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1.1認(rèn)知沖突理論基礎(chǔ)
錯(cuò)誤演示法以認(rèn)知沖突理論為基礎(chǔ),認(rèn)知沖突是指學(xué)生的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與所學(xué)新知識(shí)之間無(wú)法包容的矛盾,最早由美國(guó)心理學(xué)家費(fèi)斯汀格提出.教學(xué)中利用學(xué)生的認(rèn)知沖突,既能激起學(xué)生激烈的思維振蕩,又會(huì)催生出樂(lè)于學(xué)習(xí)的積極情感.錯(cuò)誤演示法就是在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)外界的人為因素,利用錯(cuò)誤演示,來(lái)激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知矛盾,意在引起學(xué)生的有意注意,調(diào)動(dòng)學(xué)生的認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力,促進(jìn)學(xué)生積極、高效地優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知結(jié)構(gòu).
1.2錯(cuò)誤概念轉(zhuǎn)變的理論基礎(chǔ)
除上述之外,錯(cuò)誤演示法還建立在概念轉(zhuǎn)變的理論基礎(chǔ)上,了解了學(xué)生的錯(cuò)誤概念是實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變的前提.教師首先應(yīng)該在態(tài)度上關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念之前存在的錯(cuò)誤概念,從而了解學(xué)生頭腦中存在的錯(cuò)誤概念.然后提出錯(cuò)誤概念,對(duì)錯(cuò)誤概念進(jìn)行轉(zhuǎn)換,創(chuàng)設(shè)“沖突情境”是一種非常有效的教學(xué)方式,能有效地優(yōu)化學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu).創(chuàng)設(shè)“沖突情境”主要針對(duì)一些學(xué)生容易產(chǎn)生錯(cuò)誤概念的教學(xué)內(nèi)容展開(kāi).概念轉(zhuǎn)變教學(xué)就是一種立足于學(xué)生的已有認(rèn)識(shí),使學(xué)生的錯(cuò)誤概念向科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué),概念轉(zhuǎn)變教學(xué)過(guò)程就是認(rèn)知沖突的引發(fā)及其解決的過(guò)程.本文運(yùn)用錯(cuò)誤演示法,就是希望利用學(xué)生的錯(cuò)誤概念,創(chuàng)設(shè)沖突情境,然后進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的過(guò)程.有別于其他的教學(xué)方法,它往往是從反面作為知識(shí)點(diǎn)的切入口,對(duì)學(xué)生有較高的能力要求.所以錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)往往是只服務(wù)于課堂上重點(diǎn)、難點(diǎn)的突破,切勿任意的展開(kāi)、無(wú)限制的延伸.因此,在用錯(cuò)誤演示法進(jìn)行教學(xué)時(shí),筆者是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中較為關(guān)鍵、重點(diǎn)的地方設(shè)計(jì),而非從頭到尾都是糾正演示,希望能在關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)教學(xué)中提高效果.
1.3問(wèn)題的提出
在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課,關(guān)于實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)的講授中,如果按照實(shí)驗(yàn)的操作步驟逐一講授,學(xué)生的錯(cuò)誤概念轉(zhuǎn)化較少,認(rèn)知沖突不明顯,如果通過(guò)錯(cuò)誤演示,然后糾正的方法講授,增加了學(xué)生的認(rèn)知沖突.然而這種錯(cuò)誤演示的方法,相對(duì)過(guò)去的逐一按步驟講授,能否使學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握得更明顯?能否使學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的情感更強(qiáng)烈?本文期望通過(guò)這兩種不同講授方式對(duì)比,得出初步的探索.
2研究對(duì)象的選定與處理
本文以華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院的大一新生作為研究對(duì)象,選取大一新生作為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象,是因?yàn)榇笠恍律际堑谝淮紊洗髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)課,基本排除了因上大學(xué)實(shí)驗(yàn)課后,導(dǎo)致的個(gè)體差異,從而提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度.本次實(shí)驗(yàn)研究中,隨機(jī)選取了140人作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,分為兩個(gè)組,每組70人.在進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究前,每組的男女比例、整體教學(xué)氛圍、任課教師等基本相同.盡最大的可能控制實(shí)驗(yàn)前的無(wú)關(guān)變量,提高實(shí)驗(yàn)的內(nèi)部效度。實(shí)驗(yàn)組在講授實(shí)驗(yàn)步驟和注意問(wèn)題時(shí),采用錯(cuò)誤演示的方法教學(xué),對(duì)照組還是進(jìn)行傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)步驟的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法.實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組所接受的教學(xué)內(nèi)容都是初次接觸,均為完全不知道的情況,并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有對(duì)任何一組的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)化處理,均為相同的實(shí)驗(yàn)操作情境.教授的內(nèi)容均為普通實(shí)驗(yàn)的“物體密度的測(cè)量”,整體教案一致,只是在其中有關(guān)物理天平的使用方面,運(yùn)用了兩種不同的教學(xué)方法.
3教學(xué)方法的實(shí)施與應(yīng)用
筆者選取的課題是大學(xué)普通物理實(shí)驗(yàn)“物體密度的測(cè)量”.在學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)前,我們常常需要簡(jiǎn)要地介紹實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范和操作方法.本實(shí)驗(yàn)所需要用到的主要儀器是天平,首先調(diào)節(jié)好天平,才能進(jìn)行液體或固體密度的測(cè)量,天平調(diào)節(jié)的細(xì)節(jié)體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范程度.對(duì)于剛?cè)雽W(xué)的大學(xué)生而言,中學(xué)階段大部分學(xué)生較少甚至沒(méi)有接觸過(guò)較為精密的物理天平,如何正確使用物理天平成為大學(xué)新生較為普遍的易錯(cuò)點(diǎn).筆者通過(guò)兩種教學(xué)方法來(lái)講解天平的使用,將學(xué)生分為對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組,具體教學(xué)方法如下.對(duì)照組:筆者將物理天平放置在講臺(tái)上,按正確步驟為該組學(xué)生演示天平使用.首先,調(diào)節(jié)天平的底腳螺絲,讓水準(zhǔn)儀氣泡到中央;其次,調(diào)節(jié)游碼,使得游碼到零刻度;再次,調(diào)節(jié)物理天平的平衡螺母,讓天平的指針豎直向下;演示完畢之后,課堂繼續(xù)進(jìn)行,對(duì)有關(guān)測(cè)量密度的原理進(jìn)行講解.實(shí)驗(yàn)組:同樣,筆者將物理天平放置在講臺(tái)上,但演示步驟與對(duì)照組學(xué)生不同.首先,調(diào)節(jié)物理天平的平衡螺母,讓天平的指針豎直向下;其次,調(diào)節(jié)游碼,使得游碼到零刻度;再次,調(diào)節(jié)天平的底腳螺絲,讓水準(zhǔn)儀氣泡到中央;最后,口頭告訴學(xué)生該操作步驟有誤,正確步驟應(yīng)該是反過(guò)來(lái)的;之后,課堂繼續(xù)進(jìn)行,對(duì)有關(guān)測(cè)量密度的原理進(jìn)行講解.
4應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行實(shí)證研究
4.1實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組學(xué)生知識(shí)掌握的自我認(rèn)同的對(duì)比
本文通過(guò)命制問(wèn)題,當(dāng)堂測(cè)試,“關(guān)于天平使用的注意方面,您覺(jué)得自己得到了收獲嗎?”設(shè)置4個(gè)不同的選項(xiàng)。利用SPSS軟件,將選項(xiàng)中的“非常同意”、“比較同意”、“不同意”、“非常不同意”4種不同程度依次設(shè)置為“4”、“3”、“2”、“1”,其中,組別1為對(duì)照組,組別2為實(shí)驗(yàn)組,錄入數(shù)據(jù)如表3.此類(lèi)情況多采用秩和檢驗(yàn),即利用非參數(shù)檢驗(yàn),這里采用的是兩獨(dú)立樣本的非參數(shù)檢驗(yàn),繼續(xù)對(duì)兩個(gè)樣本進(jìn)行Mann-WhitneyU檢驗(yàn),即判別兩個(gè)獨(dú)立樣本所屬的總體均值是否相同。其中,在表4中,組1為對(duì)照組,組2為實(shí)驗(yàn)組,對(duì)照組的平均秩次為51.65,實(shí)驗(yàn)組的平均秩次為72.74,Z值為-3.789,相伴概率為0.0,明顯小于顯著水平0.05,可以認(rèn)為應(yīng)該拒絕零假設(shè),認(rèn)為兩組之間的均值存在顯著差異.這說(shuō)明錯(cuò)誤演示法對(duì)學(xué)生的知識(shí)情感的認(rèn)可程度產(chǎn)生了影響,兩種教學(xué)方法之間是有顯著性差異的.綜上數(shù)據(jù),可以得出結(jié)論,在錯(cuò)誤演示法講授天平使用時(shí),對(duì)比傳統(tǒng)教學(xué),更能提高學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的自我認(rèn)同感,一定程度上提高了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的情感.
4.2實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握的對(duì)比
關(guān)于學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握的情況,為了避免設(shè)置無(wú)關(guān)題目降低對(duì)該研究的可靠性,針對(duì)性地就天平使用的操作步驟這個(gè)最相關(guān)的知識(shí)點(diǎn),命制了有關(guān)操作步驟的測(cè)試題目,探索兩組學(xué)生通過(guò)兩種不同的方法教學(xué)后,對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的重視情況及掌握的程度,進(jìn)行了當(dāng)堂問(wèn)卷測(cè)試,“在天平調(diào)節(jié)時(shí),應(yīng)最先調(diào)節(jié)哪個(gè)呢?”同樣,利用SPSS軟件,將本題選項(xiàng)中的正確答案設(shè)置為“1”,其他3個(gè)錯(cuò)誤答案均設(shè)置為“0”,其中,組別1為對(duì)照組,組別2為實(shí)驗(yàn)組,錄入數(shù)據(jù)如表6.利用非參數(shù)檢驗(yàn),這里繼續(xù)采用的是兩獨(dú)立樣本的非參數(shù)檢驗(yàn),對(duì)兩個(gè)樣本進(jìn)行Mann-WhitneyU檢驗(yàn),即判別兩個(gè)獨(dú)立樣本所屬的總體均值是否相同。同樣的,在表7中,組1為對(duì)照組,組2為實(shí)驗(yàn)組,對(duì)照組的平均秩次為55.66,實(shí)驗(yàn)組的平均秩次為67.20,Z值為-2.317,相伴概率為0.021,小于顯著水平0.05,可以認(rèn)為應(yīng)該拒絕零假設(shè),認(rèn)為兩組之間的均值存在顯著差異.綜上數(shù)據(jù),可以得出結(jié)論,在錯(cuò)誤演示法講授天平使用時(shí),對(duì)比傳統(tǒng)教學(xué),更能提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作步驟的記憶及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握,能較為有效地突出實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn),并引起學(xué)生的注意.
4.3實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)整體印象的對(duì)比
為了能夠進(jìn)一步分析學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)整體印象的情況,筆者還設(shè)置了一道開(kāi)放題,“本實(shí)驗(yàn),您覺(jué)得天平調(diào)節(jié)應(yīng)該注意哪些方面?”通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到如表9所示結(jié)果.從表中可以明顯看出,雖然錯(cuò)誤演示法的被測(cè)人數(shù)略小于傳統(tǒng)演示法,但涉及天平水平的答案卻超出傳統(tǒng)演示法,在錯(cuò)誤演示法中回答天平水平的人數(shù)占59.6%,大于傳統(tǒng)演示法的36.9%,也進(jìn)一步補(bǔ)充驗(yàn)證了上述研究結(jié)果.將難點(diǎn)采用錯(cuò)誤演示法教學(xué)時(shí),學(xué)生的印象會(huì)深刻,能更好地把重點(diǎn)內(nèi)容作為重點(diǎn)來(lái)記憶.
