周曉慧 徐志紅

(1.江蘇省蘇州市立達(dá)中學(xué)校 215000;2.江蘇省無錫市鳳翔實(shí)驗(yàn)學(xué)校 210043)

所謂證據(jù)意識(shí)，即“人們?cè)谏鐣?huì)生活和交往中對(duì)證據(jù)作用和價(jià)值的一種覺醒和知曉的心理狀態(tài)，是人們?cè)诿鎸?duì)糾紛或處理爭(zhēng)議時(shí)重視證據(jù)并自覺運(yùn)用證據(jù)的心理覺悟”.

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的證據(jù)意識(shí)培養(yǎng)，旨在以探究的知識(shí)為資源，證據(jù)意識(shí)為途徑，讓學(xué)生參與知識(shí)的產(chǎn)生及科學(xué)方法應(yīng)用的過程，來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和思維品質(zhì)，以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

下面以《焦耳定律》為例，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中如何培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí).

一、體驗(yàn)生活，觸摸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的“敲門磚”

案例1 《焦耳定律》

正直冬天時(shí)節(jié)，課前在教室里接上電爐，請(qǐng)學(xué)生都來取暖，學(xué)生都把雙手放在熱的發(fā)紅的電爐絲的上方附近，感受電爐的溫暖的同時(shí)，注意到電爐絲熱的發(fā)紅，而導(dǎo)線卻不怎么熱.

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要以生活經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)、技能為依據(jù)，否側(cè)就是“空中樓閣”，經(jīng)不起理性的推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn).在缺少生活經(jīng)驗(yàn)的時(shí)候，教師就應(yīng)當(dāng)創(chuàng)設(shè)情境，有意識(shí)的增加學(xué)生的體驗(yàn).在《焦耳定律》一節(jié)中，學(xué)生對(duì)電流的熱效應(yīng)的體驗(yàn)是很少的也是無意識(shí)的，故而在課前這樣設(shè)計(jì)的活動(dòng)，讓學(xué)生對(duì)生活現(xiàn)象的無意注意轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸庾⒁?，以增?qiáng)對(duì)電流熱效應(yīng)的感知，也為后面如何比較電阻產(chǎn)生熱量多少的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作鋪墊.

二、追問證據(jù)，探尋實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的本質(zhì)

案例2 《焦耳定律》

師：如何研究電流產(chǎn)生的熱與電阻的關(guān)系？

生1：取兩個(gè)不同的電阻，各自接入電路中，比較產(chǎn)生熱量的多少？

生2：各自接入電路中就較難控制電流相同，所以我們可以讓R1和R2串聯(lián)在同一個(gè)電路中，這樣既控制了電流相同，又控制了通電時(shí)間相同.

師：為什么要控制電流和時(shí)間相同？

生：控制變量法??！

很多學(xué)生都是這么回答的，已經(jīng)成為一種習(xí)慣、一種機(jī)械化的概念了.科學(xué)方法的重要性已經(jīng)日益凸顯出來，我們?cè)谑谡n的時(shí)候，不僅要讓學(xué)生會(huì)用控制變量法，更要知道為什么要用？于是我們要追問、引導(dǎo).

“為什么要用控制變量法？如果電流也不一樣，那電阻產(chǎn)生的熱量是由于電阻的不同引起的還是電流的不同引起的？”

于是學(xué)生明白了，如果電流也不一樣，那就不能判斷產(chǎn)生熱量不同是因?yàn)殡娮璨煌€是電流不同，也就不能研究電熱與電阻的關(guān)系了.

如何比較電阻產(chǎn)生電熱的多少呢？因?yàn)闊崃渴强床坏?，也沒有直接測(cè)量熱量的儀器，于是我們想到了轉(zhuǎn)換法.讓電阻產(chǎn)生的電熱加熱燒瓶中的液體，轉(zhuǎn)換成燒瓶中液體溫度的上升量(Δt)，即用燒瓶中液體溫度的上升量(Δt)反映產(chǎn)生電熱的多少.

“為了能用液體溫度的上升量(Δt)反映產(chǎn)生電熱的多少，對(duì)燒瓶中的液體有什么要求？為什么？”

“要相同”這是很多學(xué)生的回答.看似用到了控制變量法，而實(shí)際上學(xué)生是不明白的.當(dāng)問起“要控制什么物理量相同的時(shí)候？”猜測(cè)便開始了，“體積”“密度”“質(zhì)量”“溫度”不管三七二十一，凡是有關(guān)于液體的物理量都要控制相同.

這樣的情況，在物理課堂上比比皆是，所反映出的是學(xué)生對(duì)科學(xué)方法的理解和應(yīng)用是完全不到位的，科學(xué)方法的教學(xué)僅僅停留在機(jī)械式的記憶和格式的遷移上.這樣的教學(xué)是一種知識(shí)與技能的灌輸，缺少了對(duì)科學(xué)方法的理解，把科學(xué)方法概念化了.學(xué)生處理問題的能力和科學(xué)方法的使用沒有得到真正的鍛煉.故而教師要想辦法讓科學(xué)方法在學(xué)生的心理再向前走一步.比如追問“用什么科學(xué)方法？怎么用？為什么用？”讓科學(xué)方法在物理課堂上扎根.

