牛曉婷　徐才　吳俊林

摘要：預(yù)設(shè)性與生成性是課堂教學(xué)的二重屬性，處理好預(yù)設(shè)與生成的關(guān)系是有效和高效物理教學(xué)的關(guān)鍵。物理實驗是物理教學(xué)的一種重要方式和手段，也是物理學(xué)科的基礎(chǔ)和切入點(diǎn)，但是對于實驗在教學(xué)中的重要作用仍有一些教師認(rèn)識不夠，不能充分地發(fā)揮實驗在教學(xué)中促進(jìn)教學(xué)生成的作用。針對這一問題闡述了新課程對物理實驗作用的肯定與重視，物理實驗在教學(xué)中各個方面的重要作用，進(jìn)而論述了物理實驗是處理預(yù)設(shè)與生成的最好舞臺。關(guān)鍵詞：物理實驗；物理教學(xué)；預(yù)設(shè)；生成；學(xué)生發(fā)展中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1001-7836（2014）02-0089-03在物理學(xué)以及科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展過程中，物理實驗自始至終都占有極其重要的地位。物理實驗可以創(chuàng)設(shè)各種教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生興趣，最重要的是它的“過程”的特點(diǎn)，尤其是學(xué)生實驗是最能體現(xiàn)學(xué)生主體性的方法，學(xué)生的物理實驗過程需要細(xì)心地觀察，結(jié)合實驗的原理進(jìn)行思考時離不開積極的想象和思維，更注重的是實驗需要學(xué)生親手操作，去體驗感觸，從而增加直接的感性認(rèn)識。學(xué)生在實驗過程中要進(jìn)行各種不同的活動，在不同的活動過程中有不同程度的生成，還可以培養(yǎng)他們不同的能力，而且精彩的實驗必須是要經(jīng)過精心科學(xué)的預(yù)設(shè)才能保證其效果，因此，物理實驗在課堂教學(xué)中為預(yù)設(shè)與生成關(guān)系的處理提供了很好的平臺。一、新課改對物理實驗在教學(xué)中的作用的肯定新課程的最高宗旨和核心理念是“一切為了每一個學(xué)生的發(fā)展”?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)》指出，“實驗是揭示物理規(guī)律的重要途徑，是增強(qiáng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣的有效手段?！倍谌罩屏x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)中則指出：“物理課程不僅應(yīng)該注重科學(xué)知識的傳授和技能的訓(xùn)練，注重將物理科學(xué)的新成就及其對人類文明的影響納入課程，而且還應(yīng)重視對學(xué)生終身學(xué)習(xí)愿望、科學(xué)探究能力、創(chuàng)新意識以及科學(xué)精神的培養(yǎng)”[1]。如果將物理實驗這種手段有效地與物理教學(xué)相結(jié)合，既可以滿足物理課程標(biāo)準(zhǔn)所提出的要求，又與新課程所提出的最高宗旨和核心理念相一致，可以實現(xiàn)多重目標(biāo)。因此，認(rèn)識到物理教學(xué)的重要作用，將物理實驗與教學(xué)有效地結(jié)合有重要的意義。二、物理實驗在各個環(huán)節(jié)中無可替代的作用

據(jù)統(tǒng)計，在現(xiàn)代物理學(xué)中大約有84%的知識與實驗有直接的關(guān)系，可以說物理實驗不但是物理學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，而且在物理學(xué)的教與學(xué)的過程中也具有重要的地位。中學(xué)物理實驗教學(xué)能激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生了解物理實驗的重要思想并得到實踐，培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力并由此提高創(chuàng)新能力。