5結(jié)論
一、利用詩(shī)詞引入物理概念,可使學(xué)生興趣盎然,氣氛活躍。
例如,在講到物體的運(yùn)動(dòng)的一些概念時(shí),可用詩(shī)詞《送瘟神》中的詩(shī)句:
“坐地日行八萬(wàn)里,
巡天遙看一千河。”
由此引入運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的概念,我們腳下的地球永不停止地在運(yùn)動(dòng)。宋代詩(shī)人陳與義在一首名為《襄邑道中》的詩(shī)中寫(xiě)道:
“飛花兩岸照晚紅,
百里榆堤半日風(fēng)。
臥看滿(mǎn)天云不動(dòng),
不知云與我俱東?!?/p>
從后兩句詩(shī)中,可引入靜止是相對(duì)的概念。在這里船與云以相同的速度運(yùn)動(dòng),以船為參照物,云是靜止的。
又如陶淵明的“白日淪西河,素月出東嶺”,李白的“孤帆遠(yuǎn)影碧空盡,惟見(jiàn)長(zhǎng)江天際流”都可以引入運(yùn)動(dòng)的一些概念。
這些詩(shī)詞生動(dòng)、形象、有趣。這樣引入物理概念,學(xué)生聽(tīng)得津津有味,課堂氣氛活躍,有事半功倍的效果。
二、利用詩(shī)詞理解物理概念,可使學(xué)生思維流暢,印象深刻。
在理解特體間的相互作用和力的分解現(xiàn)象時(shí),分析風(fēng)箏為什么能浮在空中的原因,可將清代吳有水的《風(fēng)箏》讀給學(xué)生:
“只憑風(fēng)力健,
不假羽毛豐。
紅線(xiàn)凌空去,
青云有路通?!?/p>
并作受力分析,效果極好。
又如在講授光的直線(xiàn)傳播規(guī)律、影子的形成時(shí),用宋代詩(shī)人蘇軾的《花影》,有助于學(xué)生的理解:
“重重迭迭上瑤臺(tái),
幾度呼童掃不開(kāi)。
剛被太陽(yáng)收拾去,
又教明月送將來(lái)?!?/p>
再如,講到色散時(shí),可用《菩薩蠻·大柏地》的詩(shī)句:
“赤橙黃綠青藍(lán)紫,
誰(shuí)持彩練當(dāng)空舞。
雨后復(fù)斜陽(yáng),
關(guān)山陣陣蒼。
三、利用物理知識(shí)欣賞中國(guó)詩(shī)詞,使學(xué)生學(xué)有所用。
在學(xué)習(xí)了光的反射之后,對(duì)李白的詩(shī)“窗前明月光,疑是地上霜”中的“地上霜”三字會(huì)理解得更加深刻。
又如李白的《望廬山瀑布》:
“日照香爐生紫煙,
遙看瀑布掛前川。
飛流直下三千尺,
疑是銀河落九天?!?/p>
那氣勢(shì)磅礴的瀑布,在詩(shī)人眼中化作銀河落九天。如果沒(méi)有光學(xué)知識(shí),對(duì)這兩句詩(shī)的理解恐怕不會(huì)太深。
再如通過(guò)學(xué)習(xí)物理,同學(xué)們知道一些時(shí)空的概念,我們?cè)僦販乩畎椎摹对绨l(fā)白帝城》:
“朝辭白帝彩云間,
千里江陵一日還。
兩岸猿聲啼不住,
輕舟已過(guò)萬(wàn)重山?!?/p>
這首詩(shī)說(shuō)的是人和船在空間運(yùn)動(dòng)。西辭白帝,東到江陵,順流而下,一瀉千里。在陣陣的猿鳴聲中,隨著輕舟所處位置的變化,但見(jiàn)群山萬(wàn)壑,千姿百態(tài),好不令人心弛神往。朝辭白帝,暮抵江陵,這種空間運(yùn)動(dòng)也不照供伴隨著“一日”的時(shí)間變遷嗎?
四、利用物理知識(shí)鑒別中國(guó)詩(shī)詞,使不徨能辯證地看待問(wèn)題。
在學(xué)習(xí)了“物態(tài)變化”一章,插入張繼的膾炙人口的《楓橋夜泊》:
“月落烏碲霜滿(mǎn)天,
江楓漁火對(duì)愁眠。
姑蘇城外寒山寺,
有人可能認(rèn)為培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生主要靠課外小組和個(gè)別輔導(dǎo),與課堂教學(xué)關(guān)系不大,這種看法是片面的,實(shí)際上課堂教學(xué)也是至關(guān)重要的.本文著重從高中物理課堂教學(xué)這一側(cè)面來(lái)總結(jié)取得這些成果的經(jīng)驗(yàn).
我們十多年來(lái)的課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)可以總結(jié)成三句話(huà):追根尋源真一點(diǎn),實(shí)驗(yàn)研究多一點(diǎn),能力要求高一點(diǎn),簡(jiǎn)稱(chēng)“三點(diǎn)”教學(xué)法,因此我們稱(chēng)自己的教材為“三點(diǎn)”法教材.
我們的“三點(diǎn)”法教學(xué)完全是根據(jù)國(guó)家教委頒布的高中物理教學(xué)大綱編寫(xiě)的.因?yàn)槲覀兠鎸?duì)的是全班學(xué)生,不可能而且也不應(yīng)該把課堂教學(xué)變成物理競(jìng)賽輔導(dǎo),我們確確實(shí)實(shí)通過(guò)課堂教學(xué)明顯提高了學(xué)生的素質(zhì)和能力,為學(xué)生在高考和物理競(jìng)賽中取得優(yōu)異成績(jī)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ).
一、追根尋源真一點(diǎn)
一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)物理,首先接觸到的就是物理定律.因此,怎樣搞好物理定律教學(xué),必然是每個(gè)物理教師首先要考慮的問(wèn)題.
在進(jìn)行某一物理定律教學(xué)時(shí),我們有意識(shí)補(bǔ)充了大量的與這一定律的建立過(guò)程有關(guān)的內(nèi)容,這就是所謂的“溯源”教學(xué).任何一個(gè)重要物理定律的建立,都有一個(gè)艱辛而漫長(zhǎng)的過(guò)程.探索定律的工作只所以能成功,這個(gè)定律最后只所以能夠確立起來(lái),其中一定有很多科學(xué)的研究方法和正確的推理思維方式,這些內(nèi)容毫無(wú)疑問(wèn)是屬于物理學(xué)科中最重要的東西,是人類(lèi)一筆寶貴的知識(shí)財(cái)富,也是我們物理教學(xué)的寶貴財(cái)富.
在講授牛頓萬(wàn)有引力定律時(shí),我們從第谷對(duì)行星進(jìn)行幾十年的觀測(cè)積累的大量第一手資料講起,然后是開(kāi)普勒在擁有這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)大量計(jì)算總結(jié)出描寫(xiě)天體運(yùn)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律(開(kāi)普勒三定律),最后才是牛頓用定量的動(dòng)力學(xué)原理對(duì)這些規(guī)律予以解釋?zhuān)K于發(fā)現(xiàn)了對(duì)天上、地上的物體具有普遍意義的萬(wàn)有引力定律.在學(xué)習(xí)牛頓萬(wàn)有引力定律的過(guò)程中,我們還著重向?qū)W生介紹了“歸納法”、“理想化”和“間接驗(yàn)證”三種科學(xué)研究的重要方法.
在學(xué)習(xí)庫(kù)侖定律的過(guò)程中,我們糾正了學(xué)生由于大多數(shù)教科書(shū)敘述籠統(tǒng)而形成的錯(cuò)誤觀念,使他們明白:1.庫(kù)侖當(dāng)年只用扭秤做了兩個(gè)同種電荷互相排斥的實(shí)驗(yàn),而未做兩個(gè)異種電荷互相吸引的實(shí)驗(yàn),因?yàn)樵诤笠粚?shí)驗(yàn)中的平衡有可能是不穩(wěn)定的.庫(kù)侖是用電擺來(lái)完成后一實(shí)驗(yàn)的;2.無(wú)論是扭秤還是電擺,精確度都是很有限的,根本無(wú)法確定兩電荷之間的作用力與距離的平方成反比,更不是和距離的1.98次方或2.02次方成反比.當(dāng)年的庫(kù)侖(實(shí)際上還有更早的卡文迪許),以及后來(lái)的麥克斯韋、普林普頓等人都是用另一種實(shí)驗(yàn)方法將指數(shù)的精度逐漸提高,直至今天的2±3×10-16,終于使庫(kù)侖定律成為當(dāng)今物理學(xué)中最精確的定律之一.結(jié)合庫(kù)侖定律的建立過(guò)程,我們還向?qū)W生介紹了“類(lèi)比”和“演繹驗(yàn)證”的方法.
在學(xué)習(xí)歐姆定律的過(guò)程中,學(xué)生一開(kāi)始都以為研究通過(guò)導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端的電壓之間的關(guān)系是不困難的,只要用電流表、電壓表再加電源和可變電阻器等組成電路即可.可是我告訴他們,在歐姆那個(gè)年代,非但沒(méi)有電流表、電壓表等儀器,連電壓、電流和電阻的定義和單位都沒(méi)有,歐姆所面臨的困難之大是可想而知的.他到底是怎樣得到這個(gè)電學(xué)中最重要的定律的呢?學(xué)生頓時(shí)產(chǎn)生了濃厚的興趣.在學(xué)習(xí)歐姆定律誕生過(guò)程的同時(shí),我們還結(jié)合歐姆的實(shí)踐,介紹了用圖線(xiàn)探究新規(guī)律的方法.
此外,我們還結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律介紹了“理想實(shí)驗(yàn)”、“推理”、“實(shí)驗(yàn)研究”等方法,結(jié)合氣體定律介紹了“分析法”,結(jié)合能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律介紹了“綜合法”.使學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握了一些重要的科學(xué)研究方法.有的同學(xué)深有體會(huì)地說(shuō):物理定律是寶貴的,但研究物理定律的科學(xué)方法更寶貴.誰(shuí)掌握了這些方法,誰(shuí)就能不斷地去探索大自然層出不窮的奧秘.
在物理定律的教學(xué)中,我們?cè)谡n堂上經(jīng)常采用設(shè)問(wèn)的方法,不是直接告訴學(xué)生某個(gè)定律是怎樣建立起來(lái)的,而是不斷地提出問(wèn)題讓學(xué)生去思考,擺出困難讓學(xué)生去克服,提出任務(wù)讓學(xué)生去完成,制定目標(biāo)讓學(xué)生去實(shí)現(xiàn).這樣可以有效地發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維和解決問(wèn)題的能力.
我們要求學(xué)生在課外進(jìn)行大量自學(xué).早在公元前4世紀(jì),古希臘蘇格拉底明確強(qiáng)調(diào)過(guò):“好的、正確的教學(xué)不是傳遞,而是對(duì)學(xué)生的自學(xué)輔導(dǎo)”.我一貫強(qiáng)調(diào)學(xué)生要學(xué)會(huì)自學(xué)、討論、研究.我教的優(yōu)秀學(xué)生,學(xué)得的物理知識(shí),最多只有一半是在課堂上聽(tīng)我講的,其它一概由他們自學(xué).到一定階段,我開(kāi)始指定幾個(gè)學(xué)得比較好的學(xué)生輪流給其他學(xué)生上課.每次課分兩部分,前半部分由主講同學(xué)講,后半部分由全體同學(xué)提問(wèn)、討論.像王泰然和任宇翔在高二階段就給其他同學(xué)作過(guò)二十幾次講座,楊亮、謝小林、陳匯鋼等同學(xué)也不例外.
我們這種自學(xué)討論式教學(xué)還延續(xù)到學(xué)生畢業(yè)以后.獲金牌或?qū)W有所成的學(xué)生進(jìn)了大學(xué)甚至出國(guó)留學(xué)后,有機(jī)會(huì)還回來(lái)給小同學(xué)談自己的體會(huì).例如1994年暑假任宇翔從美國(guó)回國(guó)探親一個(gè)月,來(lái)學(xué)校給95、96屆學(xué)生講了10次課.他向小學(xué)友介紹物理學(xué)中一些新進(jìn)展、中美物理教學(xué)中的差異以及他們當(dāng)年學(xué)習(xí)過(guò)程中曾激烈爭(zhēng)論過(guò)的問(wèn)題,使聽(tīng)課的學(xué)生大受裨益.1996年暑假,謝小林和陳匯鋼兩位金牌獲得者又為97、98屆同學(xué)講了十多天課.他們既講物理知識(shí),又講國(guó)家集訓(xùn)隊(duì)隊(duì)員奮發(fā)學(xué)習(xí)的感人事跡,使小同學(xué)們大開(kāi)眼界.
