張新華

(浙江省天臺(tái)中學(xué) 浙江 臺(tái)州 317200)

隨著新課程改革的深入，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)得到飛快發(fā)展.實(shí)驗(yàn)教學(xué)由過去的封閉型向開放型轉(zhuǎn)變，由驗(yàn)證式向探究式轉(zhuǎn)變.新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)教師提出更高的要求.實(shí)驗(yàn)教學(xué)在全面提高學(xué)生素質(zhì)中的地位更加突出，它既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，還能提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)[1].但是有些學(xué)生甚至有些教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的輕視卻與素質(zhì)教育背道而馳，重理論、輕實(shí)驗(yàn)的舊式教育思想已經(jīng)嚴(yán)重制約了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng).反思過去的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，高中物理教師應(yīng)該進(jìn)行怎樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)呢？筆者結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，構(gòu)建了“協(xié)作探究型合作學(xué)習(xí)模式” 的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，供讀者參考.

1 “協(xié)作探究型合作學(xué)習(xí)模式” 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的提出

探究學(xué)習(xí)打破了學(xué)科本位思想，注重體驗(yàn)科學(xué)研究過程，了解科學(xué)研究方法，強(qiáng)調(diào)在探究過程中繼續(xù)學(xué)習(xí)基本的知識(shí)與技能，過程與結(jié)果并重.此外，探究學(xué)習(xí)還注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，實(shí)施情感和態(tài)度教育.該模式由協(xié)作型合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)整合而成，適用于現(xiàn)在所提倡的探究教學(xué).

協(xié)作探究型合作模式一般用于具有一定難度和綜合性或貼近生活實(shí)際的問題.這些問題往往易于激發(fā)學(xué)生的探究興趣.例如，通過對(duì)不倒翁等玩具的觀察、分析，探究影響物體穩(wěn)度的因素；探究單擺的周期公式等.所需時(shí)間可以是一節(jié)課中的某一片段，也可能是從布置任務(wù)到形成結(jié)論的幾天時(shí)間，具體視任務(wù)的難度而定.

小組的學(xué)習(xí)資源可以來自教師，但更主要的是來自于學(xué)生的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)或自行搜集的一些材料.組內(nèi)學(xué)生之間、師生之間可以通過交換使學(xué)習(xí)資源共享，這種共享也可以擴(kuò)展到小組之間.

協(xié)作探究型合作學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生的復(fù)雜任務(wù)分工和成果匯總歸納的能力提出了更高要求，即要求學(xué)生能將自己提出的假設(shè)匯總、分類；制定合作研究方案；合理分工；完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或資料的收集；匯總實(shí)驗(yàn)結(jié)果并分析，得出結(jié)論.在情感和態(tài)度上則要求學(xué)生能夠彼此尊重，互相理解，正確對(duì)待不同意見；具有熱情、自信、謙虛、謹(jǐn)慎、精益求精的科學(xué)態(tài)度和客觀公正、尊重事實(shí)、敢于創(chuàng)新、堅(jiān)持真理、修正錯(cuò)誤的科學(xué)精神.

2 “協(xié)作探究型合作學(xué)習(xí)模式”教學(xué)的內(nèi)涵

該模式的教學(xué)流程如圖1所示.

圖1 教學(xué)流程

對(duì)教學(xué)流程說明有以下幾點(diǎn)：(1)課題一般由教師提出，或是教師設(shè)置情境引導(dǎo)學(xué)生提出；(2)前兩個(gè)環(huán)節(jié)一般在一節(jié)課內(nèi)完成，而報(bào)告或設(shè)計(jì)則可以在課外完成；(3)成果的展現(xiàn)可以用小組匯報(bào)并進(jìn)行答辯的方式，也可以通過班級(jí)學(xué)習(xí)園地等集中呈現(xiàn)；(4)較復(fù)雜的任務(wù)可以分階段進(jìn)行，即完成提出課題、指定計(jì)劃和任務(wù)的初步探究后，先得出中期成果，然后制定下一步計(jì)劃，完成難度更高的探究.

下面通過案例探討這種模式的教學(xué).

案例：“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的課堂教學(xué)[2]

(1)課題背景

教師演示“玩彈弓”，學(xué)生的興趣一下子被調(diào)動(dòng)起來，課堂氣氛十分濃烈.引導(dǎo)學(xué)生思考，橡皮筋伸長(zhǎng)，產(chǎn)生彈力，在恢復(fù)原狀的過程中，對(duì)小石子做了功；另一方面，小石子離開彈弓獲得速度.請(qǐng)猜想小石子離開彈弓的速度與哪些因素有關(guān)？(讓學(xué)生根據(jù)已有的生活經(jīng)驗(yàn)，小組討論，給出盡量多的答案，如橡皮筋的拉長(zhǎng)量、勁度系數(shù)、小石子的質(zhì)量、空氣阻力……)

概括學(xué)生的回答，提出本節(jié)課的課題——探究功與物體速度變化的關(guān)系.

進(jìn)一步提問：如何測(cè)定橡皮筋恢復(fù)原狀過程對(duì)小石子做的功？(對(duì)本課難點(diǎn)，讓學(xué)生在思考、討論中解決難點(diǎn)，初步形成實(shí)驗(yàn)方案)橡皮筋的彈力是變力,變力做功很難計(jì)算,若將若干條規(guī)格相同的橡皮筋并聯(lián),每次拉伸相同的長(zhǎng)度,易得到倍數(shù)的功.