三、展現(xiàn)證據(jù)，經(jīng)歷思維發(fā)展的過程

通過追問展現(xiàn)證據(jù)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維；通過問題鏈的方式，展現(xiàn)思維發(fā)展的過程，以提高學(xué)生的思維品質(zhì).

案例3 研究玻璃管中氣泡的運(yùn)動(dòng)速度的變化情況

師：讓小氣泡運(yùn)動(dòng)快些，還是慢些好？說明理由.

生：慢一點(diǎn)好，測(cè)量時(shí)間更精確.

師：你的辦法是什么？請(qǐng)大家試試

生：(學(xué)生實(shí)驗(yàn)，如何讓氣泡運(yùn)動(dòng)的慢一點(diǎn).)

師：判斷氣泡運(yùn)動(dòng)時(shí)速度變化的情況，你有什么方法？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).

生：測(cè)量氣泡通過的路程和時(shí)間，然后用路程除以時(shí)間，求得速度.

(毛坯房子已經(jīng)初見雛形，然而還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要我們?cè)谧C據(jù)面前作出合理的改進(jìn))

(學(xué)生實(shí)驗(yàn)，并請(qǐng)學(xué)生留意碰到的困難，碰到的困難就是需要改進(jìn)的證據(jù)，相當(dāng)于房子需要裝修)

生：測(cè)量時(shí)間時(shí)有點(diǎn)來不及，要離開管口一段距離后開始測(cè)量.

(發(fā)現(xiàn)、找到問題，并且通過討論提出改進(jìn)的方案)

師：很好，不但談了困難，還說了解決的辦法.其他同學(xué)還碰到什么困難了？

生：我覺得氣泡是有一定長(zhǎng)度的，測(cè)量氣泡通過的總路程，應(yīng)該是玻璃管的長(zhǎng)度減去氣泡的長(zhǎng)度.

師：好的，你考慮到了氣泡的長(zhǎng)度.恩，細(xì)心的同學(xué).還有別的困難嗎？

(拿一組的數(shù)據(jù)放在投影儀上，簡(jiǎn)易分析數(shù)據(jù))

師：(引導(dǎo))好了，恭喜大家，你們已經(jīng)把速度比較精確的計(jì)算出來了，請(qǐng)討論玻璃管中氣泡的運(yùn)動(dòng)速度的變化情況？

生：好像不能，突出的是變化情況，只有一組數(shù)據(jù)不能判斷速度變化情況的，要多測(cè)量幾個(gè)速度值才能判斷.

師：怎么多測(cè)幾個(gè)速度值？請(qǐng)同學(xué)討論

生：我們可以把整個(gè)路段分成幾個(gè)區(qū)間，想辦法測(cè)出每個(gè)區(qū)間的速度.通過幾個(gè)速度值來判斷氣泡是不是做勻速直線運(yùn)動(dòng).

師：好，想法不錯(cuò)，有創(chuàng)意.你對(duì)區(qū)間有什么要求？

生：我認(rèn)為區(qū)間要越多越好，這樣測(cè)出的速度值就多，更能反映出氣泡運(yùn)動(dòng)速度的變化，且每個(gè)區(qū)間的長(zhǎng)度要相等.生2：也可以不等的吧！(讓證據(jù)意識(shí)成為一種課堂生活，毛坯逐漸修改成精品)

師：不錯(cuò)，那邊同學(xué)真有思想、有勇氣，敢取不同長(zhǎng)度的區(qū)間.好，等一下實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，你們就取不同長(zhǎng)度的區(qū)間，老師支持你們.(居于證據(jù)意識(shí)的開放，體驗(yàn)自己的創(chuàng)意)

物理是一門講理的學(xué)科，這個(gè)理其實(shí)就是證據(jù).在這個(gè)案例中教師以八個(gè)具有遞進(jìn)關(guān)系的問題形成問題鏈，把整個(gè)實(shí)驗(yàn)的線索、注意點(diǎn)和要求等串聯(lián)起來，讓學(xué)生在講證據(jù)的課堂氛圍中熟悉了這個(gè)實(shí)驗(yàn)的來龍去脈.

培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意思已經(jīng)納入新課程標(biāo)準(zhǔn)，研究彰顯物理特色證據(jù)課堂已經(jīng)迫在眉睫，理論、實(shí)驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)等均可作為證據(jù)，本文僅以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為例，淺談證據(jù)意識(shí)扎根物理課堂的一些看法.培養(yǎng)學(xué)生基于證據(jù)的物理思維我們?nèi)沃囟肋h(yuǎn).