這樣的訓(xùn)練方法也得到了權(quán)威人士的肯定.1992年10月,在上海召開(kāi)的全國(guó)物理特級(jí)教師會(huì)議上,原中國(guó)物理學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、現(xiàn)全國(guó)中學(xué)物理競(jìng)賽委員會(huì)主任、北京大學(xué)沈克琦教授在他的題為“國(guó)際物理奧林匹克競(jìng)賽與中學(xué)物理教學(xué)”的報(bào)告中說(shuō):“我聽(tīng)到兩名得金牌的上海學(xué)生講他們的老師如何培養(yǎng)他們的情況,我認(rèn)為這個(gè)經(jīng)驗(yàn)倒很值得推廣.他們說(shuō)他們的老師不是采取灌輸?shù)霓k法,而是啟發(fā)引導(dǎo),要求他們給同學(xué)講課,這對(duì)他們搞清概念原理和科學(xué)地進(jìn)行表達(dá)都非常有幫助.我想這可能是提高優(yōu)秀學(xué)生能力的有效方法之一.”
那么自學(xué)為什么會(huì)對(duì)提高學(xué)生的能力起這么大的作用呢?從心理學(xué)角度來(lái)看,自學(xué)與聽(tīng)課可能有以下兩點(diǎn)不同:
(1)人類(lèi)的思維活動(dòng)表現(xiàn)為分析、綜合、比較、抽象、概括等過(guò)程.一個(gè)學(xué)生在自學(xué)某一個(gè)新的物理內(nèi)容時(shí),少不了理解、思考、建立正確的物理模型等工作,這里面充滿(mǎn)了分析、綜合、比較等過(guò)程.因此相對(duì)聽(tīng)課而言,自學(xué)對(duì)學(xué)生的思維活動(dòng)提出了更高的要求,從而使他們得到更大的鍛煉.
(2)人們的注意可分為無(wú)意注意、有意注意和有意后注意三種.事先沒(méi)有預(yù)定的目標(biāo),也不需要作意志努力的注意叫做無(wú)意注意;有預(yù)定的目標(biāo),在必要時(shí)還需作一定的意志努力的注意叫做有意注意.一個(gè)學(xué)生在自學(xué)的時(shí)候,他的目的一定是十分明確的,而且需要一定的意志努力(否則難以堅(jiān)持),因此學(xué)生在自學(xué)時(shí),可保證在絕大多時(shí)間內(nèi)都處于有意注意的狀態(tài),這一點(diǎn)對(duì)提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)能力都是很有好處的.有的學(xué)生在自學(xué)中往往會(huì)十分投入,進(jìn)入一種旁若無(wú)人的境地,而相對(duì)來(lái)說(shuō),這種情況在聽(tīng)課時(shí)就比較少.一個(gè)學(xué)生堅(jiān)持自學(xué)一段時(shí)間之后,便能漸漸地從有意注意轉(zhuǎn)化到有意后注意,即不需要意志努力也能夠?qū)⒆约旱淖⒁饬﹂L(zhǎng)期保持在這項(xiàng)工作上.有意后注意是一種高級(jí)類(lèi)型的注意,它既有明確的目的,又不需要用意志努力來(lái)維持,是人類(lèi)從事創(chuàng)造性活動(dòng)的必需條件.學(xué)生一旦進(jìn)入這種狀態(tài),他們的物理學(xué)習(xí)效率就會(huì)大大提高,學(xué)習(xí)成績(jī)就會(huì)有明顯進(jìn)步.
二、實(shí)驗(yàn)研究多一點(diǎn)
物理學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué),物理學(xué)中的每一個(gè)概念、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和確立主要依賴(lài)于實(shí)驗(yàn).因此,在高中物理教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方面的訓(xùn)練,無(wú)疑是提高物理教學(xué)質(zhì)量的一條必由之路.
目前中學(xué)物理教學(xué)大綱中安排了相對(duì)數(shù)量的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn),不難發(fā)現(xiàn),這些實(shí)驗(yàn)存在著某些不足,主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面:
第一,教材中幾乎所有實(shí)驗(yàn)是為配合所學(xué)內(nèi)容而安排的,目的是幫助學(xué)生加深對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解,因此學(xué)生不易通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)掌握一些重要的實(shí)驗(yàn)方法.
第二,課本中每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理及操作步驟都講得十分清楚,學(xué)生只需按部就班地完成實(shí)驗(yàn)操作即可.這樣的實(shí)驗(yàn)只能增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力,而對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的訓(xùn)練是不夠的,也無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力.
第三,目前課本中的實(shí)驗(yàn)大多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),學(xué)生只要學(xué)懂了書(shū)上的定律,一般都能輕而易舉地完成實(shí)驗(yàn).這種安排違反了教育應(yīng)該走在學(xué)生智力發(fā)展前面的原則,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的能力是不利的.
針對(duì)以上不足,我們對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了改革,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)為發(fā)展學(xué)生的智力,提高學(xué)生的素質(zhì)服務(wù).在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革方面,我們主要采取了以下三條措施:
(1)增加實(shí)驗(yàn)數(shù)量.
不論是在課堂演示實(shí)驗(yàn),還是在學(xué)生實(shí)驗(yàn)或小實(shí)驗(yàn)方面,平均增加了60%的實(shí)驗(yàn).其中有一部分新實(shí)驗(yàn),學(xué)校沒(méi)有現(xiàn)成的儀器,安排學(xué)生自己制作,對(duì)學(xué)生有較高的要求.
(2)重視實(shí)驗(yàn)誤差討論.
物理實(shí)驗(yàn)離不開(kāi)測(cè)量,測(cè)量是實(shí)驗(yàn)科學(xué)最本質(zhì)的東西.從某種意義上講,結(jié)果準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)就是成功的實(shí)驗(yàn),反之就是不成功的實(shí)驗(yàn).因此在培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生的過(guò)程中,應(yīng)該讓他們掌握一些必要的實(shí)驗(yàn)誤差的基本知識(shí).在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí),要求學(xué)生們盡量消除實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差;在選擇實(shí)驗(yàn)器材時(shí)要考慮它的精確程度;在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),要采用盡量科學(xué)的方法.
(3)加強(qiáng)重要實(shí)驗(yàn)方法教學(xué).
在實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中有一些重要的方法,比如減小實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的方法、減小實(shí)驗(yàn)偶然誤差的方法、實(shí)驗(yàn)探究規(guī)律的方法、迂回測(cè)量的方法等,這些方法不是在個(gè)別實(shí)驗(yàn)中,而是在許多實(shí)驗(yàn)中都有應(yīng)用,因此具有一定的普遍意義,這些方法一定要讓學(xué)生很好地掌握.在必要時(shí),我們甚至根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,集中安排幾個(gè)某種方法體現(xiàn)比較典型的實(shí)驗(yàn),這樣便于學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)和熟練掌握某一種實(shí)驗(yàn)方法.
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革方面,我們做了以下嘗試:
(1)在課堂上創(chuàng)設(shè)一些實(shí)驗(yàn)問(wèn)題讓學(xué)生研究.
在高中階段,每周至少有4節(jié)物理課,充分利用物理課中碰到的各種各樣問(wèn)題,可設(shè)計(jì)一些供學(xué)生討論的實(shí)驗(yàn)題目,并引導(dǎo)他們一步一步地探索、解決.
我在講功率一節(jié)時(shí),設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)題目:要求測(cè)定一個(gè)人騎自行車(chē)的功率.在自行車(chē)由靜止啟動(dòng)的過(guò)程中,人做的功除了增加人和車(chē)的動(dòng)能之外,還要克服空氣阻力和地面的摩擦力,其中哪些因素是主要的,哪些因素是次要的?學(xué)生根據(jù)自己騎自行車(chē)的經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為空氣阻力是很明顯的,不能忽略,而地面和車(chē)輪之間的滾動(dòng)摩擦一般比較小,可以忽略.接下來(lái)的問(wèn)題是怎樣測(cè)量人克服空氣阻力做的功?學(xué)生都有這樣的體會(huì):頂風(fēng)騎車(chē)時(shí),騎得越快風(fēng)的阻力越大,因此可以設(shè)風(fēng)的阻力和車(chē)的速度成正比.車(chē)的速度怎樣測(cè)?風(fēng)的阻力和車(chē)速成正比的比例因數(shù)是多少?問(wèn)題一個(gè)接著一個(gè)地出現(xiàn),被大家一個(gè)又一個(gè)地解決,終于找到了一個(gè)大家都比較滿(mǎn)意的實(shí)驗(yàn)方案.接著全班同學(xué)興高采烈地到操場(chǎng)上去做實(shí)驗(yàn),最后再回到教室里,師生一起處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),作出圖象,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果.在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,除了實(shí)驗(yàn)題目是由老師提出的外,實(shí)驗(yàn)方案和解決問(wèn)題的途徑都是由學(xué)生討論研究出來(lái)的,因此他們都覺(jué)得很有意思,收獲很大.
(2)對(duì)課本中一些重要實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入研究.
物理課本中有大量現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn),有時(shí)可以對(duì)這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一些討論和改進(jìn).
在做直流電路的實(shí)驗(yàn)時(shí),我們讓學(xué)生對(duì)伏安法測(cè)量導(dǎo)體的電阻這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了深入的研究.用簡(jiǎn)單的伏安法電路,不論是采用電流表內(nèi)接還是電流表外接,都有系統(tǒng)誤差.結(jié)合這個(gè)問(wèn)題,我給學(xué)生介紹了補(bǔ)償?shù)乃枷?,然后由學(xué)生自己設(shè)計(jì)了電流補(bǔ)償和電壓補(bǔ)償兩種線(xiàn)路.補(bǔ)償法解決了由于實(shí)驗(yàn)電路不完善帶來(lái)的系統(tǒng)誤差,但這個(gè)矛盾解決了,電流表和電壓表不夠準(zhǔn)確的問(wèn)題上升為主要矛盾.怎么辦?經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究改進(jìn),大家認(rèn)為可以用準(zhǔn)確度高得多的電阻箱來(lái)取代電壓表和電流表,再輔以靈敏度很高的電流表,便可以明顯提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度,這就是常用的惠斯通電橋.接下來(lái)學(xué)生分別用簡(jiǎn)單伏安法、補(bǔ)償伏安法和惠斯通電橋測(cè)量了同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻,比較測(cè)量結(jié)果,可以證實(shí)先前的想法.在歷史上,從伏安法到惠斯通電橋是有一個(gè)很長(zhǎng)的過(guò)程的,而在我們這堂實(shí)驗(yàn)課中,學(xué)生經(jīng)歷了這么一個(gè)碰到問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的完整過(guò)程.這樣的實(shí)驗(yàn)課對(duì)增強(qiáng)學(xué)生的能力是很有幫助的.
(1)和(2)實(shí)際上都是不斷地給學(xué)生提出新的目標(biāo),誘導(dǎo)他們提高實(shí)驗(yàn)水平,我們有時(shí)稱(chēng)之為“目的誘導(dǎo)法”.
(3)給特優(yōu)學(xué)生安排一些特殊實(shí)驗(yàn).
我校有一批進(jìn)口物理儀器,性能比較好,涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容面也比較廣.這批儀器的說(shuō)明書(shū)是英文或日文的,我指定一名學(xué)生準(zhǔn)備某一個(gè)實(shí)驗(yàn),要求他先翻譯好說(shuō)明書(shū),準(zhǔn)備好器材,然后帶領(lǐng)其他同學(xué)做實(shí)驗(yàn).這個(gè)主講的學(xué)生還要準(zhǔn)備好一些討論題,在實(shí)驗(yàn)后供同學(xué)們討論.學(xué)生對(duì)這樣的實(shí)驗(yàn)非常感興趣.此類(lèi)實(shí)驗(yàn)雖然有時(shí)和高考、競(jìng)賽沒(méi)有直接的關(guān)系,但是這種帶有研究性的實(shí)驗(yàn)對(duì)優(yōu)秀學(xué)生很有好處.
