摘要:随着基础教育课程改革的深入,我们需要研究不同的教学实例,建构出新的教学模式,从而推进教学改革的开展。物理实验是物理教学中的一个重要组成部分,它既是物理教学的基础,又是物理教学的重要内容、方法和手段。为了更有效地进行物理实验教学,我们需要研究和构建相应的实验教学模式。
关键词:初中物理; 实验教学; 模式研究
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2009)9(S)-0075-3
1 引言
随着基础教育课程改革的深入,迫切需要针对课程改革和学生实际建构新的教学模式。近20年来,国内外对“教学模式”的研究成为教学论领域的一个热门。在物理实验教学中,由于学生的需求不同,不同类型的实验教学内容不同,指向不同的教学目标,不同的实验器材提供不同的实验可能性,因而不存在适用于一切教学环境的教学模式。教师需要掌握各种教学模式,才能达到更好的教学效果。从教学模式的角度来探讨物理实验教学的过程,需要对实验教学的内容、程序、方法,以及学生的能力、需求和不同实验内容要达到的教学目标进行深入的研究,发现实验教学的规律,进而建立适当的实验教学模式。
2 初中物理实验教学
物理学是一门应用科学,中学物理教学离不开实验教学。夸美纽斯在其《大教学论》中说到:“知识的开端永远必须来自于感官。智慧的开端当然不在于学习事物的名目,而在于真正知觉事物的本身。”
2.1 物理现象与物理实验教学
物理实验是物理课程和物理教学中的一个重要组成部分,它既是物理教学的基础,又是物理教学的重要内容、方法和手段。从过程来看,学生实验是基本的认知过程,实验教学要培养学生的认知能力、实验能力和科学素养。从学习论的角度来看,是学生手脑并用、操作技能与理论知识相结合的形成能力的过程。
物理实验是要培养学生基本的实验方法和实验技能。物理教学离开实验就成为“无本之木、无源之水”。物理教学中创设科学高效的实验教学,以物理实验充实教学,是物理学科中体现现代素质教育思想的重要方面,有利于学生科学素养的形成。
2.2 中学物理实验教学的类型及目标要求
从教学内容和形式上来看,目前中学物理实验可分为三个类型:即演示实验、学生实验、课外小实验。这三类实验在教学内容和教学形式上各有区别,对培养学生的能力都有较强的针对性和可操作性。
(1)演示实验:在课堂上结合传授知识与技能,由教师演示的实验。教师将实验现象展示在学生面前,并引导学生观察思考,结合讲解得出结论。演示实验一般紧扣教材或教学的需要,在新课引入、概念的形成和技能训练中使用。
(2)学生实验:即学生分组实验。在教师安排下,学生有准备地在实验室进行的分组实验,也叫实验课。学生运用已学过的知识和技能较规范地操作,以训练联系实际和“内化”已学过的知识为目的。从实验内容来看,学生实验又可以分为测量型实验、探究型实验和设计型实验。
(3)课外小实验:在教师的指导下,学生利用课外时间,用简易的器材独立完成的实验。这类实验从设计、寻找器材、制作、操作并得出结论,基本由学生自己完成,有利于提高学生的学习兴趣,培养联系实际的能力。
3 初中学生学习物理实验的心理特点
判别中学生的物理认知水平,皮亚杰的认知发展阶段理论,可以为我们提供一个较好的理论解释模型。皮亚杰的认知发展阶段理论,把儿童从出生到大约15岁划分为互相衔接、顺序不变、但特征各异的四个心理发展阶段,即感知运算阶段、前运算阶段、具体运算阶段和形式运算阶段。这四个阶段的主要标志是运算的思维水平不同。
中学生的认知水平集中在具体运算和形式运算阶段。具体运算的特点是:一般离不开具体事物的支持,运算主要依靠能观察到的实际事物来支持,不能依靠同语、假设来进行。形式运算的特点是:思维已能摆脱具体事物的束缚,把内容与形式区分开来,能进行假设、演绎推理。处于这个阶段的儿童能够根据理论或假设推出结论,并以结论检验假说或理论,解释有关现象或预言新的事实,发现新的现象。
总的来看,中学生认知心理水平、分析水平、心理稳定性相对较低,学生对实验往往停留在直接兴趣阶段。实验以直观具体、形象生动的教学形式为主,符合中学生的心理特点和认知规律。实验课增加了学生动手的机会和学生学习的主动性,学生通过动手做实验,能体会到“发现”和“获得成功”的快乐。因此,教师要精心设计实验过程,指导学生进行实验操作和分析,使实验在增加学生学习兴趣的同时,转化为物理学习方法和认识方法;在增加信心的同时,进而转化为学习的主动性,促进学生科学品质和科学世界观的形成。