（一）實驗使學(xué)生的興趣和注意力更加集中

興趣是最好的老師，有了興趣就有了內(nèi)在的動力，可以收到較好的學(xué)習(xí)效果。 根據(jù)中學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，我們知道他們持續(xù)注意的時間一般不超過20分鐘，因此，教師在上課時應(yīng)該采用多種教學(xué)方法，以吸引他們的注意力。物理實驗，尤其演示實驗特別貼近他們的生活，可以使學(xué)生立刻精神抖擻，是物理教學(xué)中最有效的方法之一，并且每個學(xué)生都可以按照自己的理解與想法去觀察，遇到問題自己去解決，能最大限度地發(fā)揮他們的主觀能動性。有些學(xué)生雖然理論知識差，但觀察得細(xì)致，有些學(xué)生動手能力強(qiáng)，在實驗過程中，教師為他們提供展現(xiàn)自我的機(jī)會，這樣可以滿足學(xué)生動手操作、手腦并用的愿望；更重要的是，學(xué)生能在實驗中不斷體會和嘗到“發(fā)現(xiàn)”與“克服困難解決問題獲得成功”后的喜悅，從而提高興趣、增強(qiáng)信心和求知欲，進(jìn)而熱愛物理學(xué)科，培養(yǎng)科學(xué)的素質(zhì)和志向。因此，實驗為學(xué)生興趣的生成提供了平臺。

（二）實驗是物理教學(xué)的催化劑

物理實驗在某些方面對物理概念和規(guī)律的認(rèn)識和建立，起著任何其他方式均無法代替的催化劑作用。也許沒有物理實驗學(xué)生也可以理解概念，認(rèn)識規(guī)律，但是理解得不會那么透徹，應(yīng)用規(guī)律的時候不會那么得心應(yīng)手，因為感知是認(rèn)識過程的第一步，沒有很好的感知，不可能有真正的認(rèn)識，“眼見為實，耳聽為虛”，要順利改變學(xué)生的前概念必須通過親身直接感知、實驗觀察等一系列的實踐活動，才能獲得所研究物理問題的感性材料，實驗就為感性認(rèn)識提供了舞臺。

1.物理實驗在物理概念建立中的作用

物理概念是將物理現(xiàn)象、物理過程經(jīng)過思維抽象而建立的，而這個特殊的認(rèn)識過程的第一步就是“感知”，沒有很好的感知，不可能有真正的認(rèn)識。必須通過感知活動、實驗觀察等一系列的實踐活動才能獲得所研究物理問題的感性材料。學(xué)生通過觀察演示實驗或者親自做實驗都是獲得感性材料的過程。獲得了這些感性認(rèn)識，學(xué)生在此基礎(chǔ)上就能更好地理解所建立的概念，生成自己的新的知識結(jié)構(gòu)，思維也得以發(fā)展。所以，物理實驗是學(xué)生建立物理概念的基礎(chǔ)。

例如：在“怎樣描述速度變化的快慢”一節(jié)中，需要引出“加速度”的概念，加速度是一個非常抽象但是又非常重要的概念。它是聯(lián)系力和運(yùn)動的紐帶，學(xué)好加速度就可以很容易地掌握牛頓運(yùn)動定律。但是在實際的教學(xué)中，一線教師都覺得這節(jié)是個難點(diǎn)，教師教得吃力，學(xué)生學(xué)得也很吃力。那么在這一節(jié)的后面引入一個實驗——利用打點(diǎn)計時器測量勻變速直線運(yùn)動的加速度。教師們都知道，在學(xué)生掌握了打點(diǎn)計時器的使用方法后，其重點(diǎn)在于如何對紙帶進(jìn)行處理。在數(shù)據(jù)處理的過程中才能真正地體會加速度這個概念。在這個實驗中，不僅可以根據(jù)定義把加速度計算出來，學(xué)生自己也可以懂得勻變速直線運(yùn)動在相等時間內(nèi)速度的變化量是相等的一種加速度不變的直線運(yùn)動。所以實驗的合理安排能夠?qū)⒔虒W(xué)難點(diǎn)突破，使得一些重要的概念變得不再是“天書”，而是就在身邊，可以感受得到。

2.物理實驗在物理規(guī)律的形成過程中的作用

我們知道，物理學(xué)所表達(dá)的定律，絕大多數(shù)是用實驗探索得出來的，是通過大量實驗進(jìn)行觀察，取得數(shù)據(jù)，然后加工整理，運(yùn)用精辟的數(shù)學(xué)工具，將大量的數(shù)據(jù)上升才形成規(guī)律的[2]。物理規(guī)律反映了物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律。它揭露了事物本質(zhì)屬性之間的內(nèi)在聯(lián)系，反映了運(yùn)動變化的各個因素之間的本質(zhì)聯(lián)系[3]。

