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中學(xué)實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)，沖擊學(xué)生探究思維方式
中學(xué)實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)，沖擊學(xué)生探究思維方式文/唐曉挺
摘 要：物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，中學(xué)的大多數(shù)物理實(shí)驗(yàn)總能找到其"原型",建立實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)能解決中學(xué)物理教學(xué)的很多問題，介紹了這種方式的教學(xué)思路和實(shí)踐教學(xué)片段，闡述了這種方式的價值所在。
關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)；原型；探究；價值
物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，是中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重要手段，
2011年修訂的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（正式稿）融入了"科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)"這一學(xué)習(xí)方式，認(rèn)為通過學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)時的相似過程，才能夠領(lǐng)悟物理學(xué)的探究方法和發(fā)展能力，才算真正學(xué)習(xí)了物理和學(xué)會了物理。其實(shí)這里所指的"科學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)"可以認(rèn)為是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的"原型",物理實(shí)驗(yàn)"原型"對中學(xué)物理教學(xué)影響的研究理論較少，本文從中學(xué)物理教學(xué)角度分析了實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)對于學(xué)生探究思維方式及實(shí)現(xiàn)探究目標(biāo)的影響。
一、實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)的解析
1.實(shí)驗(yàn)"原型"
廣義：原來的實(shí)驗(yàn)。
狹義：對于中學(xué)物理教學(xué)來說，物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)不是憑空設(shè)計
的，總有這樣或那樣的"原型".物理實(shí)驗(yàn)"原型"有三類：（1）物理學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)；（2）生產(chǎn)生活中的物理現(xiàn)象的事實(shí)；（3）科學(xué)技術(shù)應(yīng)用活動中的物理現(xiàn)象的事實(shí)。
2.物理實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)
在中學(xué)物理教學(xué)中利用實(shí)驗(yàn)"原型"的特點(diǎn)，融合探究的基本要素，給學(xué)生創(chuàng)造一個基本的探究環(huán)境，使學(xué)生主動獲取物理知識，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。
3.教學(xué)思路
在中學(xué)物理探究教學(xué)中，常用物理實(shí)驗(yàn)"原型"引出所需探究的問題，然后脫離"原型"進(jìn)行設(shè)計探究實(shí)驗(yàn)，而物理實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)則充分發(fā)揮"原型"的作用，借鑒或改造實(shí)驗(yàn)"原型"來進(jìn)行探究活動，并形成一個循環(huán)和提升的教學(xué)過程，具體的流程如下：
實(shí)驗(yàn)原型→物理問題→利用或改造"原型"→科學(xué)探究→達(dá)成共識→價值體現(xiàn)。
（"價值體現(xiàn)"通過"理解、解釋、糾正"回到"實(shí)驗(yàn)原型";"價值體現(xiàn)"也可以通過"拓展"進(jìn)行"應(yīng)用、交流、解釋其他物理現(xiàn)象"）
二、實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)實(shí)踐探索
以中學(xué)物理"平面鏡成像特點(diǎn)探究"為例：
1.實(shí)驗(yàn)"原型"
照鏡子，學(xué)生希望在鏡子后面找到另一個自己，用手放到鏡子后面摸，結(jié)果是什么也沒有；為了清晰地看到臉上的細(xì)節(jié)，總是讓鏡子靠近面孔，認(rèn)為這樣可以使鏡中的臉更大一些，當(dāng)臉靠近鏡子時，也感覺自己的臉大了一些；從觀察結(jié)果來看，似乎當(dāng)逐漸遠(yuǎn)離鏡子時，鏡子中的"我"也在遠(yuǎn)離鏡子。
2.物理問題
在該"原型"中有三個問題：結(jié)果是什么也沒有（虛像）？認(rèn)為這樣可以使鏡中的臉更大一些（像與物的大小關(guān)系）？鏡子中的"我"也在遠(yuǎn)離鏡子（像與物到平面鏡的距離關(guān)系）？
3.利用或改造原型
如果把生活中照鏡子的"原型"搬到課堂探究教學(xué)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究是不能成功的，學(xué)生在設(shè)計探究平面鏡成像特點(diǎn)時，可以借鑒和改造實(shí)驗(yàn)"原型".
