劉炳昇教授的教學(xué)思想中蘊(yùn)藏著深刻的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想,研究他的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想對(duì)我們正在進(jìn)行的課程改革具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。劉炳昇針對(duì)現(xiàn)在普遍存在不做實(shí)驗(yàn)、少做實(shí)驗(yàn)、以動(dòng)畫、視頻替代實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象,提出了物理教學(xué)必須以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的觀點(diǎn)。筆者從5個(gè)方面來闡述劉炳昇“小實(shí)驗(yàn),大智慧”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想。
一、一種趨勢(shì)
21世紀(jì)的今天,隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展,多媒體計(jì)算機(jī)課件進(jìn)入了課堂,給傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式注入了新的活力。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)是時(shí)代性的反映與要求,將現(xiàn)代技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)整合是物理課程發(fā)展的一種趨勢(shì)。通過運(yùn)用多媒體技術(shù)可以優(yōu)化、增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。在課堂教學(xué)中先做物理實(shí)驗(yàn),再展示計(jì)算機(jī)動(dòng)畫,把主要現(xiàn)象盡可能清楚地表現(xiàn)出來,可謂錦上添花。
例如,電路中的電流流動(dòng)、磁體周圍的磁場(chǎng)等是物理教學(xué)的難點(diǎn),原因是電流看不見,摸不著,一般的實(shí)驗(yàn)器材很難將現(xiàn)象演示清楚,另外,理論抽象,學(xué)生難以形成概念、掌握規(guī)律。利用多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段,形象地演示電流的流動(dòng)情況,內(nèi)燃機(jī)的工作過程,磁體周圍的磁場(chǎng)分布情況等,這些難以觀察、抽象的教學(xué)內(nèi)容,用多媒體就能達(dá)到較好的教學(xué)效果。
二、兩種素養(yǎng)
1.激發(fā)好奇心和求知欲。人一生下來就有對(duì)外部世界的好奇心和求知欲,有在眾人面前展示自我的欲望,即人人都有“求知欲”和“展示欲”,這是人的心理本能。但不可能一直保持和發(fā)展好奇心。教師如果對(duì)學(xué)生的“心理本能”不能理解、不夠尊重,采用違背本能特點(diǎn)的錯(cuò)誤教育行為,就會(huì)扼殺這種好奇心和求知欲。好奇心在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為求知欲,進(jìn)而發(fā)展為對(duì)科學(xué)的興趣。我們教育的任務(wù)就是利用孩子的本能讓孩子自己去再利用、再延伸自己的本能,使學(xué)生的“求知欲”和“展示欲”能不斷地迸發(fā)出來,成為學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。物理實(shí)驗(yàn)?zāi)艹浞旨ぐl(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。
2.培養(yǎng)求真求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。在物理教學(xué)中,要注重展示科學(xué)的客觀真實(shí)性,培養(yǎng)學(xué)生求真求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),要求學(xué)生充分尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí);要求學(xué)生按照一定的程序規(guī)范操作,有目的、有計(jì)劃地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。當(dāng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與自己所學(xué)理論不相吻合時(shí),更要認(rèn)真分析,尋找原因,大膽質(zhì)疑,培養(yǎng)一絲不茍的求實(shí)態(tài)度。
三、三種觀點(diǎn)
1.強(qiáng)化探究不應(yīng)忽視基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。一般來說,基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)以及技能訓(xùn)練性的實(shí)驗(yàn)比較乏味,但是進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)是必要的。因?yàn)檫@些實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生理解重要的物理定律,鞏固和發(fā)展實(shí)驗(yàn)技能,同時(shí)也使學(xué)生了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要過程和方法。在進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)時(shí),特別要注意激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)機(jī)。讓學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)方案的巧妙之處,是激發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)有力的措施之一。因此,劉炳昇說:“我們應(yīng)當(dāng)繼承傳統(tǒng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn),關(guān)注物理實(shí)驗(yàn)的基本思想和技能要求:包括使用基本儀器的規(guī)范要求;測(cè)量與間接測(cè)量的思路;控制變量的方法;等效替代的方法;黑箱方法;處理與評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的技能;偶然發(fā)現(xiàn)的追蹤等。”