在教學(xué)中，重視感性認(rèn)識，使學(xué)生通過物理現(xiàn)象、物理過程獲得必要的感性認(rèn)識，是形成概念、掌握規(guī)律的基礎(chǔ)。這種感性認(rèn)識可以來源于學(xué)生的生活，也可以來源于實驗提供的物理事實。在教學(xué)中組織一系列有效的實驗，點(diǎn)撥學(xué)生的思維，使學(xué)生的思維處于激勵狀態(tài)，既能活躍教學(xué)氣氛，又能促進(jìn)學(xué)生的思維活化，創(chuàng)設(shè)了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，有利于提高課堂效率。更為重要的是通過實驗?zāi)苡?xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法。比如實驗歸納法、實驗驗證法、真實實驗與理想實驗相結(jié)合法等等。只有使學(xué)生經(jīng)歷和體驗獲得實驗結(jié)果的過程，學(xué)生才能對什么是科學(xué)、什么是科學(xué)實驗有較為深刻的理解，才能在實驗過程中感受到科學(xué)過程和科學(xué)方法的訓(xùn)練，從而形成科學(xué)的態(tài)度、科學(xué)的情感和科學(xué)的價值觀。

例如：牛頓第一定律又叫慣性定律，簡單的一句話：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。然而它是經(jīng)過兩千多年的歷史才正確回答了力和運(yùn)動之間的關(guān)系。很多學(xué)生對這個定律的理解不十分透徹，但是他們幾乎全都對慣性有親身感受。只要教師稍加點(diǎn)撥（本來物理處于什么狀態(tài)，突然物體的哪一部分受力，而其他部分由于慣性要保持原來的狀態(tài)不變，因而會出現(xiàn)什么樣的情況。）學(xué)生對一切的相關(guān)慣性的解釋就水到渠成，舉一反三了。雖然慣性定律不能用實驗直接證明，只是將伽利略的理想實驗結(jié)合教師的講解過程中播放的“現(xiàn)代人做伽利略斜面實驗的頻閃照片”去感受知識。但是從這一節(jié)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生深刻體會到物理學(xué)中的科學(xué)方法，“科學(xué)假設(shè)、理想實驗與合理推理”相結(jié)合的神奇力量。

3.為教學(xué)提供難得的問題資源

通過實驗驗證理論預(yù)言或假說的時候回答有時可能是出乎意料的，實驗事實勝于一切，其最珍貴的啟發(fā)性意義也在此。它的這種意想不到的啟發(fā)意義也會反映在做實驗本身的過程中，會發(fā)生一些意想不到的事情。因此說不僅是成功的實驗，就是失敗的實驗也會是個很好的教學(xué)契機(jī)。

科學(xué)實驗本身是一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)過程，需要認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、實事求是、不怕困難、勇于進(jìn)取的科學(xué)態(tài)度和精神。但是人們在科學(xué)探究的過程中，總是由于某些原因造成實驗失敗，如：實驗設(shè)備故障、實驗條件不適宜、實驗設(shè)計不合理、準(zhǔn)備不充分或遇偶發(fā)事件等都是無法避免的，如果教師能對其正確引導(dǎo)和應(yīng)用，合理歸因就可以將失敗的實驗作為一個很好的案例加以利用，甚至可以產(chǎn)生成功實驗難以達(dá)到的教學(xué)功能[4]。一個失敗的實驗本身就為學(xué)生提供一種情境、一個現(xiàn)實的問題，是一種很難得的教學(xué)資源，分析尋找原因的過程就是一個探究的過程，無論是否得到科學(xué)的實驗結(jié)論，只要經(jīng)過認(rèn)真的探索就都是有價值的[5]。同時，如果能意識到實驗不是一帆風(fēng)順的，而學(xué)生又可以善始善終，具有不怕挫折、堅韌不拔的追求真理的頑強(qiáng)精神，從而能夠陶冶情操，鍛煉性格，培養(yǎng)良好的科學(xué)作風(fēng)和科學(xué)精神，這樣實驗的價值就發(fā)散了，而且實驗也有助于訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)實驗方法：人們總是在錯誤和失敗中成長得更快，教師如果能機(jī)智地利用失敗實驗教學(xué)，會產(chǎn)生意想不到的教學(xué)效果，并且對自己來說也是一次十分有益的職業(yè)成長體驗，有利于教學(xué)機(jī)智和實驗素養(yǎng)的不斷提高。

