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中學實驗"原型"式教學，沖擊學生探究思維方式
中學實驗"原型"式教學，沖擊學生探究思維方式文/唐曉挺
摘 要：物理實驗是物理學的基礎，中學的大多數(shù)物理實驗總能找到其"原型",建立實驗"原型"式教學能解決中學物理教學的很多問題，介紹了這種方式的教學思路和實踐教學片段，闡述了這種方式的價值所在。
關(guān)鍵詞：物理實驗；原型；探究；價值
物理實驗是物理學的基礎，是中學生學習物理的重要手段，
2011年修訂的《義務教育物理課程標準》（正式稿）融入了"科學探究實驗"這一學習方式，認為通過學生經(jīng)歷與科學工作者進行科學實驗時的相似過程，才能夠領悟物理學的探究方法和發(fā)展能力，才算真正學習了物理和學會了物理。其實這里所指的"科學工作者進行科學實驗"可以認為是中學物理實驗的"原型",物理實驗"原型"對中學物理教學影響的研究理論較少，本文從中學物理教學角度分析了實驗"原型"式教學對于學生探究思維方式及實現(xiàn)探究目標的影響。
一、實驗"原型"式教學的解析
1.實驗"原型"
廣義：原來的實驗。
狹義：對于中學物理教學來說，物理教學實驗不是憑空設計
的，總有這樣或那樣的"原型".物理實驗"原型"有三類：（1）物理學家的經(jīng)典實驗；（2）生產(chǎn)生活中的物理現(xiàn)象的事實；（3）科學技術(shù)應用活動中的物理現(xiàn)象的事實。
2.物理實驗"原型"式教學
在中學物理教學中利用實驗"原型"的特點，融合探究的基本要素，給學生創(chuàng)造一個基本的探究環(huán)境，使學生主動獲取物理知識，達到教學目標。
3.教學思路
在中學物理探究教學中，常用物理實驗"原型"引出所需探究的問題，然后脫離"原型"進行設計探究實驗，而物理實驗"原型"式教學則充分發(fā)揮"原型"的作用，借鑒或改造實驗"原型"來進行探究活動，并形成一個循環(huán)和提升的教學過程，具體的流程如下：
實驗原型→物理問題→利用或改造"原型"→科學探究→達成共識→價值體現(xiàn)。
�。�"價值體現(xiàn)"通過"理解、解釋、糾正"回到"實驗原型";"價值體現(xiàn)"也可以通過"拓展"進行"應用、交流、解釋其他物理現(xiàn)象"）
二、實驗"原型"式教學實踐探索
以中學物理"平面鏡成像特點探究"為例：
1.實驗"原型"
照鏡子，學生希望在鏡子后面找到另一個自己，用手放到鏡子后面摸，結(jié)果是什么也沒有；為了清晰地看到臉上的細節(jié)，總是讓鏡子靠近面孔，認為這樣可以使鏡中的臉更大一些，當臉靠近鏡子時，也感覺自己的臉大了一些；從觀察結(jié)果來看，似乎當逐漸遠離鏡子時，鏡子中的"我"也在遠離鏡子。
2.物理問題
在該"原型"中有三個問題：結(jié)果是什么也沒有（虛像）？認為這樣可以使鏡中的臉更大一些（像與物的大小關(guān)系）？鏡子中的"我"也在遠離鏡子（像與物到平面鏡的距離關(guān)系）？
3.利用或改造原型
如果把生活中照鏡子的"原型"搬到課堂探究教學中進行實驗，探究是不能成功的，學生在設計探究平面鏡成像特點時，可以借鑒和改造實驗"原型".
探究的關(guān)鍵：解決像和原物的尺寸問題，由于平面鏡成像總是成虛像，(www.gymyzhishaji.com)沒有辦法用光屏顯示，確定像的位置是首要任務。
借鑒："原型"中的像在鏡子的后面，物的大小、物到鏡子的距離很容易測。
改造："原型"中用手在鏡子后面摸時，手是看不見的，生活中的透明玻璃也能成像，手放在后面既能看到像又能看到手，用與物等大的替代物放在玻璃的另一側(cè)可以確切地找到像的位置（如圖）。
4.科學探究
根據(jù)改造的實驗思路，對像與物的大小關(guān)系、像與物到平面鏡的距離關(guān)系、虛像分別進行實驗探究。
5.達成共識
像與物等大、像與物到平面鏡的距離相等、虛像。
6.提升價值
理解：平面鏡成像的三個特點。
解釋："結(jié)果是什么也沒有""鏡子中的‘我’也在遠離鏡子".
糾正："認為這樣可以使鏡中的臉更大一些".