三、能力要求高一點(diǎn)
物理習(xí)題教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分.不論是教師還是學(xué)生,都在解習(xí)題上花費(fèi)了大量的時(shí)間,因此,習(xí)題教學(xué)的改革是一個(gè)很重要的問(wèn)題.
就本質(zhì)來(lái)說(shuō),物理習(xí)題是人們編制的一些假想物理場(chǎng)景.毫無(wú)疑問(wèn),物理學(xué)家是不會(huì)去做物理習(xí)題的,而他們是在研究那些真實(shí)的、尚未發(fā)現(xiàn)的物理規(guī)律.同樣,發(fā)明家也是不會(huì)去做物理習(xí)題的,他們是在力圖應(yīng)用已有的物理規(guī)律去解決一系列實(shí)際問(wèn)題,那么我們?yōu)槭裁匆寣W(xué)生做那么多人為假想的物理習(xí)題?目的無(wú)非是要培養(yǎng)學(xué)生的理解、分析、推理等能力.所以物理習(xí)題教學(xué)應(yīng)該圍繞這個(gè)目標(biāo)來(lái)進(jìn)行.
我們常用以下兩種方法來(lái)進(jìn)行習(xí)題教學(xué):
(1)按照解題方法組織習(xí)題教學(xué)
一般的習(xí)題都是按力、熱、電、光的順序來(lái)講授的,但我們比較傾向于按照解題方法來(lái)講解物理習(xí)題.例如理想化法、整體法和隔離法、等效替代法、小量分析法、疊加法、對(duì)稱(chēng)法、圖象法等,這樣比較有利于學(xué)生掌握一些重要的解題方法.到學(xué)習(xí)的某一階段,集中將一批用解決方法相同的習(xí)題安排給學(xué)生練習(xí),使他們由不會(huì)用到會(huì)用這種方法.在以后的學(xué)習(xí)中,每隔一定階段讓這種方法再出現(xiàn)一次,以加深這種解題方法在大腦中的印象,達(dá)到牢固掌握,應(yīng)用自如的目的.
三段式半開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系在“基礎(chǔ)、提高、拓展”教學(xué)階段采用不同的教學(xué)方式,循序漸進(jìn),使得學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí),教師由自主授課轉(zhuǎn)為輔助咨詢(xún),整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)以學(xué)生為主,教師為輔的狀態(tài)?;A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)階段,采用固定教師,小班化啟發(fā)教學(xué)模式。授課時(shí),教師結(jié)合板書(shū)、課件,面面俱到,講清楚每個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵和細(xì)節(jié);實(shí)驗(yàn)時(shí),關(guān)注每個(gè)學(xué)生的操作狀況,指導(dǎo)到人,使得每個(gè)學(xué)生都感受到教師對(duì)其關(guān)注,保證每個(gè)學(xué)生能掌握基本工具和方法的運(yùn)用,務(wù)求避免有個(gè)別學(xué)生只看不動(dòng)手的狀況,啟發(fā)學(xué)生自己動(dòng)腦,逐步培養(yǎng)學(xué)生的信心。經(jīng)過(guò)第一階段后,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)將不再有膽怯心理,信心和自覺(jué)性得到明顯增強(qiáng)。提高性實(shí)驗(yàn)階段,采用固定教師,小班化教學(xué)模式。授課時(shí),教師點(diǎn)到即止,逐步減少實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的講解;實(shí)驗(yàn)時(shí),視學(xué)生狀況不同,給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和提示,使得學(xué)生理解理論跟實(shí)踐的差異,碰到問(wèn)題能獨(dú)立思考,解決實(shí)際問(wèn)題,能在以自己為主的狀況下,順利完成實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)第二階段后,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出較大主動(dòng)性,實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)和質(zhì)量明顯提高。拓展性實(shí)驗(yàn)階段,采用無(wú)教師授課,學(xué)生自由選擇實(shí)驗(yàn)的半開(kāi)放模式。整個(gè)第三階段開(kāi)放實(shí)驗(yàn)達(dá)25-30項(xiàng),由所有教師分塊管理,指導(dǎo)教師的角色轉(zhuǎn)換為實(shí)驗(yàn)管理員。網(wǎng)上公布所有第三階段實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及課件,學(xué)生根據(jù)自己的興趣和專(zhuān)業(yè),自由選擇,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到實(shí)驗(yàn)室,按黑板上書(shū)寫(xiě)的提示,獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn),所得數(shù)據(jù)由管理教師審閱、簽字確認(rèn)。整個(gè)過(guò)程只有當(dāng)學(xué)生碰到無(wú)法解決的狀況時(shí),才會(huì)找管理教師咨詢(xún)和幫助。該階段所開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)設(shè)備均遠(yuǎn)超前兩個(gè)階段。
二、創(chuàng)新特點(diǎn)
近年來(lái),隨著國(guó)家對(duì)教育的日益重視,各高校實(shí)驗(yàn)室都增大了投入,特別是硬件方面;而《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程》作為一個(gè)常規(guī)的基礎(chǔ)公共課程,一般采用“大鍋飯”教學(xué)模式,即固定10-15個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,按順序授課。因此,一個(gè)矛盾日益突出———實(shí)驗(yàn)設(shè)備越來(lái)越多,而使用率卻越來(lái)越低。針對(duì)這種情況,三段式半開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系具有以下三個(gè)突出特點(diǎn):1.將原來(lái)的“大鍋飯”教學(xué)模式,分成“三段”,使得教學(xué)模塊化、層次化,循序漸進(jìn)的教學(xué)模式更利于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)信心和學(xué)習(xí)興趣。2.“半開(kāi)放”的第三階段,使得學(xué)生的知識(shí)面大為拓寬。第三階段的“半開(kāi)放”使得整個(gè)課程所開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目達(dá)35項(xiàng)以上,包括許多曾獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn),引發(fā)學(xué)生的巨大興趣,使得部分優(yōu)秀的學(xué)生敢于參與到科學(xué)研究中來(lái)。3.基于半開(kāi)放的模式,使得實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的使用率大大提高。自從采用三段式半開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系后,浙江大學(xué)城市學(xué)院大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室歷年的實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用率均接近90%。
三、效果評(píng)價(jià)
在歐洲大陸日德蘭半島的北部,有所鮮為人知然而生機(jī)蓬勃的新型大學(xué):建于1974年的奧爾堡大學(xué)?!白咝侣贰保ˋDNYEVEJE)三個(gè)大字赫然刻在奧爾堡大學(xué)的徽標(biāo)上,表明該校要在教學(xué)的改革與創(chuàng)新上走出一條新路的志向。奧爾堡大學(xué)的創(chuàng)新,在于它承認(rèn)大學(xué)是社會(huì)成員中一個(gè)重要的文化機(jī)構(gòu),承認(rèn)知識(shí)的進(jìn)步必須跨越森嚴(yán)的學(xué)科壁壘而面向現(xiàn)實(shí),從而創(chuàng)造了“以問(wèn)題為中心”(problem—centred)、“由課題來(lái)組織”(project—organized)的“做學(xué)問(wèn)”(study)的新模式。
一、系科設(shè)置和學(xué)位
表面上看,奧爾堡大學(xué)的院系設(shè)置與傳統(tǒng)別無(wú)二樣。它有三個(gè)學(xué)院:人文學(xué)院(FacultyoftheHumanities)、社科學(xué)院(FacultyoftheSocialSciences)和科技學(xué)院(FacultyofTechnologyandScience)。人文學(xué)院設(shè)有3個(gè)系:音樂(lè)和音樂(lè)療法系、交流系、語(yǔ)言和跨文化研究系。社科學(xué)院有2個(gè)系:社會(huì)研究和組織系,經(jīng)濟(jì)、政治和公共行政系??萍紝W(xué)院有8個(gè)系:發(fā)展和規(guī)劃系、生產(chǎn)系、土木工程系、建筑技術(shù)和結(jié)構(gòu)工程系、物理系、電子系統(tǒng)系(含通訊技術(shù)、醫(yī)學(xué)信息和圖像分析、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制工程四個(gè)系)、能量技術(shù)系、機(jī)械工程系。
各系具有研究、開(kāi)發(fā)、教學(xué)以及行政和服務(wù)的功能。這個(gè)順序的功能配置,體現(xiàn)了它的“Institut”(英譯為“department”,漢譯為“系”)的本質(zhì)。從教學(xué)方面講,全校13個(gè)系提供大量單學(xué)科或跨學(xué)科的研修計(jì)劃,因?qū)W科不同,分別授與2.5—3.5年的主修學(xué)士學(xué)位,以及4—5年的主修碩士學(xué)位或?qū)I(yè)證書(shū)。為獲得同名學(xué)位,工科年限最長(zhǎng),文科最短,而社科界于其間。多數(shù)院系還為碩士學(xué)位設(shè)有副修計(jì)劃。
每個(gè)學(xué)年分為兩學(xué)期。每個(gè)學(xué)期20周,前18周用于教學(xué)活動(dòng),后2周用于學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)。每周研修5天,上下午共10個(gè)教學(xué)單位時(shí)間。每個(gè)教學(xué)單位時(shí)間為3個(gè)半小時(shí),用于講授、實(shí)驗(yàn)和課題研修工作。大學(xué)的第一學(xué)年為按學(xué)院劃分的基礎(chǔ)教育年,要求學(xué)生學(xué)習(xí)寬廣的理論和方法,學(xué)會(huì)協(xié)作共事,發(fā)展問(wèn)題求解能力。由于丹麥的普通教育實(shí)行13年制,因而,學(xué)生在第一學(xué)年就開(kāi)始涉足人文、社科或工程的廣泛領(lǐng)域。從第二年起(人文學(xué)院從第一年的第二學(xué)期起),學(xué)生分別進(jìn)入較寬的分支領(lǐng)域。以科技學(xué)院為例,學(xué)生可在土木工程、建筑技術(shù)、機(jī)械工程、信息技術(shù)、能量技術(shù)、大地測(cè)量學(xué)、地藉科學(xué)和規(guī)劃、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和物理等七個(gè)分支領(lǐng)域作出選擇,繼續(xù)其后兩年的學(xué)業(yè)。第四學(xué)年則進(jìn)入專(zhuān)門(mén)化,學(xué)士和碩士學(xué)位分別要求半年和兩年的專(zhuān)門(mén)化。詳見(jiàn)下圖。工學(xué)碩士研修計(jì)劃現(xiàn)有13種:規(guī)劃、環(huán)境工程、結(jié)構(gòu)工程、室內(nèi)環(huán)境工程、機(jī)床設(shè)計(jì)、能量技術(shù)、漁業(yè)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)與管理、光學(xué)工程、通訊技術(shù)、控制工程、醫(yī)學(xué)信息與圖像分析、計(jì)算機(jī)工程。
二、教學(xué)模式的創(chuàng)新
奧爾堡大學(xué)自組建之日起,就立志改革創(chuàng)新,致力于突破以講授為主、按學(xué)科組織教學(xué)的封閉式教學(xué)體系,確立教學(xué)、研究和實(shí)踐(應(yīng)用)三者的辨證關(guān)系,大膽提出并實(shí)施以問(wèn)題為中心、按課題組織教學(xué)的開(kāi)放式教學(xué)體系。新模式力圖實(shí)現(xiàn)四個(gè)教學(xué)改革目標(biāo):①減少由中途輟學(xué)、延長(zhǎng)學(xué)習(xí)年限、課程安排不當(dāng)所造成的教育資源浪費(fèi);②增強(qiáng)學(xué)生的自信心、靈活性和創(chuàng)造性,改善學(xué)生的交流技能和共事能力;③訓(xùn)練學(xué)生在同時(shí)考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治和技術(shù)因素下,全面解決復(fù)雜問(wèn)題;④培訓(xùn)教師,使其不僅能講課,還會(huì)提出問(wèn)題和解決問(wèn)題。
這種新型教學(xué)體系的創(chuàng)新特色,集中體現(xiàn)在縱向上以課題工作貫穿于大學(xué)教學(xué)全過(guò)程,橫向上由課題工作來(lái)貫通各門(mén)課程的學(xué)習(xí),從而真正做到了按課題組織教學(xué)。在校3.5或5年中,本科生須參加6—7個(gè)課題工作,碩士生須參加10個(gè)課題工作。每個(gè)課題各持續(xù)一學(xué)期。在總學(xué)時(shí)中,學(xué)生花在課題上的時(shí)間約占50%,花在與課題有關(guān)的課程上的時(shí)間約占20—30%,而花在學(xué)術(shù)科目和選修課上的時(shí)間則占20—25%。也就是說(shuō),在校2/3以上的時(shí)間花在課題工作及其相關(guān)背景課程上。每個(gè)學(xué)期學(xué)生學(xué)習(xí)哪些課程,先學(xué)什么后學(xué)什么,主要取決于他們所選課題的需要,而不是取決于學(xué)科的自身體系結(jié)構(gòu)。
為使按課題組織教學(xué)活而不亂,該校開(kāi)發(fā)出一系列獨(dú)特有效的教學(xué)程序和管理辦法。每學(xué)期開(kāi)學(xué)前,一個(gè)由教師和學(xué)生組成的計(jì)劃小組負(fù)責(zé)確定本學(xué)期的主題。這里的“主題”(theme)指的是一個(gè)由若干涉及到技術(shù)內(nèi)容和社會(huì)因素的相關(guān)問(wèn)題所構(gòu)成的綜合體。它可能是一種帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益和就業(yè)問(wèn)題的技術(shù)變革,例如某個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化;也可能是一個(gè)帶有經(jīng)濟(jì)、政治或社會(huì)性質(zhì)的大問(wèn)題,例如能源危機(jī)、欠發(fā)達(dá)國(guó)家的供水問(wèn)題。在一個(gè)主題下,再細(xì)分出許多個(gè)相關(guān)的小問(wèn)題(problem)。這些問(wèn)題往往不是用以驗(yàn)證理論的練習(xí)題,而是一時(shí)找不到滿(mǎn)意答案甚至根本沒(méi)有答案的實(shí)際問(wèn)題,有些則是教師的研究項(xiàng)目的子課題。學(xué)生從中可選擇一個(gè)問(wèn)題作為學(xué)期課題(project)。一旦某個(gè)學(xué)期的主題確定下來(lái)以后,它就是該學(xué)期所有教學(xué)活動(dòng)的共同核心。除了闡釋主題外,計(jì)劃小組還要據(jù)此安排課程、確定必修課,以及與主題有關(guān)的輔助活動(dòng)計(jì)劃。所有這些都是為了加深學(xué)生對(duì)主題及其問(wèn)題的性質(zhì)和范圍的理解,為學(xué)生選擇課題和完成課題打好基礎(chǔ)。如下圖所示:
在主題這個(gè)綜合體內(nèi),學(xué)生自由選擇感興趣的問(wèn)題。選擇了相同或相關(guān)的問(wèn)題的學(xué)生經(jīng)過(guò)一二周的交往,彼此認(rèn)識(shí),形成課題小組。在科技學(xué)院,每個(gè)年級(jí)依此方法在每個(gè)學(xué)期初先形成有50—100名學(xué)生的大組。每個(gè)大組是一個(gè)教學(xué)管理單位,負(fù)責(zé)安排人員和分配用房。大組下分若干個(gè)有6—8名學(xué)生的課題小組,每組配備兩名教師(導(dǎo)師和副導(dǎo)師)和一間小組工作室。小組成員的課程表大致相同。不上課時(shí),他們便聚在工作室一起搞課題,因而,小組工作室成了學(xué)生的“第二課堂”。如果計(jì)劃小組安排的課程沒(méi)有滿(mǎn)足某個(gè)小組的特殊需要,那么,該課題小組可以要求增設(shè)特定課程。
從主題的內(nèi)容上說(shuō),主題的確定由簡(jiǎn)到繁,由淺入深?;A(chǔ)教育年的主題一般是比較寬泛、簡(jiǎn)單的。隨后各個(gè)學(xué)期的主題則是針對(duì)特定分支的,必須符合該分支的專(zhuān)業(yè)目標(biāo)。由于每個(gè)課題小組自選課題,在學(xué)期末他們?cè)趯?zhuān)業(yè)上的收獲往往互不相同,但也絕非迥然不同。其中主題發(fā)揮了調(diào)控作用,使得自選或?qū)iT(mén)化局限于可接受的范圍之內(nèi)。
針對(duì)課題中心式的教學(xué)組織特點(diǎn),課程安排也作了相應(yīng)調(diào)整。開(kāi)設(shè)的課程大多短小精悍,一門(mén)課程一般安排6周(即一個(gè)單元),每周上課一個(gè)單位時(shí)間。但數(shù)學(xué)、物理等課程可能每周上課兩個(gè)教學(xué)單位時(shí)間。在每學(xué)期的第一二個(gè)單元,每單元學(xué)生須選修4—8門(mén)課程,第三個(gè)單元?jiǎng)t選修1—3門(mén)課程,因?yàn)閷W(xué)生在該單元要把精力集中在課題工作上。因此,學(xué)生每學(xué)期要選修12—16門(mén)課程,其中大多數(shù)是針對(duì)課題的。周二下午學(xué)校不安排上課,以保證導(dǎo)師和課題小組每周至少接觸一次。
由于課題工作及與課題有關(guān)的課程學(xué)習(xí)占到學(xué)生每學(xué)期75—80%的時(shí)間,因而,課題評(píng)價(jià)是整個(gè)教學(xué)評(píng)價(jià)的重心。每個(gè)課題設(shè)有一個(gè)課題評(píng)價(jià)委員會(huì),導(dǎo)師和副導(dǎo)師是其當(dāng)然成員。第二、第五及最后一個(gè)學(xué)期的課題評(píng)價(jià)還邀請(qǐng)校外專(zhuān)家參加。課題小組必須在評(píng)價(jià)前兩周完成課題報(bào)告,打印成冊(cè)并呈送每位評(píng)價(jià)人員。課題報(bào)告正文一般有75—150頁(yè),圖表、附錄和參考文獻(xiàn)也有50—100頁(yè)。課題評(píng)價(jià)大約需要4—6個(gè)小時(shí)。前一個(gè)小時(shí)由課題小組宣讀報(bào)告,稍事休息后,評(píng)價(jià)人員就課題的細(xì)節(jié)及與課題有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容向課題小組提問(wèn)。問(wèn)題多半集中在課題小組為何這樣做或?yàn)楹尾荒菢幼?,要求?duì)假設(shè)和運(yùn)算結(jié)果作出解釋。最后評(píng)定報(bào)告質(zhì)量,除畢業(yè)設(shè)計(jì)分?jǐn)?shù)評(píng)等外,其它的課題作業(yè)只有及格與不及格兩級(jí)。當(dāng)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)不及格時(shí),學(xué)校將向他說(shuō)明具體原因,并允許他再過(guò)一段時(shí)間(通常是1—3個(gè)月)重新進(jìn)行答辯。在每屆學(xué)生中,將近有25%的學(xué)生第一次畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯沒(méi)有通過(guò)。
在開(kāi)放式教學(xué)體系中,教師的地位和作用發(fā)生了變化,教師的職責(zé)也需作相應(yīng)的調(diào)整。除講課這一常規(guī)任務(wù)外,教師還要承擔(dān)新的職責(zé)。例如,和學(xué)生一道確定主題,并為實(shí)施以主題為核心的教學(xué)計(jì)劃作準(zhǔn)備;每學(xué)期指導(dǎo)2—3個(gè)課題小組,幫助他們安排工作,評(píng)點(diǎn)他們的設(shè)想,監(jiān)督工作進(jìn)展,審閱課題報(bào)告,撰寫(xiě)評(píng)語(yǔ)及主持課題答辯。如果導(dǎo)師對(duì)小組的課題感到生疏,他還得與課題小組一起討論研究,必要時(shí)導(dǎo)師需幫助處理課題小組內(nèi)的人際關(guān)系問(wèn)題,如此等等。
三、簡(jiǎn)評(píng)
奧爾堡大學(xué)的教學(xué)改革與創(chuàng)新,是從突破封閉式教學(xué)體系、革除傳統(tǒng)教學(xué)弊端入手的。傳統(tǒng)大學(xué)教學(xué)以學(xué)科為中心,實(shí)行分科教學(xué)。各學(xué)科有其邏輯和順序,反映在大學(xué)課程設(shè)置上,是基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課。那些被認(rèn)為對(duì)某一專(zhuān)業(yè)必不可少的教學(xué)科目及其知識(shí),通過(guò)教科書(shū)和講授傳遞給學(xué)生。同時(shí),通過(guò)證實(shí)這些知識(shí)的練習(xí),學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用這些知識(shí),最終學(xué)生掌握某些領(lǐng)域的知識(shí)和對(duì)已知問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)化解法。顯然,這種教學(xué)存在兩個(gè)問(wèn)題:一是學(xué)術(shù)研究和專(zhuān)業(yè)實(shí)踐幾乎被排斥在外,不成系統(tǒng)的知識(shí)、實(shí)際問(wèn)題很難進(jìn)入課堂,學(xué)生所學(xué)的只是確定的、系統(tǒng)化的甚至是陳舊過(guò)時(shí)的知識(shí);二是分科課程把科學(xué)的完整性和有機(jī)性割裂了,而實(shí)際問(wèn)題往往涉及多門(mén)學(xué)科,反映學(xué)科間的聯(lián)系,難怪學(xué)了條條塊塊知識(shí)的畢業(yè)生面對(duì)實(shí)際問(wèn)題無(wú)從下手。在一個(gè)穩(wěn)定少變的社會(huì)中,這種傳統(tǒng)教學(xué)也許無(wú)可厚非,但在當(dāng)今學(xué)科交叉滲透、新技術(shù)層出不窮的情形下,倘若還固守傳統(tǒng),難免不合時(shí)宜。奧爾堡大學(xué)通過(guò)改革與創(chuàng)新,走出了一條新路。
實(shí)踐表明,開(kāi)放式教學(xué)體系是全面實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)的成功之路。通過(guò)以問(wèn)題為中心、由課題來(lái)組織的教學(xué),學(xué)生學(xué)會(huì)了用批判性、建設(shè)性的方式討論觀點(diǎn)與建議,并學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用不斷掌握的技能和知識(shí),而不是復(fù)述教科書(shū)內(nèi)容。1988年奧爾堡大學(xué)對(duì)畢業(yè)生的一次調(diào)查表明,開(kāi)放式教學(xué)減少了教育浪費(fèi),提高了教育投資效益。該校有80%以上的學(xué)生畢業(yè)(丹麥技術(shù)大學(xué)只有60%的學(xué)生畢業(yè)),其中大多數(shù)學(xué)生按時(shí)畢業(yè)(丹麥技術(shù)大學(xué)很多學(xué)生必須延長(zhǎng)1—2年才能畢業(yè))。同時(shí),教學(xué)質(zhì)量有了明顯的提高。科技學(xué)院80%以上的畢業(yè)生認(rèn)為,他們離校時(shí)對(duì)專(zhuān)業(yè)作了好的或很好的準(zhǔn)備。土木、建筑、工業(yè)、信息、能源等分支的畢業(yè)生認(rèn)為半年內(nèi)即能勝任第一種工作的,分別為65%、80%、93%、87%和86%。畢業(yè)生認(rèn)為在工作中用到的知識(shí)主要來(lái)自于課程、課題工作、其它教學(xué)、同事和研究生教育的分別為9%、51%、4%、21%和7%,部分來(lái)自于上述各項(xiàng)的分別為47%、39%、7%、37%和22%。那么,接受新模式教育的學(xué)生是不是存在知識(shí)面過(guò)窄、后勁不足等問(wèn)題?調(diào)查表明,科技學(xué)院不足5%的畢業(yè)生認(rèn)為技術(shù)知識(shí)、經(jīng)濟(jì)和法律知識(shí)學(xué)得不夠,有不到5%的畢業(yè)生在從事新的專(zhuān)業(yè)工作上感到有些困難。
可見(jiàn),奧爾堡大學(xué)以問(wèn)題為中心、由課題來(lái)組織的開(kāi)放式教學(xué)體系具有兩大顯著優(yōu)點(diǎn):一是具有很高的內(nèi)部適應(yīng)性,師生可以輕易地調(diào)整教學(xué)計(jì)劃,以適應(yīng)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要;二是具有很高的外部適應(yīng)性,學(xué)生通過(guò)大量的小組課題工作,使學(xué)生接受類(lèi)似于雇傭狀態(tài)工作條件下的專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練,從而具有較強(qiáng)的共事能力、解決問(wèn)題能力和應(yīng)變能力。因而,該校畢業(yè)生深受工業(yè)界的歡迎。
當(dāng)然,該校教學(xué)改革和創(chuàng)新并非一帆風(fēng)順,也碰到了一些問(wèn)題和困難。比如,一些教師貌合神離,致使主題確定不當(dāng),課題工作和督導(dǎo)表面化,學(xué)生的課題報(bào)告質(zhì)量不高;新的教學(xué)體系需要高水平的管理和更多的教學(xué)設(shè)備;教學(xué)計(jì)劃的不斷調(diào)整和教學(xué)內(nèi)容的不斷更新需要大量的準(zhǔn)備工作和更多的教育經(jīng)費(fèi),等等。但是,大學(xué)教學(xué)全過(guò)程以問(wèn)題為中心、由課題來(lái)組織的嘗試,無(wú)疑是一種大膽創(chuàng)新,奧爾堡的“走新路”是成功的希望之路。
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一、創(chuàng)設(shè)情景,激發(fā)探究
善于創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景,啟發(fā)學(xué)生積極思維,使學(xué)生真正成為認(rèn)識(shí)事物的主體。在情景中設(shè)置有思考價(jià)值,智力上有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題,啟發(fā)學(xué)生學(xué)會(huì)觀察,提出新問(wèn)題,可以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的針對(duì)性,激發(fā)學(xué)生的興趣,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在的積極性和主動(dòng)性。在創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景時(shí),應(yīng)力求真實(shí)、生動(dòng)、直觀而又富于啟發(fā)性。演示實(shí)驗(yàn)、小故事、科學(xué)史實(shí)、新聞報(bào)道、實(shí)物、模型和影像資料等等,都可以用于創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景。例如在講“力的分解”一節(jié)時(shí),創(chuàng)設(shè)探索情景:取一個(gè)質(zhì)量較大的砝碼放在桌面上,要用細(xì)線(xiàn)把它提起來(lái),問(wèn)學(xué)生用一根線(xiàn)易斷還是兩根線(xiàn)易斷?學(xué)生肯定回答是一根線(xiàn)易斷,然后教師演示實(shí)驗(yàn),其結(jié)果卻完全相反,用一根線(xiàn)可將砝碼穩(wěn)穩(wěn)地提起,而用兩根同樣的細(xì)線(xiàn)提砝碼時(shí),細(xì)線(xiàn)卻斷了。為什么兩根線(xiàn)的效果反而不如一根線(xiàn)呢?這時(shí),學(xué)生的大腦里立即會(huì)產(chǎn)生思維撞擊,產(chǎn)生了強(qiáng)烈的求知欲望,此時(shí)教師再進(jìn)行新課教學(xué),效果相當(dāng)好。在教學(xué)中,教師要善于引導(dǎo)學(xué)生從真實(shí)的情景中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,有針對(duì)性地展開(kāi)討論,提出解決問(wèn)題的思路,使學(xué)生的認(rèn)識(shí)逐步得到發(fā)展。
二、經(jīng)歷過(guò)程,重視探究
物理教學(xué)實(shí)質(zhì)上是展示和發(fā)展思維的過(guò)程,這一思維過(guò)程就是對(duì)物理基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的理性認(rèn)識(shí)過(guò)程。任何一個(gè)概念、定理、定律都經(jīng)歷著由感性到理性的抽象概括過(guò)程。在教師的引導(dǎo)下,讓學(xué)生參與概念的形成、規(guī)律的揭示過(guò)程,讓學(xué)生親自去實(shí)驗(yàn)、體驗(yàn)、揣摩、模擬這個(gè)過(guò)程,就能領(lǐng)悟知識(shí)形成過(guò)程中所蘊(yùn)涵的思想方法,使學(xué)生知其然,知其所以然。例如,在進(jìn)行萬(wàn)有引力定律的教學(xué)時(shí),可以采取這樣的方式:先提出問(wèn)題,由牛頓月光下觀察到蘋(píng)果落地,聯(lián)想到月亮為何不會(huì)落地?思考如果在高山頂上把蘋(píng)果高速拋出,蘋(píng)果會(huì)落地嗎?然后探究新知:由行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,猜想太陽(yáng)對(duì)行星的吸引作用,再進(jìn)一步探究吸引作用的本質(zhì)、規(guī)律,地球?qū)ξ矬w的吸引、行星對(duì)衛(wèi)星的吸引、太陽(yáng)對(duì)行星的吸引,它們的吸引力都是本質(zhì)相同、規(guī)律也相同的力,再推廣到萬(wàn)有引力定律,最后通過(guò)卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí),讓學(xué)生追根溯源,使教學(xué)過(guò)程成為學(xué)生內(nèi)心體驗(yàn)和主動(dòng)參與的再發(fā)現(xiàn)過(guò)程。學(xué)生學(xué)到的知識(shí)印象深刻,來(lái)龍去脈清楚,更容易喚起學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。重視過(guò)程教學(xué),學(xué)生不只是獲得一些科學(xué)的結(jié)論,重要的是發(fā)展了學(xué)生的抽象概括思維能力,獲得探索科學(xué)的方法。