4.實驗中引進(jìn)新技術(shù)使得物理教學(xué)更具有開放性

教學(xué)活動是通過一定的手段和工具來展開，這些工具的使用決定著教學(xué)活動的具體過程和組織方式以及效率等，可以說人類在社會生產(chǎn)與生活中創(chuàng)造出來的新技術(shù)和新設(shè)備，一直不斷地推動著教學(xué)活動的發(fā)展，它們是人類教學(xué)進(jìn)步的重要動力，是教學(xué)效率和效果得以不斷提高的重要物質(zhì)保證[6]。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展而不斷更新的教學(xué)設(shè)備不斷地優(yōu)化著、提高著教師教學(xué)技術(shù)，利用新技術(shù)是新時代的教學(xué)特征，而學(xué)習(xí)新技術(shù)對應(yīng)的也是教學(xué)發(fā)展的客觀需要。

當(dāng)前物理課程改革更加突出實驗教學(xué)，要求實現(xiàn)實驗手段多樣化和現(xiàn)代化，物理課程標(biāo)準(zhǔn)也明確提出要重視將信息技術(shù)應(yīng)用于物理實驗，加快物理實驗軟件的開發(fā)和應(yīng)用[7]。

（1）信息技術(shù)的應(yīng)用增強(qiáng)中學(xué)物理實驗的演示效果。中學(xué)生有獨(dú)特的認(rèn)知特點(diǎn)，選用動畫、適當(dāng)?shù)奈淖帧⒙曇舻饶軌虼碳W(xué)生較多感官的因素的有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生接收到更多信息，有利于發(fā)揮學(xué)生主動學(xué)習(xí)的潛能。信息技術(shù)中傳感器的引入可以說是物理實驗的重大變革，使得實驗的功能變得更加強(qiáng)大，從而將一些抽象的物理過程和概念直觀化、精準(zhǔn)化，目前傳感器是物理實驗儀器很重要的部分，有了它們實驗在教學(xué)中的作用更重要。

（2）信息技術(shù)能提供豐富的物理實驗教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。我國中學(xué)的物理教材往往只有一套，也就是說學(xué)生可利用的這一種教材資源是非常有限的。但是，當(dāng)今社會已是一個信息無限膨脹的社會，如果學(xué)生的知識僅僅被困在課本上這一范圍，是很難適應(yīng)當(dāng)今知識社會的變化和發(fā)展的。因此，有必要為學(xué)生提供更直接、更便捷、更豐富的資源平臺，而信息技術(shù)手段就能實現(xiàn)這一目標(biāo)，而且這些資源不是死板的、單一的，而是非線性的、聲色俱全的、交互性以及超文本形式的，可以滿足學(xué)生日益增長的需求。

（3）信息技術(shù)能為學(xué)生自我設(shè)計物理實驗方案、分析物理實驗數(shù)據(jù)提供幫助，從而提高學(xué)生的探究能力。做實驗的目的并不是僅僅讓學(xué)生記住實驗步驟和相關(guān)的結(jié)論，而比較重要的是能使學(xué)生體驗產(chǎn)生實驗結(jié)論的整個過程，讓學(xué)生對物理過程理解得更透徹。新技術(shù)不僅可以作為多媒體展示工具來使用，還可以做實驗的仿真模擬和某些比較抽象的物理過程的動態(tài)分析，在處理數(shù)據(jù)的時候，計算機(jī)可以實現(xiàn)學(xué)生手動無法完成的大量的、復(fù)雜的計算，可以使得信息處理更加高速化和智能化。這不僅能為有限的課堂節(jié)約時間，還可以從各個角度多層次地分析數(shù)據(jù)獲得更多的認(rèn)識，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)。

但是需要強(qiáng)調(diào)的是，物理實驗教學(xué)與物理概念規(guī)律教學(xué)、習(xí)題教學(xué)、復(fù)習(xí)教學(xué)等其他教學(xué)形式相比，其最基本的特征在于突出反映它的實踐性，以及它自己所獨(dú)有的活動方面。實驗操作應(yīng)該是學(xué)生思維下的產(chǎn)物與行為，是學(xué)生必需的，如果用信息技術(shù)完全代替，不僅學(xué)生，教師也會在行動上產(chǎn)生惰性，教師在思想上更不能紙上談兵，急功近利。