交流：實驗"原型"怎么會有錯覺——以后學的知識可以解釋（眼睛、照相機）。
三、價值透析
中學物理教學離不開探究實驗，每一個中學物理探究實驗的內(nèi)在價值體現(xiàn)于讓學生知道它是根據(jù)什么設計的，它是基于什么考慮設計的，它能得出什么結(jié)論，它對你有什么啟發(fā)。外在價值在于學生自主學習能力提高和學會了學習。物理實驗"原型"式教學目的在于學生利用實驗"原型"讓探究實驗的內(nèi)在和外在價值得以體現(xiàn)和升華。
1.實驗"原型"式教學，逆轉(zhuǎn)學生探究思維
�。�1）實驗"原型"不全是真理，敢于質(zhì)疑
美國科學促進會對于科學本質(zhì)的闡述中有一條：科學理論是變化的。在科學界，不管理論新舊，總是不斷地對其進行驗證、修改，有時還會拋棄�，F(xiàn)階段的中學物理探究教學缺少對于學生質(zhì)疑生活現(xiàn)象和科學理論的意識培養(yǎng)，缺乏探究對于學生的啟發(fā)，因為學生在探究活動中經(jīng)常順境發(fā)展，正向思維。在實驗"原型"式教學實踐探索中，學生最后糾正了自己十幾年的生活錯覺，感性認識與探究結(jié)果不相符，對于學生的思維是一次震撼，逆轉(zhuǎn)了學生的正常探究思維。
當然在探究教學的一般步驟中有"提出問題、猜想假設",也會有錯誤的猜想假設，但這種錯誤的糾正對于學生來說浮于表面，學生會認為猜想不一定是正確的，也就是說這種探究還是屬于"順
境",不觸及思維方式的改變。這樣使得學生引起認知沖突，在體驗科學探究和知道物理規(guī)律的同時，理解科學本質(zhì)，提高學生辨別真理的能力。
�。�2）實驗探究設計可以借鑒和改造實驗"原型"
實驗"原型"具有權(quán)威性和可塑性，實驗"原型"式教學是借鑒和改造實驗"原型"來進行科學探究，讓學生明白中學物理實驗探究不全是教師給出器材、學生利用器材設計實驗，可以改變一般的探究實驗方式。如果在上面的"教學實踐探索"中，脫離實驗"原型"而另起爐灶進行探究，那就是一大損失，利用和改造了"照鏡子"原型，學生可以知道它是根據(jù)什么設計的，它是基于什么考慮設計的，并且在借鑒和改造過程中鍛煉學生的自主學習能力。
實驗"原型"有三種類型，都可以借鑒和改造，特別是"物理學家的經(jīng)典實驗"的改造對于學生探究思維的沖擊是巨大的。例如，中學物理知識中的"探究分子間有空隙"的"原型"是18世紀，物理學家攝爾修斯（Anders Celsius）將水和硫酸混合后，發(fā)現(xiàn)混合物的體積減小了的實驗。但實驗具有危險性，學生借鑒"原型"水和硫酸混合，根據(jù)水（H2O）、硫酸（H2SO4）、酒精（C2H5OH）等都是極性分子。水和硫酸、水和酒精混合后，氫鍵較強，因此，分子鑲嵌，體積減小。把實驗改造成水和酒精混合體積減小的探究實驗，解決了實驗的危險性，現(xiàn)象也比較明顯，學生學習動力和積極性可以大大提高。
2.實驗"原型"式教學，完善學生探究目標
中學物理實驗探究的目標是：讓學生通過探究體驗科學家研究科學問題的過程（從感性認識發(fā)展到理性認識），知道物理規(guī)律，發(fā)展學生的實踐能力和創(chuàng)新意識，運用物理規(guī)律解釋現(xiàn)象，提高學生交流合作的水平。探究的一般步驟是根據(jù)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)并提出問題、猜想假設、設計實驗、進行實驗、得出結(jié)論、交流討論，各個步驟都有各自的探究目標，從實驗"原型"式教學的教學思路看，是和探究一般步驟吻合的，它開始的引入實驗"原型"和最后形成的循環(huán)和提升環(huán)節(jié)，更加完善了探究的目標。
實驗"原型"式教學實踐探索中，學生認識實驗"原型",達到先感性認識后理性認識、可以提出有效問題的目標；學生借鑒和改進實驗"原型",達到了探究的會動腦、會動手和會創(chuàng)新的目標；學生達成共識，達到了會分析和會總結(jié)的目標；學生解釋"原型"、交流討論相關(guān)問題，達到了會解釋、會交流、會合作和會聯(lián)想的目標。
中學物理實驗"原型"對教學的影響當然不止以上所闡述的這些內(nèi)容，需要物理教學專家和我們中學物理教師不斷研究，深入挖掘中學物理實驗"原型",把最原汁原味的實驗擺在學生面前，結(jié)合探究的實驗方法，讓學生可以還原，可以創(chuàng)新，可以改進，更可以糾錯，這才是真正的物理課堂！
參考文獻：
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�。ㄗ髡邌挝� 江蘇省太倉市沙溪第一中學）
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