(2)合作學(xué)習(xí)教學(xué)片段

1)實(shí)驗(yàn)方案的確定

讓學(xué)生相互討論，逐步形成課本的設(shè)計(jì)方案，并指出實(shí)驗(yàn)器材有：長(zhǎng)木板(有墊木),小車,電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,紙帶若干,橡皮筋若干……

2)分組實(shí)驗(yàn)

四人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，操作中注意以下問題.

a.小車在木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到阻力，可以采用什么方法進(jìn)行補(bǔ)償？

b.紙帶上的點(diǎn)距并不均勻，應(yīng)該采用哪些點(diǎn)距計(jì)算小車的速度？為什么？

c.根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)，怎樣預(yù)測(cè)功與速度的關(guān)系？用圖像法研究功與速度的關(guān)系時(shí)怎樣使研究過程簡(jiǎn)便直觀？

(新課程標(biāo)準(zhǔn)不再強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟，關(guān)注實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng))

在實(shí)驗(yàn)期間，教師巡視指導(dǎo)，個(gè)別問題個(gè)別指導(dǎo)；共同問題集體指導(dǎo).

3)成果交流與評(píng)價(jià)

指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格，并投影部分學(xué)生設(shè)計(jì)的表格，讓學(xué)生評(píng)價(jià)各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn).

表1 某組學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

通過對(duì)表1中力做的功W和小車獲得的速度v間的關(guān)系進(jìn)行討論，只能得到“力做功越多，小車獲得的速度越大”的結(jié)論.

若作出功-速度曲線，如圖2,可更直觀地反映出它們的關(guān)系.

圖2 功與速度的關(guān)系曲線

教師強(qiáng)調(diào)作圖的注意事項(xiàng)：坐標(biāo)軸的選?。槐壤倪x定；畫圖時(shí)用平滑的曲線連接等.

由于W和v的關(guān)系圖線不是一條直線，表明橡皮筋對(duì)小車做的功與小車獲得的速度關(guān)系不是正比例關(guān)系.由圖線判斷它們到底是什么關(guān)系(由數(shù)學(xué)知識(shí)知：W是v的冪函數(shù)).

猜測(cè)可能是W∝v2,W∝v3，…有兩種方法驗(yàn)證猜測(cè)，一是可以計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的速度值，判斷與哪一種更接近；二是作出W-v2圖線，W-v3圖線,……(方便又直觀).

表2 某組學(xué)生修改后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

教師投影展示某組學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格，如表2所示,在表1的基礎(chǔ)上添加了一列速度的平方；展示學(xué)生作出的功-速度平方曲線，如圖3.

(讓學(xué)生表述：力對(duì)物體做功與物體速度平方的變化成正比)

圖3

4)歸納與拓展

歸納“探究力對(duì)物體做功和速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)方案.

由上面分析,可組合得到四種實(shí)驗(yàn)方案:“橡皮筋法+打點(diǎn)記時(shí)器”,“橡皮筋法+光電門”,“重力法+打點(diǎn)記時(shí)器”,“重力法+光電門”.

(引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)，互相補(bǔ)充完善)

拓展：借助Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如圖4.

圖4 借助Excel作圖驗(yàn)證猜測(cè)

(課本第18頁“做一做”，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望，有效地將課內(nèi)延伸到課外.)

(3)課后體會(huì)

本案例是一個(gè)合作學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，其中貫穿了學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)這一主線，抓住了合作學(xué)習(xí)的本質(zhì)和核心，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性.

3 實(shí)施“協(xié)作探究型合作學(xué)習(xí)模式”教學(xué)的反思

協(xié)作探究型合作模式中學(xué)生的交流面廣，每個(gè)學(xué)生不僅可以與多個(gè)學(xué)生進(jìn)行交流互動(dòng)，還可以與教師交流互動(dòng).教師作為學(xué)生合作探究、共同學(xué)習(xí)的伙伴，而不是指導(dǎo)者.教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間通過討論，發(fā)表見解.學(xué)生的合作形式更加多樣化，除了討論、辯論以外，還有制定計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集和分析數(shù)據(jù)等.分工更加細(xì)致，學(xué)生之間的關(guān)系更趨平等.這種小組之間的平等、多樣化的交流合作能使學(xué)生之間互相影響，彼此激勵(lì)，為之提供構(gòu)建新知識(shí)，或構(gòu)建對(duì)知識(shí)的深層次理解的機(jī)會(huì).

在實(shí)行該模式的教學(xué)時(shí)，學(xué)生可能會(huì)在探究中出現(xiàn)一些問題，若教師對(duì)此意想不到或準(zhǔn)備不足，將會(huì)為課堂教學(xué)和管理帶來麻煩.而在學(xué)生遇到困難時(shí)教師該不該介入，何時(shí)介入，介入到什么程度，也是教學(xué)中難以處理的問題.在教學(xué)的評(píng)價(jià)上，由于學(xué)生的學(xué)習(xí)成果是以小組成果形式呈現(xiàn)，教師將很難對(duì)組內(nèi)的每個(gè)人作出正確的評(píng)價(jià).這些問題還有待于我們?cè)诮虒W(xué)中積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步探討解決的方法.

參考文獻(xiàn)

1 蔡鐵權(quán).物理教學(xué)叢論——基礎(chǔ)教育課程改革視野下的中學(xué)物理教學(xué).北京：科學(xué)出版社, 2006

2 張新華.“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的教學(xué)設(shè)計(jì)——一堂市高中物理新課程示范課實(shí)錄.物理教學(xué)探討，2008(4)