5.有利于發(fā)揮學(xué)生的主體性，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力

中學(xué)物理實驗不僅僅指實驗室里的常規(guī)實驗，而是廣義的實驗，包括觀察、實驗、小制作、小實驗等活動。這些豐富的實踐活動給中學(xué)生提供了足夠的生動、形象、直觀、富有啟發(fā)性的感性材料，為他們進(jìn)一步認(rèn)知事物打下了必要的基礎(chǔ)。“非常規(guī)”物理實驗就是利用環(huán)境中“非專業(yè)化”的物理手段，不按固定方法和形式，人為控制條件，有目的地實施觀察與探索物理規(guī)律的實驗教學(xué)活動”[8]。它的實驗器材都是來自學(xué)生身邊的物品，具有簡易，低成本的特點(diǎn)。在中學(xué)物理教學(xué)中適當(dāng)?shù)匾搿胺浅Ｒ?guī)”實驗，將有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，使得學(xué)生將生活物理化，物理生活化。這是符合新課改的理念和要求的，也是中學(xué)物理教學(xué)改革的方向之一。另外，常規(guī)實驗（演示實驗和學(xué)生實驗）教給學(xué)生基本的實驗方法和技能，培養(yǎng)求實的科學(xué)態(tài)度，是物理課不可缺少的教育環(huán)節(jié)。然而，物理概念和規(guī)律的建立，光靠單一的途徑往往并不深刻，需要多方面，有時甚至是反面的措施，從不同的情境、不同的角度中領(lǐng)悟，才能有更深層次上的理解和掌握。非常規(guī)物理實驗正是基于這種考慮而設(shè)計和實施的。如果將非常規(guī)實驗和常規(guī)實驗有機(jī)結(jié)合使得優(yōu)勢互補(bǔ)，即：“科學(xué)性與趣味性”相結(jié)合、“操作訓(xùn)練與自主體驗”相結(jié)合和“實驗室資源與生活環(huán)境資源”相結(jié)合，能夠更加有效地培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題的能力，是當(dāng)前教育教學(xué)創(chuàng)新的重要方式。三、結(jié)語物理實驗可以最大限度地調(diào)動學(xué)生的自主能動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的各種能力。這是處理預(yù)設(shè)和生成的前提條件。另外，實驗之前所需要的種種設(shè)計和安排包括：原理的學(xué)習(xí)（問題的提出）、器材的準(zhǔn)備、步驟的設(shè)計和注意的事項等等，都凸顯了預(yù)設(shè)的作用，而具體的實驗過程中可能會遇到無法預(yù)料的問題，處理數(shù)據(jù)時涉及到新技術(shù)的引用，而有的實驗要求學(xué)生自己設(shè)計，對實驗原理和器材的選擇是非常開放的，教師和學(xué)生對待這一系列問題的態(tài)度和方法體現(xiàn)著他們的智慧，這是利用實驗教學(xué)中的生成部分的體現(xiàn)。因此，實驗在中學(xué)物理教學(xué)中所具有的作用和地位是不可替代的。也正因為這些，我們可以說，物理實驗是物理教學(xué)預(yù)設(shè)和生成和諧相處的最好舞臺。參考文獻(xiàn)：[1]全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].2005.[2]李珍呈.淺談物理實驗對物理規(guī)律教學(xué)的作用[J].物理教學(xué)探討，2006，（2）：19-21.[3]余勝華.在物理規(guī)律教學(xué)中實施實驗探究[J].考試周刊，2007，（22）：81-82.[4]顧厚根，朱鐵成.失敗實驗在中學(xué)物理教學(xué)中的運(yùn)用[J].物理教學(xué)探討，2006，（9）：6-8.[5]朱俊.淺談新課程背景下的中學(xué)物理實驗教學(xué)[J].教育革新，2011，（12）：37.[6]朱慕菊.走進(jìn)新課程與課程實施者對話[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2002：148-151.[7]彭耀.新課標(biāo)下高中物理實驗教學(xué)探討[D].武漢：華中師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.[8]張偉，郭玉英.論“非常規(guī)”物理實驗的教學(xué)地位[J].課程·教材·教法，2007，（12）.