產(chǎn)生疑惑：為什么通電導(dǎo)線能讓小磁針偏轉(zhuǎn)？

接著學(xué)生帶著問題去體驗(yàn)奧斯特實(shí)驗(yàn)，并嘗試釋疑。

上述兩個(gè)“不‘講’先做”演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，不僅符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，而且為后續(xù)引入新知做好了鋪墊，為整節(jié)課的展開營造了氛圍，更重要的是激發(fā)了學(xué)生的興趣和熱情，使得不同層次的學(xué)生得到了相應(yīng)的發(fā)展，催化了學(xué)生由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變成“我要學(xué)”的求知狀態(tài)。

2 邊講邊做

“邊講邊做”是指講解和操作同步、交叉進(jìn)行，多適合于難度較大的教學(xué)內(nèi)容。哪些環(huán)節(jié)(如實(shí)驗(yàn)原理，器材的選擇和使用方法，注意事項(xiàng)等)需要向?qū)W生講解？是精講還是略講？千萬不要孤立地看待“做”和“講”，二者只有在產(chǎn)生有機(jī)融合時(shí)，演示實(shí)驗(yàn)才能層次清晰、主次分明，有效發(fā)揮作用。不僅要“做”好，更要和“講”配合好，才能達(dá)成質(zhì)效最優(yōu)化。

案例3：在學(xué)習(xí)“滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”時(shí)，由于缺乏直接經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)學(xué)生極易遺忘通過傳統(tǒng)教法獲取的間接知識(shí)。在教改實(shí)踐中，筆者在演示實(shí)驗(yàn)的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生著重思考：摩擦力的大小能否直接測量？根據(jù)學(xué)過的二力平衡知識(shí)，學(xué)生很快認(rèn)識(shí)到：摩擦力大小無法直接測量，但可通過拉力大小轉(zhuǎn)換得到，因而實(shí)驗(yàn)中必須保證物體處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(如圖2)。學(xué)生后續(xù)采用控制變量法，結(jié)合觀察到的現(xiàn)象，輕松、自主地歸納出了相應(yīng)結(jié)論。縱觀整節(jié)課，教師的“做”貫穿始終，穿插的“講”適時(shí)、到位，課堂氛圍愉悅，學(xué)生的認(rèn)知更為理性。

圖2

“邊講邊做”之所以能提升質(zhì)效，筆者認(rèn)為主要源于兩點(diǎn)：(1) 傳統(tǒng)教法多以教師的“一言堂”為主，學(xué)生死記硬背現(xiàn)成的結(jié)論，而這些結(jié)論往往是抽象的。由于缺乏親身經(jīng)歷和體驗(yàn)，學(xué)生很難完全接受和理解。根據(jù)教育心理學(xué)理論，這種知識(shí)不具有持久性和遷移性，遺忘得很快。而“邊‘講’邊做”始終圍繞學(xué)生認(rèn)知推進(jìn)，這樣的方式既擺脫了教師一味講、學(xué)生一味聽的被動(dòng)局面，又為學(xué)生提供了充足的感性認(rèn)識(shí)材料，促成了學(xué)生的有效學(xué)習(xí)；(2) 教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引領(lǐng)者，理應(yīng)對學(xué)習(xí)主體提供必要的“講解”。“邊‘講’邊做”無形中催化了學(xué)生的有意識(shí)記和無意識(shí)記，意義識(shí)記與機(jī)械識(shí)記相互補(bǔ)充、相輔相成。“講”能為學(xué)生理解和掌握知識(shí)提供輔助，“做”能化抽象為具體，化枯燥為生動(dòng)，把要研究的問題清楚地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，給學(xué)生留下深刻印象。

同時(shí)“邊講邊做”中的“講”應(yīng)防范三個(gè)“過于”：(1) 過于省略地講。這有時(shí)會(huì)導(dǎo)致學(xué)生不知所措，步驟不明或主次不清；(2) 過于具體地講。這可能會(huì)淡化實(shí)驗(yàn)帶來的新奇，削弱學(xué)生探究問題的興趣；(3) 過于繁瑣地講。這客觀上剝奪、擠占了演示實(shí)驗(yàn)的操作機(jī)會(huì)和時(shí)間，因此教師要學(xué)會(huì)剔除低效、無效的“講”，學(xué)會(huì)在實(shí)驗(yàn)過程中挖掘?qū)W生的興奮點(diǎn)，引發(fā)學(xué)生的共鳴。

3 先講后做

“先講后做”，顧名思義就是講解在先、操作在后，適用于驗(yàn)證性的教學(xué)內(nèi)容，包括以一定知識(shí)為基礎(chǔ)來分析原理的實(shí)驗(yàn)。相比“不講先做”“邊講邊做”，“先講后做”重在引發(fā)學(xué)生運(yùn)用前面所學(xué)的知識(shí)，來解釋后面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證前面已學(xué)的概念、原理等。