三、借助實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)探究
物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。實(shí)驗(yàn)的方法是物理學(xué)學(xué)習(xí)的基本方法。一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)完整的物理情景,讓學(xué)生親眼看一些物理現(xiàn)象,親手做一些物理實(shí)驗(yàn),以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,實(shí)現(xiàn)學(xué)生的主體地位。通過(guò)親身體驗(yàn)與理論學(xué)習(xí)相對(duì)照、驗(yàn)證,來(lái)加深理解,以形成正確的物理情景。如在學(xué)習(xí)電場(chǎng)、電場(chǎng)線(xiàn)的內(nèi)容時(shí),為加深學(xué)生對(duì)各種電場(chǎng)線(xiàn)的分布的印象,電場(chǎng)線(xiàn)可以采用幾種方法進(jìn)行模擬:用自制的驗(yàn)電羽(絕緣支架上固定金屬小球,存小球上粘貼多根細(xì)棉線(xiàn)或小紙條)接感應(yīng)起電機(jī),使驗(yàn)電羽帶電,小球上棉線(xiàn)由于受庫(kù)侖斥力的作用而排斥開(kāi),其形狀似點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)的分布,若用兩個(gè)驗(yàn)電羽彼此靠近,使它們帶同種或異種電荷,則可清晰模擬同種或異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)線(xiàn)的分布;還可以采用花生油與碎大米的混合物作為電介質(zhì),放入到裝有電極的平底玻璃容器中,使電極帶電,同樣可模擬演示各種電場(chǎng)線(xiàn)的分布情況。經(jīng)過(guò)這樣的演示,電場(chǎng)分布模型可在大腦中留下深刻的印象,同時(shí)也激發(fā)和培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新的思想和精神。
四、重視主體,發(fā)展探究
學(xué)生的發(fā)展是教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿,教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)媒體的選取與組織既要符合學(xué)生的認(rèn)知能力,又要滿(mǎn)足學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展要求。知識(shí)的教育、觀念的培養(yǎng)、能力的訓(xùn)練既要為學(xué)生近期的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ),還要著眼于學(xué)生長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展和終身教育。教學(xué)設(shè)計(jì)要在組織知識(shí)、選擇方法、設(shè)計(jì)問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、研究學(xué)生活動(dòng)等方面下功夫。要在教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)中都圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)展開(kāi)教學(xué)。例如,在牛頓第一定律的教學(xué)中,不應(yīng)該簡(jiǎn)單回顧亞里士多德、伽利略、笛卡爾對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的理解,得出牛頓第一定律,而應(yīng)該是引導(dǎo)學(xué)生從亞里士多德對(duì)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的直觀感覺(jué)的理解伽利略對(duì)運(yùn)動(dòng)和力的粗略描述笛卡爾對(duì)運(yùn)動(dòng)描述的進(jìn)一步升華牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上,加上自己對(duì)力學(xué)等方面的研究,得出了牛頓第一定律,這樣以學(xué)生的發(fā)展為中心,讓學(xué)生積極、主動(dòng)地經(jīng)歷科學(xué)規(guī)律的得出過(guò)程,有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力,為今后學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
五、開(kāi)拓創(chuàng)新,深化探究
教師在備課的過(guò)程中,應(yīng)該對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行必要的重組、整合和拓展,從中提煉出開(kāi)放性教學(xué)的基本素材,高度關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和活動(dòng)方式,有意識(shí)地鼓勵(lì)學(xué)生充分發(fā)表自己的意見(jiàn),特別應(yīng)利用學(xué)生對(duì)某些問(wèn)題的爭(zhēng)議和不同看法,創(chuàng)設(shè)導(dǎo)致學(xué)生思維沖突的物理問(wèn)題情景,在教師的指導(dǎo)下展開(kāi)討論或?qū)嶒?yàn)論證,最終獲得合理的結(jié)論,從而強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。例如,在進(jìn)行牛頓第二定律的教學(xué)時(shí),要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)方案、尋找實(shí)驗(yàn)方法、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程,最終得出了加速度和力、質(zhì)量三者之問(wèn)的關(guān)系,通過(guò)合作學(xué)習(xí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并從實(shí)驗(yàn)探究和分析歸納中學(xué)到了規(guī)律性的知識(shí),體驗(yàn)了科學(xué)探究的成功與自豪,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,為學(xué)生將來(lái)進(jìn)行科學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。
六、借助多媒體,內(nèi)化探究
多媒體以其本身特有的功能而具備了趣味性的特點(diǎn)。它提供的許多可能往往是我們普通的教學(xué)手段所難以企及的。借助計(jì)算機(jī)教學(xué)能有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足,化抽象為具體,把難以理解的內(nèi)容或不易觀察到的事物,用計(jì)算機(jī)展現(xiàn)出來(lái),調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺(jué)功能,為突破難點(diǎn)創(chuàng)造良好的氛圍。例如,在《電磁感應(yīng)》一節(jié)的教學(xué)中,我利用多媒體課件,演示了電和磁的多種應(yīng)用,作為本節(jié)課的尾聲。學(xué)生通過(guò)色彩豐富的動(dòng)態(tài)畫(huà)面,看到了電和磁在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用,感受到了物理知識(shí)廣泛的應(yīng)用前景,體驗(yàn)到了物理學(xué)科對(duì)時(shí)展的深遠(yuǎn)意義,從而極大地激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,其教育效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)了空洞的說(shuō)教。
在教學(xué)中采用探究式教學(xué)法,讓學(xué)生自己去探索、去尋求,不僅使學(xué)生獲得了科學(xué)知識(shí),而最重要的是了解了科學(xué)探究的方法與科學(xué)思想,學(xué)會(huì)以發(fā)展的眼光看待自己,永不滿(mǎn)足,不斷創(chuàng)新,這將使他們終生受益。
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1以解剖醫(yī)學(xué)知識(shí)為切入口培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力,教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中首先要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,才能調(diào)動(dòng)起學(xué)生思維的積極性,使其能夠愉快的主動(dòng)學(xué)習(xí)。長(zhǎng)期以來(lái),醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的課程設(shè)計(jì)多為純物理實(shí)驗(yàn)或驗(yàn)證性試驗(yàn),實(shí)用性不強(qiáng),教學(xué)未能體現(xiàn)醫(yī)學(xué)特色,與學(xué)生的后續(xù)醫(yī)學(xué)課程內(nèi)容關(guān)聯(lián)性不大,難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣。注重教學(xué)創(chuàng)新,就必須改變?cè)械慕虒W(xué)方式,即單純根據(jù)教材講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、操作步驟和注意事項(xiàng),再讓學(xué)生如法炮制地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式。在課堂教學(xué)中,應(yīng)結(jié)合解剖醫(yī)學(xué)知識(shí),盡可能多利用現(xiàn)代化的科技手段,如多媒體、視頻短片、軟件模擬實(shí)驗(yàn)、立體實(shí)物模型演示實(shí)驗(yàn)等,調(diào)動(dòng)起學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)積極性,讓學(xué)生將醫(yī)學(xué)物理原理與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很好的聯(lián)系起來(lái),加深對(duì)理論知識(shí)的理解。例如,在講解“心臟做功”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí),可以先通過(guò)投影展示兩張圖片,一張是心臟解剖圖,另一張是血液循環(huán)圖,并告訴學(xué)生血液循環(huán)需要由心臟做功來(lái)維持。具有醫(yī)學(xué)背景的學(xué)生一定會(huì)對(duì)心臟工作的原理產(chǎn)生興趣,想要深入理解機(jī)體內(nèi)的血液循環(huán),就必須仔細(xì)看清圖片內(nèi)容,于是新課程教學(xué)內(nèi)容就漸漸吸引了學(xué)生的注意力。教師再順?biāo)浦?,在黑板上?huà)出整個(gè)心血管系統(tǒng)的簡(jiǎn)化物理模型,用箭頭標(biāo)示出血液的流動(dòng)方向,循序漸進(jìn)引出心臟做功的物理公式。經(jīng)過(guò)變換公式推導(dǎo),可知心臟做功多少與主動(dòng)脈血壓和血液流速有關(guān)。最后,再通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)量以上兩個(gè)變量,讓學(xué)生根據(jù)公式求出心臟所做的功,從而了解心功能的情況。這樣的教學(xué)方式學(xué)生容易理解和接受,會(huì)達(dá)到良好的教學(xué)效果。
2結(jié)合專(zhuān)業(yè)學(xué)科特點(diǎn),提升學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力
恩格斯曾說(shuō)過(guò):“沒(méi)有解剖學(xué)就沒(méi)有醫(yī)學(xué)”,說(shuō)明解剖學(xué)在醫(yī)學(xué)中具有極其重要的地位。醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)結(jié)合醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn),特別是加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)與解剖醫(yī)學(xué)知識(shí)的聯(lián)系,重視實(shí)驗(yàn)的醫(yī)用性。作為醫(yī)學(xué)院校的教師,應(yīng)該合理利用校本部及附屬醫(yī)院的醫(yī)學(xué)資源,隨時(shí)了解和掌握一些新的醫(yī)學(xué)動(dòng)向和醫(yī)學(xué)研究問(wèn)題,特別是解剖醫(yī)學(xué)知識(shí)背后蘊(yùn)涵的物理學(xué)哲理和研究思維方法,進(jìn)行整合、提煉,豐富到醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的課堂。比如,講到“幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)”時(shí),單純以玻璃透鏡為實(shí)驗(yàn)道具會(huì)讓學(xué)生感到枯燥無(wú)趣。如果結(jié)合人眼的解剖醫(yī)學(xué)知識(shí),向?qū)W生展示眼球剖面的解剖結(jié)構(gòu)圖,再講解眼睛的光學(xué)結(jié)構(gòu)、折射原理,并用物理知識(shí)將眼睛簡(jiǎn)化為一個(gè)單球面折射系統(tǒng),可加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。再如“液體粘度系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)”,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)是根據(jù)泊肅葉定律原理,采用比較法測(cè)定水或酒精的粘滯系數(shù),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較乏味,缺少與醫(yī)學(xué)的聯(lián)系。根據(jù)解剖醫(yī)學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),因?yàn)檠旱念伾羌t色,而且具有一定的黏性,可讓學(xué)生在水中添加不同比例的甘油和紅色顏料,模擬制成不同粘滯性的血液樣本,進(jìn)行比對(duì)實(shí)驗(yàn),再聯(lián)系人體血液的粘滯性應(yīng)用在臨床疾病(如冠心病)的診斷、治療等,這樣既能夠增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性和操作性,還有利于學(xué)生科研素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)操作技能的提升。因此,醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)應(yīng)從學(xué)生教育的實(shí)際需求出發(fā),通過(guò)結(jié)合解剖醫(yī)學(xué)的知識(shí),突出理論物理知識(shí)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用,加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力和實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng),以滿(mǎn)足培養(yǎng)高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才的需要。