探究的關(guān)鍵：解決像和原物的尺寸問題，由于平面鏡成像總是成虛像，(adivasplayground.com)沒有辦法用光屏顯示，確定像的位置是首要任務(wù)。
借鑒："原型"中的像在鏡子的后面，物的大小、物到鏡子的距離很容易測。
改造："原型"中用手在鏡子后面摸時，手是看不見的，生活中的透明玻璃也能成像，手放在后面既能看到像又能看到手，用與物等大的替代物放在玻璃的另一側(cè)可以確切地找到像的位置（如圖）。
4.科學(xué)探究
根據(jù)改造的實(shí)驗(yàn)思路，對像與物的大小關(guān)系、像與物到平面鏡的距離關(guān)系、虛像分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。
5.達(dá)成共識
像與物等大、像與物到平面鏡的距離相等、虛像。
6.提升價值
理解：平面鏡成像的三個特點(diǎn)。
解釋："結(jié)果是什么也沒有""鏡子中的‘我’也在遠(yuǎn)離鏡子".
糾正："認(rèn)為這樣可以使鏡中的臉更大一些".
交流：實(shí)驗(yàn)"原型"怎么會有錯覺——以后學(xué)的知識可以解釋（眼睛、照相機(jī)）。
三、價值透析
中學(xué)物理教學(xué)離不開探究實(shí)驗(yàn)，每一個中學(xué)物理探究實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在價值體現(xiàn)于讓學(xué)生知道它是根據(jù)什么設(shè)計的，它是基于什么考慮設(shè)計的，它能得出什么結(jié)論，它對你有什么啟發(fā)。外在價值在于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力提高和學(xué)會了學(xué)習(xí)。物理實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)目的在于學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)"原型"讓探究實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在和外在價值得以體現(xiàn)和升華。
1.實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)，逆轉(zhuǎn)學(xué)生探究思維
（1）實(shí)驗(yàn)"原型"不全是真理，敢于質(zhì)疑
美國科學(xué)促進(jìn)會對于科學(xué)本質(zhì)的闡述中有一條：科學(xué)理論是變化的。在科學(xué)界，不管理論新舊，總是不斷地對其進(jìn)行驗(yàn)證、修改，有時還會拋棄�，F(xiàn)階段的中學(xué)物理探究教學(xué)缺少對于學(xué)生質(zhì)疑生活現(xiàn)象和科學(xué)理論的意識培養(yǎng)，缺乏探究對于學(xué)生的啟發(fā)，因?yàn)閷W(xué)生在探究活動中經(jīng)常順境發(fā)展，正向思維。在實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)實(shí)踐探索中，學(xué)生最后糾正了自己十幾年的生活錯覺，感性認(rèn)識與探究結(jié)果不相符，對于學(xué)生的思維是一次震撼，逆轉(zhuǎn)了學(xué)生的正常探究思維。
當(dāng)然在探究教學(xué)的一般步驟中有"提出問題、猜想假設(shè)",也會有錯誤的猜想假設(shè)，但這種錯誤的糾正對于學(xué)生來說浮于表面，學(xué)生會認(rèn)為猜想不一定是正確的，也就是說這種探究還是屬于"順
境",不觸及思維方式的改變。這樣使得學(xué)生引起認(rèn)知沖突，在體驗(yàn)科學(xué)探究和知道物理規(guī)律的同時，理解科學(xué)本質(zhì)，提高學(xué)生辨別真理的能力。
（2）實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計可以借鑒和改造實(shí)驗(yàn)"原型"
實(shí)驗(yàn)"原型"具有權(quán)威性和可塑性，實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)是借鑒和改造實(shí)驗(yàn)"原型"來進(jìn)行科學(xué)探究，讓學(xué)生明白中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)探究不全是教師給出器材、學(xué)生利用器材設(shè)計實(shí)驗(yàn)，可以改變一般的探究實(shí)驗(yàn)方式。如果在上面的"教學(xué)實(shí)踐探索"中，脫離實(shí)驗(yàn)"原型"而另起爐灶進(jìn)行探究，那就是一大損失，利用和改造了"照鏡子"原型，學(xué)生可以知道它是根據(jù)什么設(shè)計的，它是基于什么考慮設(shè)計的，并且在借鑒和改造過程中鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。
