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基于错误资源的物理实验教学策略(2)

时间:2013-11-15 13:16 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:白孝忠 点击次数:


  4.素养性错误
  素养性错误指学生因缺乏科学素养所表现出的错误行为、习惯和意识。《义务教育物理课程标准(2011版)》指出,物理课程应"以提高学生科学素养为宗旨",使学生"养成实事求是、尊重自然规律的科学态度","具有保护环境和可持续发展的意识"。回首课堂,实验过程中学生篡改数据、拼凑数据的现象时有发生,而且学生节能意识淡薄,如,探究活动暂停,开关还一直闭合,没有及时断开开关。
  5.观念性错误
  观念性错误指学生将课堂探究与真正的科学探究等同起来,意识不到科学发现的艰辛与曲折,形成"物理发现不过如此"的错误观念。学生探究的问题和模式都是由教材或教师给出的,而且教材中的各种提示为学生指明了探究方向。因此,学生感到概念规律的得出十分容易,顺理成章,甚至感叹自己生不逢时。但真正的科学探究都是在黑暗中摸索,没有人可以引路,经过许多年、很多次的不断猜测和实验,仍有可能以失败告终。这些情况,学生是没有遇到也体会不到的。当介绍欧姆定律的发现经历了约十年时间,付出了艰辛的努力时,学生在内心深处并不认同,他们认为一堂课的功夫就探究出欧姆定律,哪里来的"艰辛与曲折"?
  二、基于错误资源的实验教学策略
  1.变"讲授"为"探索",促进实验技能的构建
  实验仪器的操作都有一定的规范,正确操作实验仪器是一项基本技能。在刚接触新仪器时就要严格要求、熟练掌握,为今后的综合探究夯实基础。对实验仪器的教学,有人提倡采用讲授式,以师讲生听为主,而教学实践证明,这种方法不易引起学生兴趣,扼杀学生使用新仪器的欲望。科学技术在不断发展,现在没有的东西,可能明天就会出现,学生在未来的生活、工作中肯定会遇到许多新的科技产品,这些产品怎么使用,需要学生自己摸索。因此,物理课堂上,教师的一个重要职责就是培养学生探索新器材的能力,这是一种适应现代化生活的能力。
  基于这些考虑,可以采用探索式教法,充分调动学生对新鲜事物的好奇心和探究欲。比如,教学"电流表的使用",可以将教材内容编辑成仪器使用说明书的形式,在前面部分列出几个注意事项,学生阅读说明书后,试着去测电路中的电流。探索中,学生必然要经历犯错、反思、纠错的过程,而这正是学生自我建构操作技能的过程,印象自然根深蒂固,同时,培养了学生使用新仪器的能力。又如,对电流表的读数,教师先投影一组学生的表盘,但故意不显示接线柱,如图3,请学生读数,有些学生马上就报出读数,但出现不同结果,还有学生犹豫不决,教师启发学生为什么出现这种现象?学生反映,不知道接线柱。此时,学生就会明白,读数先要明确接线柱或量程。接着,告诉学生是小量程,再请学生读数,又出现了两个答案:0.24A和0.28A。教师追问,到底哪个正确,为什么?引导学生要看清分度值,并回答不同量程下的分度值分别是多少?两种量程、相同的偏转角度,示数有何关系?经历"发现问题、分析原因"的探索过程,学生自主完成读数技能的构建,最后总结读数步骤:先看量程,再看分度值。这种探索式教法同样适合电压表的使用与读数,为探究欧姆定律作好技能铺垫。
  2.变"异常"为"正常",营造良好的探究环境
  每堂探究课都有预期目标和探究重点,而时间有限,所以,要为学生创造一个好的实验环境,避免一些客观的、非重点因素的干扰,为探究重点赢得更多时间。实验器材使用时间过长或质量不过关,不能正常工作,学生在操作过程中就会麻烦不断,影响探究情绪。尤其是测量类器材,比如电流表和电压表,如果器材质量有问题,学生的数据能准确吗?又谈何发现数据中蕴藏的物理规律?因此,学校采购器材时应严把质量关,对有问题的器材要及时更换,同时,检修器材也非常重要,特别是使用频繁高、易损耗的器材。建议教研组抽出专门的时间和精力,集中检修,一来减轻实验员的工作压力,二来掌握一些检修技能。当提供的都是能正常使用的器材后,学生的实验就不会受其他因素影响,从而保障探究正常进行。3.变"错误"为"正确",彰显错误资源的价值