案例4：在“并聯(lián)電路”新授課接近尾聲時(shí)，筆者展示了電吹風(fēng)。當(dāng)冷熱變換的風(fēng)吹在學(xué)生的臉上時(shí)，他們思維的火種一下子被點(diǎn)燃了。電吹風(fēng)中的電路元件是串聯(lián)還是并聯(lián)？如何畫出其簡化的工作電路圖？學(xué)生們或是口頭討論，或是在紙上作圖(如圖3)，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的興趣極其濃厚。這樣的“先講后做”不僅激發(fā)了學(xué)生探索新知的熱情，而且為他們理解新知提供了豐富的感性材料，更為后續(xù)學(xué)習(xí)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

圖3

需要注意的是：“先講后做”中所謂的“解釋現(xiàn)象”不是簡單、機(jī)械地將涉及的知識(shí)儲(chǔ)存到大腦中，而是某種程度上“再發(fā)現(xiàn)”知識(shí)的過程。學(xué)生用剛學(xué)到的知識(shí)去解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，就是強(qiáng)調(diào)“再發(fā)現(xiàn)”，實(shí)質(zhì)是將他人的理性認(rèn)知轉(zhuǎn)化為自己的認(rèn)識(shí)成果。教師在這過程中不是向?qū)W生奉送知識(shí)，而是引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用知識(shí)。

4 學(xué)生代做

“學(xué)生代做”是指由學(xué)生代替教師作為操作者完成演示實(shí)驗(yàn)。除了一些威脅到學(xué)生安全、健康的實(shí)驗(yàn)(比如“托里拆利實(shí)驗(yàn)”)，多數(shù)初中物理演示實(shí)驗(yàn)在條件允許的前提下適合“學(xué)生代做”。教育家杜威把學(xué)習(xí)過程看成是“做”的過程，“做”是獲得經(jīng)驗(yàn)并深刻理解知識(shí)的最佳途徑，即“從做中學(xué)”。想要學(xué)生“從做中學(xué)”，教師應(yīng)盡可能將演示實(shí)驗(yàn)交由“學(xué)生代做”，這是學(xué)生手、眼、腦等多種感官協(xié)同活動(dòng)并參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的過程。

案例5：在“大氣壓強(qiáng)”新授課引入環(huán)節(jié)，筆者嘗試將“覆杯”演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生代做實(shí)驗(yàn)。由于在動(dòng)手操作過程中紙張沒蓋嚴(yán)杯口等原因，學(xué)生不易成功完成實(shí)驗(yàn)，甚至對大氣壓強(qiáng)的客觀存在產(chǎn)生懷疑。為探求真相，他們需要再一次甚至幾次實(shí)驗(yàn)，直到成功后才會(huì)確信無疑。

改“教師演示”為“學(xué)生代做”，基于兩點(diǎn)：一是符合初中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，因?yàn)閷W(xué)生不是消極、被動(dòng)地接受外部影響，而是通過自身活動(dòng)去做出積極反應(yīng)。二是學(xué)生是實(shí)驗(yàn)的主體，遇到困難進(jìn)行自我反思、矯正，可以從失敗中悟出道理，有正反兩方面特別深刻的經(jīng)驗(yàn)感悟。

在“學(xué)生代做”實(shí)驗(yàn)中，每位學(xué)生都能參加活動(dòng)的全過程，表面上看課堂有點(diǎn)亂，但亂中求知，這個(gè)亂相比演示操作時(shí)的井然有序更有實(shí)效。“學(xué)生代做”不僅使學(xué)生學(xué)會(huì)正確的操作方法，而且激發(fā)和滿足了不同層次學(xué)生的探索欲望，培養(yǎng)了學(xué)習(xí)獨(dú)立性。

只有遵循科學(xué)規(guī)律，以學(xué)定教，精心設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，才能有效發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的重要作用，才能切實(shí)利于學(xué)生的全方位發(fā)展。孔子說過:“知之者不如好之者,好之者不如樂之者。”得益于演示實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本校“初三學(xué)生對于物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣調(diào)查”結(jié)果顯示：喜歡物理的學(xué)生人數(shù)比從60.9%提升到78.4%，不喜歡的從16.6%降至7.8%，物理成為學(xué)生最喜歡的學(xué)科之一。

伽利略說過：“科學(xué)的真理不應(yīng)該在古代圣人的蒙著灰塵的書上去找，而應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)中和以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的理論中去找。”隨著課程改革的推進(jìn)，演示實(shí)驗(yàn)的功能在構(gòu)建高效課堂過程中定會(huì)越發(fā)突顯。優(yōu)化演示實(shí)驗(yàn)的突破口還有很多，需要大家不斷探索，但必須始終遵循一點(diǎn)：一切以學(xué)生的發(fā)展和需求為出發(fā)點(diǎn)。

[1] 陸伯鴻.《上海市中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)(試行稿)》主要特點(diǎn)[J].物理教學(xué),2005,(1).

[2] 吳慶麟.教育心理學(xué):獻(xiàn)給教師的書[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2003.

[3] 陸紅.重視物理演示實(shí)驗(yàn) 構(gòu)建物理高效課堂[J].教師,2011,(28).