從伽利略開始,物理就與實(shí)驗(yàn)結(jié)下了不解之緣。在新課程改革的今天,我們物理教師很少去關(guān)注思考學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新。在傳統(tǒng)教學(xué)中我們教師只是重復(fù)教材上規(guī)定的實(shí)驗(yàn),這容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣。通過對(duì)全國(guó)高考的分析,以及對(duì)部分學(xué)校進(jìn)行的調(diào)查,反映出:雖然經(jīng)過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作,但部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰€達(dá)不到大綱的要求,尤其是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力相當(dāng)欠缺。
新課標(biāo)理念下強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過程是師生互動(dòng)、共同發(fā)展的過程,要把教師的主導(dǎo)地位重新定位,從主角轉(zhuǎn)向平等中的首席;要以學(xué)生為主體,在給學(xué)生留有較大的空間的前提下引導(dǎo)學(xué)生積極探索。特別是在物理實(shí)驗(yàn)中,我們應(yīng)把學(xué)生作為體驗(yàn)者,讓學(xué)生充分釋放探究的欲望。
相對(duì)于傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)而言,我們提出了新的學(xué)生實(shí)驗(yàn)概念,即“二次實(shí)驗(yàn)法”。二次實(shí)驗(yàn)法是指在傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,針對(duì)初次實(shí)驗(yàn)過程中所產(chǎn)生的問題進(jìn)行重新設(shè)計(jì)并完成探究實(shí)驗(yàn)的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這里的“二次”是泛指,并不是指僅進(jìn)行兩次,它更強(qiáng)調(diào)的是對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中所出現(xiàn)問題的重新探究。下面以《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)為例,談?wù)勗趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中所進(jìn)行的二次實(shí)驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐體會(huì)。
在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”學(xué)生實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生在第一次實(shí)驗(yàn)中,能模仿教師的實(shí)驗(yàn)過程,按照實(shí)驗(yàn)冊(cè)上的操作步驟來完成實(shí)驗(yàn),得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),作圖得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果后,發(fā)現(xiàn)a-F圖象的圖線均出現(xiàn)了彎曲,而不是線性關(guān)系,只有3組學(xué)生的a-F圖線發(fā)生的彎曲較?。涣碛?組學(xué)生的a-F圖線沒有經(jīng)過原點(diǎn)。于是筆者讓學(xué)生分析誤差較大的原因,反思實(shí)驗(yàn)過程,并再次設(shè)計(jì)和修正學(xué)生實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在討論后得出圖線彎曲是由于小車的質(zhì)量與所懸掛的鉤碼質(zhì)量相差不大,不滿足實(shí)驗(yàn)條件。為什么在實(shí)驗(yàn)中沒有注意這種情況,學(xué)生反思了當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)過程:一是從實(shí)驗(yàn)冊(cè)上知道了這個(gè)條件,但沒有理解其原因。認(rèn)為不會(huì)產(chǎn)生太大影響;二是對(duì)實(shí)驗(yàn)室提供的器材,就按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn),沒有思考如何解決這個(gè)問題。在修正實(shí)驗(yàn)方案時(shí),學(xué)生都要求實(shí)驗(yàn)室提供鐵塊來增大小車質(zhì)量,以減少實(shí)驗(yàn)誤差。對(duì)于a-F圖線沒有經(jīng)過原點(diǎn),使學(xué)生通過理論分析知道原因是小車所受的摩檫力沒有被平衡或平衡摩檫力時(shí)木板墊得過高,反思實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)有2組學(xué)生沒有墊木塊、有6組學(xué)生墊了木塊,但墊上木塊沒有觀察小車是否在木板上能做勻速運(yùn)動(dòng)。在學(xué)生進(jìn)行二次實(shí)驗(yàn)時(shí),均注意了上述情況,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好,均在誤差允許范圍內(nèi)。并且筆者注意到在二次實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性、主動(dòng)性、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性均比第一次好。
第一次實(shí)驗(yàn)提供給學(xué)生的是初次體驗(yàn),學(xué)生從中獲得感性的初步認(rèn)識(shí),二次實(shí)驗(yàn)就是在第一次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)反思。每一位學(xué)生的成長(zhǎng)都離不開反思。真正的反思就是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的一種行為,是學(xué)生對(duì)自身物理概念、原理與思維方式的再認(rèn)知、再創(chuàng)造的過程。二次實(shí)驗(yàn)的反思要注意以下問題
一、“設(shè)計(jì)”反思具有預(yù)見性。要在第二次實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行反思,能使下一次實(shí)驗(yàn)不成為一種簡(jiǎn)單的重復(fù),而是自覺的實(shí)踐。在以往的實(shí)驗(yàn)中,教師大多關(guān)注實(shí)驗(yàn)后的反思,忽視或不做二次實(shí)驗(yàn)前的反思,其實(shí)在第一次的實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行反思,不僅是學(xué)生對(duì)自己實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的再次查缺補(bǔ)漏、吸收和內(nèi)化的過程,更是對(duì)物理知識(shí)的深刻認(rèn)識(shí)過程,在反思的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生在重新設(shè)計(jì)第二次實(shí)驗(yàn),從而使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體。
二、“過程”反思具有應(yīng)變性。第二次實(shí)驗(yàn)通過第一次實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù);通過分析論證來看證據(jù)和猜想之間的關(guān)系能否支持假設(shè);再通過反思展開第二次實(shí)驗(yàn)。整個(gè)操作是一個(gè)比第一次實(shí)驗(yàn)更復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的過程,所以,做了充分準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),在實(shí)踐中碰到阻力,難于完成是不可避免的。這就需要學(xué)生具有較強(qiáng)的應(yīng)變能力,能及時(shí)地反思自己的實(shí)驗(yàn)操作行為,時(shí)刻關(guān)注實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)變化過程,關(guān)注所使用的方法和手段,善于捕捉實(shí)驗(yàn)中的靈感,及時(shí)調(diào)整策略,以達(dá)到最佳的實(shí)驗(yàn)效果。因此,學(xué)生之間要善于傾聽彼此的意見,及時(shí)討論彼此的困惑;其次,第二次實(shí)驗(yàn)是在動(dòng)態(tài)中生成,在動(dòng)態(tài)中發(fā)展的。教師要善于抓住契機(jī),形成一個(gè)生動(dòng)活潑的、主動(dòng)的和富有個(gè)性的學(xué)習(xí)反思活動(dòng)。
三、“后續(xù)”反思具有批判性。成功的物理實(shí)驗(yàn)不在課前,而在課后。二次實(shí)驗(yàn)是探索學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新中的一種嘗試,我們期待學(xué)生能在反思中學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。
(作者單位:河南省中牟縣第一高級(jí)中學(xué))