實(shí)驗(yàn)"原型"有三種類型，都可以借鑒和改造，特別是"物理學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)"的改造對于學(xué)生探究思維的沖擊是巨大的。例如，中學(xué)物理知識中的"探究分子間有空隙"的"原型"是18世紀(jì)，物理學(xué)家攝爾修斯（Anders Celsius）將水和硫酸混合后，發(fā)現(xiàn)混合物的體積減小了的實(shí)驗(yàn)。但實(shí)驗(yàn)具有危險性，學(xué)生借鑒"原型"水和硫酸混合，根據(jù)水（H2O）、硫酸（H2SO4）、酒精（C2H5OH）等都是極性分子。水和硫酸、水和酒精混合后，氫鍵較強(qiáng)，因此，分子鑲嵌，體積減小。把實(shí)驗(yàn)改造成水和酒精混合體積減小的探究實(shí)驗(yàn)，解決了實(shí)驗(yàn)的危險性，現(xiàn)象也比較明顯，學(xué)生學(xué)習(xí)動力和積極性可以大大提高。
2.實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)，完善學(xué)生探究目標(biāo)
中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)探究的目標(biāo)是：讓學(xué)生通過探究體驗(yàn)科學(xué)家研究科學(xué)問題的過程（從感性認(rèn)識發(fā)展到理性認(rèn)識），知道物理規(guī)律，發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識，運(yùn)用物理規(guī)律解釋現(xiàn)象，提高學(xué)生交流合作的水平。探究的一般步驟是根據(jù)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)并提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論、交流討論，各個步驟都有各自的探究目標(biāo)，從實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)的教學(xué)思路看，是和探究一般步驟吻合的，它開始的引入實(shí)驗(yàn)"原型"和最后形成的循環(huán)和提升環(huán)節(jié)，更加完善了探究的目標(biāo)。
實(shí)驗(yàn)"原型"式教學(xué)實(shí)踐探索中，學(xué)生認(rèn)識實(shí)驗(yàn)"原型",達(dá)到先感性認(rèn)識后理性認(rèn)識、可以提出有效問題的目標(biāo)；學(xué)生借鑒和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)"原型",達(dá)到了探究的會動腦、會動手和會創(chuàng)新的目標(biāo)；學(xué)生達(dá)成共識，達(dá)到了會分析和會總結(jié)的目標(biāo)；學(xué)生解釋"原型"、交流討論相關(guān)問題，達(dá)到了會解釋、會交流、會合作和會聯(lián)想的目標(biāo)。
中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)"原型"對教學(xué)的影響當(dāng)然不止以上所闡述的這些內(nèi)容，需要物理教學(xué)專家和我們中學(xué)物理教師不斷研究，深入挖掘中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)"原型",把最原汁原味的實(shí)驗(yàn)擺在學(xué)生面前，結(jié)合探究的實(shí)驗(yàn)方法，讓學(xué)生可以還原，可以創(chuàng)新，可以改進(jìn)，更可以糾錯，這才是真正的物理課堂！
參考文獻(xiàn)：
[1]母小勇。物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)的"原型"及設(shè)計原理[J].物理教師，2010（04）。
[2]美國科學(xué)促進(jìn)會。面向全體美國人的科學(xué)[M].中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會，譯。科學(xué)普及出版社，2001（22）。
（作者單位 江蘇省太倉市沙溪第一中學(xué)）
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