2.賦予驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以探索性內(nèi)涵。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程缺少探索性的問題引起了人們對(duì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)價(jià)值的懷疑。一些人認(rèn)為因“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”不具有“科學(xué)探究”的功能,在大力倡導(dǎo)以“科學(xué)探究”為顯著標(biāo)志的學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變的今天,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)似乎已失去應(yīng)有的生命力,于是,“改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)”也就漸成時(shí)尚。其實(shí),驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不應(yīng)受到責(zé)備,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)作為一種重要的實(shí)驗(yàn)形式,無論在科學(xué)研究中還是在科學(xué)教育中都是不可或缺的,其作用也是任何其他類型的實(shí)驗(yàn)所無法替代的。因此,劉炳昇提出驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)思想,反對(duì)用探索性實(shí)驗(yàn)替代驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),他不否定驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),而是要賦予它探索的思想:培養(yǎng)創(chuàng)新性的人才,需要讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)探索的思想和方法。
3.演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)精心設(shè)計(jì)。演示實(shí)驗(yàn)是教師為配合課堂教學(xué)而對(duì)學(xué)生所做的表演示范實(shí)驗(yàn),演示實(shí)驗(yàn)具有趣味性、靈活性、直觀性、簡(jiǎn)單性、時(shí)間性等特點(diǎn)。它是深受學(xué)生歡迎的實(shí)驗(yàn)形式,是教師施展教學(xué)藝術(shù)的獨(dú)特方法。針對(duì)有些人提出的要盡量變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的觀點(diǎn),劉炳昇認(rèn)為,加強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)與發(fā)揮學(xué)生的主體作用并不矛盾。他說:演示實(shí)驗(yàn)是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)組成部分,做好演示實(shí)驗(yàn),需要考慮學(xué)生的主動(dòng)性的發(fā)揮,這種主動(dòng)性的發(fā)揮不是形式上的動(dòng)手,而是把觀察和思維緊密結(jié)合起來。
四、四種能力
1.物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)能力。物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表示方法有圖解法和方程表示法。而這2種表示方法都需要有一定的數(shù)學(xué)知識(shí)。
(1)圖形表示法。把實(shí)驗(yàn)結(jié)果用函數(shù)圖形表示出來。圖形能直觀地反映出實(shí)驗(yàn)過程中變量之間的變化進(jìn)程和連續(xù)變化的趨勢(shì)。精確地描制圖線,分析圖線,能從圖線中找出物理規(guī)律。這對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)能力是一種培養(yǎng)。
(2)方程表示法。方程式是中學(xué)生應(yīng)用較多的一種數(shù)學(xué)形式,利用方程式表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果,不僅在形式上緊湊,而且也便于作數(shù)學(xué)上的進(jìn)一步處理。
2.物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的思維能力。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生思維活動(dòng)是密不可分的,通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生思維,讓學(xué)生參與知識(shí)的形成過程,接受物理思想方法的教育。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)中問題的提出與討論,可以培養(yǎng)思維的獨(dú)立性;通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)中正確處理局部與整體的關(guān)系,可以提高思維的深刻性;通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生從單向思維趨向多向思維,可以提高思維的靈活性;通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)處理靜態(tài)思維與動(dòng)態(tài)思維的關(guān)系,可以提高思維的廣泛性。