  学生对教师问题的即时性反映,折射出学生的原始思维和创造性火花,这些想法有的是正确的,有的虽然错误,但能给教学启发,其价值不亚于正确的创意。学生错误的想法里可能蕴藏着创新思维,我们要善于发现并加以利用。
  例如,图2中,用电阻箱代替定值电阻R的方案是错误的,但这种想法在研究通过导体的电流与导体电阻的关系时,却可以派上用场。如图4,用电阻箱代替定值电阻R,有以下优点:其一,电阻箱是一种可读出阻值的变阻器。初中阶段学生对不能读出示数的滑动变阻器使用频率高,使用较熟练,但对电阻箱,教材只局限于读出电阻大小,没有机会让学生体验电阻箱的优势,而在这里,电阻箱的接线和读数得到运用,体现了其教学价值,弥补教材的不足。其二,简化实验操作过程。本电路的连接在研究电流与电压的关系时已经得到强化,因此,连接电路不是本探究内容的重点。当定值电阻R不断改变时,该电路局部要不断拆装、重组,这在技能上只是简单重复,缺乏教育意义。而换为电阻箱后,只要旋转旋钮就能快速改变电阻,不需要拆装电路,为数据的采集与分析等重点内容争取更多时间。其三,实验探究提倡开放性,不应是封闭的,数据的采集要常态化。如果选教师提供的三个定值电阻,学生会想,为什么要选这几个电阻?随机一点不可以吗?是不是也能得出反比结论?而这一系列问题均由电阻箱的使用得到较好突破,供选择的电阻值范围更广、更灵活,为学生采集数据拓展空间,增加实验结论的可信度。
  4.变"说教"为"身教",给学生潜移默化的影响
  在实验细节上,教师苦口婆心,谆谆教导,而学生一意孤行,当耳边风,教学效果一直欠佳。什么原因呢?要学生低碳环保,教师自己在实验教学中的一言一行、一举一动反馈给学生的却是铺张浪费;要学生尊重实验事实,不得篡改数据,教师却图方便省事,不做实验,空降实验数据;要学生表达准确,教师的教学语言却欠科学性,甚至"脚踩西瓜皮,滑到哪是哪"。这样矛盾的教学言行,怎能让学生养成低碳环保的意识和实事求是的科学态度?要提升学生的科学素养,除平常注意要求外,更重要的是教师要加强自身修养,以身垂范,给学生树立良好的榜样。
  5.变"单一"为"饱满",落实三维教学目标
  探究教学不能仅局限于学生掌握物理概念和规律,还应将历史上物理学家进行探究、获得发现的历史资料引入教学,通过历史情境再现,展现科学研究方法,体验科学发现的艰辛,实现教育价值最大化。
  历史上欧姆定律的建立过程与课堂上的科学探究有很大差异,将欧姆的探究过程和对他成功的分析补充到课堂中,可以使学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度上获益。
  在欧姆所处的时代,他遇到的最大困难与挑战有以下几点[1]:(1)当时的直流电源只有伏打电堆,最初用它进行实验,电流不稳定,未能获得理想结果。后来,接受其他科学家的建议,将伏打电堆改为温差电源,提高了电流的稳定性,使测量结果更准确。这与他善于学习、关心科技发展、重视科学交流是分不开的。(2)在欧姆进行研究时,没有现成的电压表和电流表,也不知道如何测电阻,也就是说,I、U、R均无法测量,这些问题都得一一解决。欧姆巧妙地设计出电流扭秤,用磁针的扭角实现了电流大小的测量;用相同粗细、不同长度的铜导线来得到不同电阻;用温差电池两个接点的温度差得到不同电势差,这在当时是想象不到的,都是开创性研究。而且,欧姆凭直觉假定电流大小与扭秤的扭角成正比,电阻与导线长度成正比,而电压与温差电池的温度差成正比。这种直觉思维,是科学创造力的重要表现。(3)欧姆定律发表后,遇到权威人士的反对甚至诋毁,认为他的理论是空洞的臆造,许多年后他的成果才得到科学界的普遍认同。为了科学研究,欧姆在孤独与困难的环境中,自己动手制作仪器,坚持进行科学探索,把全部生命都奉献给了科学事业,这种献身精神是值得钦佩和学习的。
  通过物理学史的引入,"欧姆"在学生思想里不再只是一个物理量的单位,"欧姆定律"也不再只是一个物理公式,它们汇成了一部有血有肉、富有立体感的科学励志故事,深深地感染和激励着学生。
  参考文献
  [1]李艳平,等.欧姆定律教学研究.中学物理教与学,2004(10).

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