4 建构物理实验教学模式
基于中学物理实验教学内容和中学生的心理特点,初中物理实验教学可以下列初级物理模型为中心来组织教学活动。
4.1 “操作-技能-应用”型
“操作-技能-应用”型实验教学模式的主要特征是:根据要求,进行基本仪器的操作和使用,由相应的物理规律确定实验原理,再根据实验原理设计实验方案,进行实际的测量操作。
“操作-技能-应用”型教学的目的是:以训练学生基本仪器的操作技能为目的,学生通过练习使用仪器,了解仪器的构造、工作原理、操作方法、调节读数及掌握仪器的使用规范等。学生通过用学过的理论制定实验方案,用掌握的技能进行实验,用掌握的方法处理数据,使学生在实验中得到充分的发展。
“操作-技能-应用”型的基本环节如图1所示。
教学中,首先要弄清命题的要求,再根据实验原理制订实验方案。实验原理的理解程度,往往影响对操作步骤和实验条件的明确程度,没有明确实验原理和仪器的规范操作,这样的实验将在很大程度上影响实验结果。中学物理学生实验中,练习使用仪器实验、测定性实验均属于操作性实验。
4.2 “理论-验证-掌握”型
“理论-验证-掌握”型实验教学模式的主要特征是:明确命题内容,善于抓住命题要点,设计实验,通过对命题的验证,达到掌握物理概念和物理规律的目的。
“理论-验证-掌握”型实验的目的是:给学生创设一个理论联系实际的过程,通过实验来验证推理和判断的真实性。实验的验证法与想像、推理、判断结合构成科学的演绎方法,既能鼓励学生的创新精神,发展其预见能力,又能随时否定错误,正确掌握知识。
“理论-验证-掌握”型的基本环节是如图2所示。
教学中利用“理论-验证-掌握”的模式进行实验教学,要根据课程和学生思维的发展,准确地提出问题,将问题转化为实验,要力求简单,重点突出,现象明显。演示实验中,老师要操作熟练,提问恰当,讲解精准。学生实验中,要让学生了解实验方案,并设置问题,引导学生思索、归纳结论。在用实验校验物理概念、物理规律的正确性的同时,学生的操作过程又是对知识掌握情况的反馈过程。
4.3 “问题-发现-理解”型
“问题-发现-理解”型实验教学模式的主要特征是:以问题为中心,以解决问题为主线。学生通过对实验现象的观察,发现事实,再经过归纳大家发现事实的共同点,经过抽象、概括,总结出规律。开放性的探究性实验教学是此种模式下的最高层次的探究。从探究问题的确定、方案的制定、实验的操作、结果的分析处理到结论的总结、交流,学生都有很大的自主性,完成的时间相对也比较长。
在帮助学生掌握实验原理的基础上,允许学生用不同的器材、不同的实验步骤进行实验。在实验中,学生需要在各种因素中进行取舍,对所得信息进行筛选。这就要求学生在确定的目标下,有全局观点,在不同情况下善于应变。
“问题-发现-理解”型的目的是:围绕“问题”安排教学过程,使学生深刻理解物理规律成立的条件,并了解物理规律成立的过程。培养学生用实验的手段去发现事物变化规律的科学方法。在“发现”规律的过程中,“理解”规律。在实际的教学中,有的老师先把概念和规律生搬给学生,然后再以做习题的方式弥补学生对概念和理解的不足,这种做法是事倍功半,是不可取的。
“问题-发现-理解”型实验教学模式的基本环节如图3所示。
利用“问题-发现-理解”模式进行实验教学时,第一要选择实验教学目标,确定要解决的问题;第二是实验的设计方法及教师的实验技能要保证操作熟练,实验现象明显,一次成功;第三是教师要善于选择达到教学目标的策略、手段和方法,把握和控制好教学的过程。
5 结束语
我们在各自学科教学中建构各种课型的教学模式,或在各种教学实例中建构教学模式,都要有一个过程,就是先建构一个粗放型的模式,再修改,最后形成一个较为稳定的教学模式,使教学逐步走向个性化。这是一个非常重要的不可或缺的过程,是提高教师水平的一个重要途径,其他任何人的模式都不可能替代这一过程。人类认识的发展总是从问题到问题,问题层出不穷,因此,对于“教学模式”来说,总是有一个“建构——超越——再建构——再超越”的过程,模式的建构将永无止境。
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(栏目编辑张正严)