3.物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的提問能力。不論是教師的演示實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),只要仔細(xì)觀察、積極思考,總有取之不盡的提問素材。教師通過有趣的演示和分組實(shí)驗(yàn),可以讓學(xué)生仔細(xì)觀察、比較,引導(dǎo)學(xué)生提出問題,并不斷完善問題。
4.物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是物理實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn),是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵所在。創(chuàng)新能力要求和諧的教學(xué)環(huán)境,牢固的知識(shí)基礎(chǔ)和科學(xué)的創(chuàng)造性思維,要求以教師的創(chuàng)新示范為前提,學(xué)生的主動(dòng)求新求異為根本。許多科學(xué)創(chuàng)造發(fā)明都源于科學(xué)實(shí)驗(yàn),而個(gè)性發(fā)展的特征是標(biāo)新立異,這是培養(yǎng)創(chuàng)造性的重要因素,在科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造中也起著舉足輕重的作用。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師可以通過讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的猜想,讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,讓學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)等,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
五、五種重視
1.重視小實(shí)驗(yàn)、小制作。小實(shí)驗(yàn)、小制作是物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的有效補(bǔ)充和延伸,是物理知識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)際的具體體現(xiàn)。小實(shí)驗(yàn)、小制作等取材容易、貼近生活、直觀明了、便于操作,不僅能加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解,而且能極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,鍛煉學(xué)生的動(dòng)手制作能力和獨(dú)立操作能力,從而發(fā)展智力,促進(jìn)創(chuàng)新能力的形成。
2.重視自制教具。自制教具是教師和學(xué)生,利用簡(jiǎn)便易行的方法,就地取材,自己動(dòng)手制作的教具。自制教具不是簡(jiǎn)陋的教具,隨手取材和自制教具的實(shí)驗(yàn)不是權(quán)宜之計(jì)。自制教具時(shí),我們應(yīng)考慮教育性、科學(xué)性、簡(jiǎn)易性、直觀性、實(shí)用性、參與性等原則。自制教具不但對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有好處,而且對(duì)教學(xué)方法的改革和人的素質(zhì)培養(yǎng)也有好處。這就要求我們從改革、創(chuàng)新、質(zhì)量、素質(zhì)培養(yǎng)的高度來看待自制教具的積極作用。
3.重視“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)。“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)是指有目的地選擇和利用實(shí)驗(yàn)室之外的其他“存在物”及利用其創(chuàng)造新結(jié)構(gòu)開展的一類體現(xiàn)自創(chuàng)性、體驗(yàn)性、趣味性、簡(jiǎn)易性、生活化的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)并不是“非科學(xué)”和“無目的”,恰恰相反,它追求科學(xué)本質(zhì)、崇尚科學(xué)精神,注意培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì),追求豐富的教育內(nèi)涵和課程目標(biāo)的達(dá)成。“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)更注重學(xué)生的親身體驗(yàn)和感受,有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu),促進(jìn)學(xué)生形成技能;有助于創(chuàng)設(shè)源于生活的真實(shí)的探究情境,為學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程創(chuàng)造條件;有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)情感。
4.重視物理玩具。許多玩具是由物理原理設(shè)計(jì)而成的,能呈現(xiàn)物理現(xiàn)象,顯現(xiàn)物理規(guī)律,其鮮艷的色彩、神奇的現(xiàn)象、巧妙的設(shè)計(jì)、精美的外觀能牢牢抓住學(xué)生的目光,活躍課堂的氣氛,能夠起到實(shí)驗(yàn)儀器所不能替代的作用,使學(xué)生在好奇中愉快地學(xué)習(xí)物理。
5.重視綜合實(shí)踐活動(dòng)。每?jī)?cè)蘇科版教材都有2~3個(gè)綜合實(shí)踐活動(dòng),不少教師對(duì)于綜合實(shí)踐活動(dòng)不夠重視。綜合實(shí)踐活動(dòng)是讓學(xué)生走出課堂的一種體驗(yàn)式學(xué)習(xí)方式。綜合實(shí)踐活動(dòng)有助于學(xué)生獲得正常社會(huì)生活所必需的生活技術(shù)以及價(jià)值觀和信念,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)社會(huì)的使命感和責(zé)任感。改變學(xué)生“只在課堂學(xué),不到實(shí)踐中做”的弊端,并從社會(huì)體驗(yàn)入手,促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性社會(huì)化。