作者:江虹 董世武 賈蘭 單位:第三軍醫(yī)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院
一、轉(zhuǎn)變教育觀念、改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)把實(shí)驗(yàn)課僅作為驗(yàn)證理論的課程,所有的實(shí)驗(yàn)都是按教材預(yù)習(xí),對(duì)照教材做實(shí)驗(yàn),依據(jù)教材寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,在整個(gè)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生完全處于一種被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。面對(duì)21世紀(jì)的人才需求,這種教學(xué)模式顯得陳舊和狹窄,所以,在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,應(yīng)改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)那種對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的傳承和基本技能訓(xùn)練的過(guò)分強(qiáng)調(diào),在教學(xué)中要有意識(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)素質(zhì)的訓(xùn)練和培養(yǎng),改革以書(shū)本為主、實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式,開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)題目,把培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新意識(shí)置于實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中。
二、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法
人類(lèi)在認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程中,不用科學(xué)的方法和思想,得出的就不是科學(xué)而是宗教邪說(shuō),。因而,不進(jìn)行科學(xué)方法與思想的教育,單單傳授知識(shí),就難免許多人把知識(shí)當(dāng)教條,更難免許多人日后會(huì)拋棄科學(xué)接受宗教邪說(shuō)。所以,我認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)最根本的任務(wù)是教給學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法。
1、把教給學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法列為教學(xué)目標(biāo)。
物理實(shí)驗(yàn)在形成和發(fā)展的過(guò)程中所建立起來(lái)的“觀察實(shí)驗(yàn)”法、“控制變量”法、“建立模型”法、“理想化”等各種方法,在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中得到了廣泛的應(yīng)用,如果學(xué)生能夠掌握這些科學(xué)的研究方法,對(duì)他們今后的工作和學(xué)習(xí)將會(huì)起到指導(dǎo)性的作用。
2、以科學(xué)方法組織教學(xué),讓學(xué)生按照科學(xué)家認(rèn)識(shí)世界的方法進(jìn)行學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠從中學(xué)會(huì)科學(xué)的方法和如何解決實(shí)際問(wèn)題。其要點(diǎn)是:提出問(wèn)題——猜想與假設(shè)——制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)——分析與論證——評(píng)估——交流與合作。學(xué)生一旦將科學(xué)方法內(nèi)化為自己的思維和行為方式,其學(xué)習(xí)將會(huì)取得事半功倍的效果。
三、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)和創(chuàng)新的科學(xué)精神
科學(xué)精神是科學(xué)研究的推進(jìn)器與動(dòng)力。因?yàn)橹挥芯哂锌茖W(xué)精神的人,才能在崎嶇艱險(xiǎn)的科學(xué)道路上堅(jiān)持忘我的探索??茖W(xué)精神的教育有助于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立精神,求實(shí)精神和克服困難的勇氣,有利于培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀和價(jià)值觀。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,不僅要培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)作風(fēng),實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神。
1、增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探究性。
探究是一種復(fù)雜的學(xué)習(xí)活動(dòng),它不僅要求學(xué)生掌握一系列的知識(shí)和技能,更重要的是要求學(xué)生積極參與能從中獲得直接感受和豐富體驗(yàn)的認(rèn)識(shí)活動(dòng)。在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象和規(guī)律都是前人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的,但對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是未知的,我們要引導(dǎo)學(xué)生自己去認(rèn)識(shí)和發(fā)展,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)采用分組探究的實(shí)踐活動(dòng),讓學(xué)生成為“發(fā)現(xiàn)”的主人,讓他們充分體驗(yàn)到科學(xué)研究的艱辛以及科學(xué)發(fā)現(xiàn)的喜悅,從而激發(fā)強(qiáng)烈的探索欲望。比如:在探究“電路連接”的課題時(shí),(1)教師事先把三盞燈串聯(lián)在一起,開(kāi)關(guān)閉和后,三盞燈都亮了。(2)提出問(wèn)題:不拆電路能否只讓一盞燈亮,另外兩盞燈不亮?(3)學(xué)生分組探究,尋找方法。(4)交流結(jié)論,互相補(bǔ)充。學(xué)生們不但可以得到短路的方法和定義,還會(huì)探究出把串聯(lián)改為并聯(lián)的方法。
通過(guò)探究讓學(xué)生在做中學(xué),在探究中主動(dòng)獲取知識(shí),在探究中培養(yǎng)科學(xué)的探究能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神。
2、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生“發(fā)現(xiàn)—-提出”問(wèn)題
一、邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)
所謂邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn),是指學(xué)生在教師指導(dǎo)下,一邊學(xué)習(xí)一邊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的教學(xué)組織形式;是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,通過(guò)自己動(dòng)眼、動(dòng)腦、動(dòng)手、動(dòng)口(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“四動(dòng)”)去獲取知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)方法探索物理知識(shí)的能力。
(一)邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種低容量高密度思維的教學(xué)組織形式,可以因材施教,切合初中學(xué)生的實(shí)際課的容量是指一節(jié)課內(nèi)運(yùn)用新概念、基本規(guī)律、技能、科學(xué)方法的多少。高密度思維是指學(xué)生在一堂課上有較長(zhǎng)的有意注意時(shí)間,并能充分地開(kāi)展思維活動(dòng)。
針對(duì)初中學(xué)生的特點(diǎn),在課堂教學(xué)中,若比較多的采用邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)的組織形式,讓學(xué)生通過(guò)“四動(dòng)”進(jìn)行學(xué)習(xí),使各種感官受到刺激,就能延長(zhǎng)學(xué)生的有意注意時(shí)間,促使大腦對(duì)各感官傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行綜合分析,進(jìn)而提高課堂教學(xué)的思維密度。
邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)的教學(xué)組織形式,改變了老師講、學(xué)生聽(tīng),老師寫(xiě)、學(xué)生抄,老師做、學(xué)生看那種因?qū)W生處于消極地位而使課堂氣氛沉悶的情況。由于學(xué)生自己閱讀材料,自己做實(shí)驗(yàn),還可以討論講述,因此他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性就能得到充分發(fā)揮。
邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)的教學(xué)組織形式,充分體現(xiàn)了因材施教的原則。學(xué)生可以自定學(xué)習(xí)步調(diào),有不懂的地方可以反復(fù)閱讀教材,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察不清楚時(shí),也可以反復(fù)做幾次,自己解決不了的問(wèn)題還可以問(wèn)老師。同樣,由于可以自定學(xué)習(xí)步調(diào),優(yōu)秀生的思維可以得到充分展開(kāi),自己可以學(xué)得深一點(diǎn),多學(xué)一點(diǎn)??梢?jiàn),邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)不僅使全體學(xué)生在不同程度上都能既獲得知識(shí),又提高能力,而且解決了將課堂教學(xué)統(tǒng)得太死,對(duì)學(xué)生個(gè)體間的差異不能因人制宜的弊端。
(二)邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚱鸬窖菔緦?shí)驗(yàn)與學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的綜合作用在演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,認(rèn)真做好學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣的較好手段,是初中物理教學(xué)中大面積提高教學(xué)質(zhì)量很重要的一環(huán)。但是,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,我們發(fā)現(xiàn)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)都存在一定的弊端。課堂中的演示實(shí)驗(yàn)是教師為學(xué)生提供感性認(rèn)識(shí)材料的過(guò)程,它無(wú)法代替學(xué)生自己的活動(dòng),教學(xué)中如果把教師的演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生的邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn),既能使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)獲得更加清晰的印象,學(xué)到物理知識(shí),又能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)大多是驗(yàn)證性和測(cè)量性實(shí)驗(yàn),一般都安排在新課或一個(gè)單元教學(xué)之后進(jìn)行,與課堂教學(xué)內(nèi)容結(jié)合不夠緊密。加上初中學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ?,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的注意力常常集中在操作上,教師則往往忙于協(xié)助學(xué)生排除故障,師生完全處于被動(dòng)狀態(tài),以致往往無(wú)法達(dá)到獲取知識(shí)、培養(yǎng)能力的目的。采用邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)的教學(xué)形式后,學(xué)生在教師的指導(dǎo)下邊看、邊學(xué)、邊實(shí)驗(yàn)、邊思考、邊討論,能較快地掌握物理知識(shí)。邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)課一般安排在教室里進(jìn)行。每個(gè)桌上都有一套儀器,每位學(xué)生都有動(dòng)手的機(jī)會(huì),有利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。因此,從某種意義上講,邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)起到了演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的綜合作用。
(三)邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)是一種效率高負(fù)擔(dān)輕的中學(xué)物理教學(xué)活動(dòng)十多年來(lái),我們開(kāi)展邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)所需的儀器,大多是通過(guò)發(fā)動(dòng)廣大師生因陋就簡(jiǎn)自制的??v觀初中物理所涉及的全部物理實(shí)驗(yàn),其精確度要求不高,有的只要能表現(xiàn)出一些物理現(xiàn)象和事實(shí)就可達(dá)到教學(xué)目的。可以說(shuō)所有初中物理實(shí)驗(yàn)除配備一定的基本儀器和必要器件外,都可以就地取材,自制儀器來(lái)解決。
