体验性实验让物理概念从学术走向学业-以《杠杆》教学为例

1、 体验性实验，让物理概念从学术走向学业以杠杆教学为例 【摘要】教师对物理基本概念和规律的理解直接影响甚至决定着学生对其掌握的优劣程度。能否透过零碎杂陈的诸多物理现象，取舍统摄物质运动的本质和规律，这不单是知识的较量，更是对物理教师教育智慧的挑战。在物理概念概括性、抽象性“学术”外衣遮掩下，教师如何以学生现有思维发展水平为依托，在常规教学策略的传承与创新中发现和总结适应教学新发展的方法？在近期开展的一次物理教研活动中，笔者深受克拉玛依市教研员和教师集体研课的启发，以体验性实验为教学支架，围绕概念建构和思维能力发展两个方面论述了其在物理概念教学中的实践策略。【关键词】体验性实验；概念；教学物理概念

2、的建立，通常是在观察和分析一系列事实或实验的基础上，抽象概括一系列具体现象的共同特征，进而判断在共同特征中哪些因素和我们研究的问题有关、哪些因素无关、抓住的特征是不是本质特征。【1】从概念建构的视角来看，由现象深入本质的过程是学生思维活动完成向纵深发展的必由之路。无疑，体验性实验作为一种非学生性实验，在物理概念建构教学中有着其特殊的优势。一如体验性实验经常被物理教师冠以“引课”的名义，营造一种极具思考意义和价值的体验情境，从而有效拉近学生前概念和物理新授概念之间的距离，达到预期教学的目的；或如在学生前概念和新授概念之间存在争议或分歧时，用体验性实验还原或再现学生认知思维中的盲区，进而补充和修正

3、前概念，并最终建构和形成科学的物理概念。一、在体验性实验中完成概念建构过程概念获得是指在不同的种类中寻找并列出能够区别开来的特点。【2】概念获得需要学生对包含概念特征的例子和不包含概念特征的例子进行比较，以此来发掘已经存在于另一个人思想中的类别特征。遵循其形成的思维逻辑，在构建概念的过程中，学生要在教师的示例和引导下确定为何这般归纳的依据。既要从诸多纷繁零散的示例中寻找某一相同的特质，并且这一特质还要经得起新示例的考验，直到归纳出的共性特征足以涵盖所有属于这一类事物而不具有任何特殊性为止。而体验性实验恰如简约版的学生实验，可以有效选择和强化学生的区分能力。突出问题争议或分歧的焦点，以重复和可追

4、溯性的优点为学生经历完整的概念建构过程提供微型的实验平台。具体比较研训活动中两位教师对“杠杆”概念教学的不同处理方式，来阐明体验性实验的效用。对于“杠杆”这一概念的获得，a教师采用生活中较为常用的钳子、镊子、指甲刀、启瓶器等工具，通过拔钉子、夹纸片、剪指甲、起瓶盖儿等为学生提供了一种具有一定开放程度的体验性实验。让学生在参与体验的过程中来感受和认识“杠杆”究竟是一种什么样的机械。b教师则采用了让学生观察动态的“跷跷板”演示图片，并归纳总结“什么是杠杆”。显然，在一种真实的情境体验中，学生的原有认知和当下的实际体验才能构成一个相对封闭和完整的思考链。学生以教师的问题（什么是杠杆？）为体验的出发点

5、，借助于体验通过一定程度的思考和概括总结，归纳出解决问题的有效途径或找到当下自己能够认可的答案。在初步的概念形成之后，学生进一步利用另外一种尚未尝试过的工具再次展开思维的验证过程，即进一步评估刚刚形成的“杠杆”概念能否对新的杠杆工具进行阐明。若他的发现对所有的杠杆都能够进行概括性的说明和解释，这无疑是学生思维创造性的发展。倘若存在一定的问题，这才是很多物理教师将会面临的问题新常态。当然，这就需要教师进行再度的引导，让学生重新审视概念获得的过程，到底是哪一个特征被忽略了。这时学生会以新的问题为思考的导向，再一次体验和感悟直至相对完整的物理概念建立为止。诚然，对于不善于总结和发现物理概念的学生而言

6、这也是一次意义极为重大的尝试，至少在新的物理概念来临时他也会建立起类似的思考模式，毕竟他已经是一位参与过类似体验的经验者了。二、在体验性实验中发展批判性思维能力考量实验效能高低的因素有很多，但不能将最终是否得到预期的完美结论作为实验成功的终结性评价。特别对于刚刚走进物理世界大门的孩子来说，如何培养其发现问题、提出问题以及质疑的能力往往远胜于对问题的解释能力。正如为什么要探究杠杆的平衡条件？哪些因素会影响杠杆的平衡条件？这些条件会如何影响杠杆的平衡？把握这些问题对杠杆实验教学的影响要远胜于学生仅仅知道一条干巴巴的结论。因此，在探究实验之前设计一个能够让学生提出具有研究价值问题的体验性实验显得尤为重要。以杠杆为例，在水平平衡的杠杆一侧悬挂一定数量的钩码，在另一侧用弹簧测力计来体验不同位置杠杆平衡时力和力臂大小的相对关系。该体验性实验即可以为学生猜想出具有一定探究价值的问题提供特定的物理环境，同时又为突破后续探究实验中为何要调节杠杆水平平衡埋下伏笔。再者，这种体验性实验的植入，有效降低了探究实验的难度，最大程度的保护了学生的思考兴趣。物理教学重在解决问题，而解决问题的一个重要方面在于判断与提出问题相关的信息是什么，还在于对该信息的收集、整理、分析和归纳等。而体验性实验的设计，恰是以最符合科学认知的过程来还原和重构学生的学习兴趣，它犹如一剂良药，让稍显隐遁的物理概念褪去学