進(jìn)行邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式可以根據(jù)教材、學(xué)生以及器材的實(shí)際情況,采用多種方式進(jìn)行。它可以安排在新課的開(kāi)始,作為新課的設(shè)疑引學(xué),起到激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的作用;也可以安排在新課的教學(xué)過(guò)程中,用來(lái)建立物理概念或得出物理規(guī)律,作為學(xué)生辨疑解難的一種手段,起到啟發(fā)、幫助學(xué)生理解概念,解決疑難問(wèn)題的作用;還可以安排在下課前的幾分鐘,作為復(fù)習(xí)鞏固之用。在教學(xué)時(shí)間上,可以用一整節(jié)課時(shí),也可以用半節(jié)課或幾分鐘。總之,根據(jù)教學(xué)的需要和可能靈活掌握,以達(dá)到最佳教學(xué)效果的目的。
二、邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能
(一)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性《九年義務(wù)教育全日制初級(jí)中學(xué)物理教學(xué)大綱(試用)》明確提出,培養(yǎng)和提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是當(dāng)前物理教學(xué)改革研究中的重要課題之一。邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且能夠極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。據(jù)對(duì)試驗(yàn)班畢業(yè)前物理學(xué)習(xí)興趣的調(diào)查,?喜歡物理的占86.4%,不喜歡的僅占2.7%。從初二到初三,學(xué)生對(duì)物理一直感興趣的占34.8%,一直不感興趣的僅占6.8%。
在學(xué)生所學(xué)的7門(mén)主課中,物理是學(xué)生最喜歡的學(xué)科之一。
(二)有利于學(xué)生理解和掌握知識(shí)
心理學(xué)研究表明,學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的鞏固程度,與學(xué)習(xí)的方式關(guān)系很大。一般來(lái)說(shuō),學(xué)生通過(guò)聽(tīng)教師講授,能夠記住10%--20%;學(xué)生如能看到實(shí)物或現(xiàn)象,能夠記住30%;如果學(xué)生既能聽(tīng)教師講,又能看到實(shí)物或現(xiàn)象,能記住50%;如果學(xué)生看到實(shí)物或現(xiàn)象,自己又描述過(guò),便能記往70%;如果學(xué)生既動(dòng)手做過(guò),又描述過(guò),則能記住90%。而邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn),既讓學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),又讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上討論、分析,最后自己歸納出物理概念和規(guī)律。顯然,這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程屬于上面所說(shuō)的最后一種情況??梢?jiàn),邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生理解和掌握知識(shí)。
(三)有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>
教育家陶行知提倡手腦并用的學(xué)習(xí)方式。他在《手腦相長(zhǎng)歌》中寫(xiě)道:“人生兩個(gè)寶,雙手與大腦。用腦不用手,快要被打倒!用手不用腦,飯也吃不飽。
手腦都會(huì)用,才算是開(kāi)天辟地的大好老?!蔽覀?cè)诔踔形锢斫虒W(xué)中提出邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn),提出“四動(dòng)”,正是遵循陶行知先生的教育理論去實(shí)踐的。我國(guó)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀是學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)太少。開(kāi)展邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn),極大地增加了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會(huì),因此十分有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
(四)有利于學(xué)生掌握學(xué)習(xí)和研究物理的方法邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)探索過(guò)程,更接近人類(lèi)認(rèn)識(shí)客觀規(guī)律的過(guò)程。因此,我們主張將課堂變?yōu)榻處熞龑?dǎo)學(xué)生動(dòng)眼、動(dòng)腦、動(dòng)手、動(dòng)口的主動(dòng)學(xué)習(xí)的活動(dòng)場(chǎng)所。
在教師指導(dǎo)下,?發(fā)揮學(xué)生的主體作用,?把學(xué)生的興趣(情感領(lǐng)域)、知識(shí)(認(rèn)知領(lǐng)域)、能力(動(dòng)作領(lǐng)域)等各種心理因素融為一體,使他們?cè)谥苯訁⑴c邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,逐漸認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)是獲得物理事實(shí)的根據(jù);實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)假設(shè)真理性的標(biāo)準(zhǔn);逐步領(lǐng)會(huì)科學(xué)家是如何通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)獲得物理事實(shí),并從而得出概念和規(guī)律的??梢?jiàn),通過(guò)長(zhǎng)期邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練,學(xué)生將會(huì)逐步掌握物理學(xué)習(xí)和研究的基本方法。
三、實(shí)施邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略
(一)恰當(dāng)?shù)剡x擇學(xué)生邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容教改實(shí)踐表明,凡是與教學(xué)過(guò)程緊密結(jié)合,便于隨堂進(jìn)行并利于學(xué)生動(dòng)眼、動(dòng)腦、動(dòng)手、動(dòng)口,利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,利于發(fā)展他們智能的內(nèi)容,都可選為學(xué)生邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容。
1.根據(jù)中學(xué)物理教學(xué)大綱對(duì)能力、?技能的具體要求,安排邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。例如,教學(xué)大綱中要求學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí),會(huì)使用某些基本物理實(shí)驗(yàn)儀器,那么就應(yīng)該采取邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式,努力增加學(xué)生對(duì)這些儀器的使用頻數(shù),逐步提高學(xué)生使用這些儀器技能方面的要求。
2.對(duì)器材的要求不是很高的演示實(shí)驗(yàn),?可以改為學(xué)生邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)。例如,課本上用鉛皮和鉛盒來(lái)演示物體浮沉條件的實(shí)驗(yàn),若改為邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn),就可以讓學(xué)生在課前準(zhǔn)備好一支空牙膏管(尾端剪開(kāi))和一只玻璃杯。實(shí)驗(yàn)時(shí),先讓學(xué)生把牙膏管捏扁放在盛水的玻璃杯里,它就在水中下沉,然后將牙膏管鼓起一些,它就能上福3.將課本上的小實(shí)驗(yàn)和一些實(shí)驗(yàn)習(xí)題改為邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)。?例如,制作橡皮筋測(cè)力計(jì)的小實(shí)驗(yàn),可以配合“力的測(cè)量”進(jìn)行邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)教學(xué)。再如,用紙盒可以將水燒開(kāi)的小實(shí)驗(yàn),反復(fù)彎折鐵絲后彎折處會(huì)發(fā)燙等實(shí)驗(yàn)習(xí)題,都可以配合新課教學(xué)作為學(xué)生邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。
4.將課本上的部分學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)改為邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)。?有些基本儀器及其操作方法,在新課教學(xué)中學(xué)生已經(jīng)掌握了,到學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí),就可以適當(dāng)提高教學(xué)要求。?這樣做有利于知識(shí)的鞏固和思維能力、?實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。例如,初三將“電流表”、“電壓表”改為邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)后,在新課教學(xué)中讓學(xué)生學(xué)會(huì)電流表、電壓表的使用,到下一節(jié)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí),就可以增加“兩表”的使用頻數(shù),這更有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。再如,初二第七章第一節(jié)“質(zhì)量”和下一節(jié)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)“用天平稱(chēng)固體和液體的質(zhì)量”,也同樣可以采用邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)教學(xué),都能取得較好的教學(xué)效果。
(二)千方百計(jì)地準(zhǔn)備學(xué)生邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)教學(xué)的儀器邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)是一種上課形式的學(xué)生實(shí)驗(yàn),一般要求兩個(gè)學(xué)生用一套實(shí)驗(yàn)儀器。
對(duì)學(xué)生邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)儀器的準(zhǔn)備要做到“五不一保證”,即儀器不宜復(fù)雜,操作技能要求不宜過(guò)高,實(shí)驗(yàn)規(guī)模不宜過(guò)大,一次實(shí)驗(yàn)所用儀器數(shù)量不宜過(guò)多,實(shí)驗(yàn)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng);實(shí)驗(yàn)安全要有保證。
由于初中物理實(shí)驗(yàn)儀器一般都比較簡(jiǎn)單,多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是定性的,有些定量的實(shí)驗(yàn)精確度要求不高。因此,大部分初中物理實(shí)驗(yàn)儀器都可以自制,可供選擇的器材也很廣泛。例如,沒(méi)有平底試管,可用廢舊的平底小藥瓶來(lái)代替;沒(méi)有彈簧秤,可發(fā)動(dòng)學(xué)生用廢鋼絲繞制,沒(méi)有溢水杯,也可以用在玻璃杯上套兩個(gè)橡皮圈的方法代替;等等。
引導(dǎo)學(xué)生積極參與自制教具學(xué)具的活動(dòng),不僅為邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)儀器,為物理教學(xué)創(chuàng)設(shè)了良好的實(shí)驗(yàn)條件,而且學(xué)生通過(guò)自制教具和學(xué)具,增長(zhǎng)了才干,提高了動(dòng)手能力。
(三)認(rèn)真上好學(xué)生邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)課
邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)課一般包含下列三個(gè)環(huán)節(jié):“設(shè)疑引學(xué),辨疑解難,釋疑鞏固。”
“設(shè)疑引學(xué)”是教師通過(guò)一些物理現(xiàn)象和問(wèn)題情景,使學(xué)生產(chǎn)生疑問(wèn),提出需要解決的問(wèn)題。“辨疑解難”是要求學(xué)生對(duì)他們所提出的問(wèn)題進(jìn)行假設(shè),估計(jì)可能的結(jié)果是什么,然后教師指導(dǎo)學(xué)生討論如何用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究,擬訂實(shí)驗(yàn)方案,并在學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察和測(cè)定的基礎(chǔ)上開(kāi)展小組或全班討論分析。學(xué)生在這一教學(xué)環(huán)節(jié)中,通過(guò)看書(shū)、觀察、實(shí)驗(yàn)、思考、討論、爭(zhēng)辯、答問(wèn)、練習(xí)、應(yīng)用等,做到四動(dòng),從而既學(xué)到了知識(shí),又培養(yǎng)了能力?!搬屢伸柟獭笔窃诮處煹闹笇?dǎo)下排除疑問(wèn),通過(guò)練習(xí)、應(yīng)用和小結(jié)等來(lái)運(yùn)用和鞏固所學(xué)的知識(shí)。上好邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)課的關(guān)鍵在于放手讓學(xué)生去看、去想、去做、去說(shuō),盡量讓學(xué)生提出問(wèn)題,大膽猜想,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師做的主要工作是巡視、“集疑”、“布疑”,對(duì)個(gè)別差生進(jìn)行適當(dāng)輔導(dǎo)。對(duì)難點(diǎn)、重要的概念、分歧大的問(wèn)題,組織學(xué)生討論。
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