物理课堂中的探究实验是学生主动获取物理科学知识、体验科学过程、领悟科学方法的重要学习活动,其作用主要是能让学生的学习方式实现从被动接受(验证公式、规律,使学生信服)到主动获取知识(建立概念、规律,主动建构)的转化,而要达到这一目的很大程度上取决于实验的科学探究质量和教师的教学效率。在我们的教学实践中,不难发现存在不少的低效、无效甚至负效的探究实验。那么,如何衡量和评价课堂实验的探究质量高低就值得我们做深入的思考。
一、理论基础及架构
物理实验是既是科学家科学研究过程的浓缩和再现,也是学生重演科学发展历程体验科学发现过程的重要手段,更是学生科学思维发展的有效途径。
早在20世纪初美国教育心理学家杜威就提出:“教学法的要素和思维的要素是相同的。这些要素是:
第一,学生要有一个真实的经验情境——要有一个对活动本身感兴趣的连续的活动;
第二,在这个情境内部产生一个真实的问题,作为思维的刺激物;
第三,他占有知识资料,从事必要的观文秘站:察,对付这个问题;
第四,他必须有条不紊地展开他所想提出的解决问题的方法;
第五,他要有机会和需要通过应用检验他的观念,使这些观念意义明确,并且让他自己发现它们是否有效。”
评价课堂实验的探究质量要抓住几个重要的要素,诸如情境、问题、方法、操作、检验等等。这些要素之间是环环相扣的,有趣的情境激发产生有价值的问题,必要的知识储备引导得出有效的方法,有质量的操作会检验自己的观点的真伪,理性的评估会促进知识、技能、思想、情感的同步提高。
二、评价标准的研制
笔者根据以上理论对物理课堂实验的探究质量的评价体系的若干维度的构建做了初步的思考:情境的营造和设计;问题的产生和形成;方案的提出和完善;操作的有效性和科学性;数据的记录和处理;实验的总结和改进。
1.情境的营造和设计
教育心理学认为,学习应该发生(或被置于)在真实场景。强调通过拟真的问题情境创设有利于学生理解和掌握知识及技能的“实习场”,以避除以往从学校获得的往往是无法迁移和应用的“呆滞”知识的弊病。
(1)新奇性。通过一些“新”“趣”“奇”“巧”的小故事、小实验、图片、视频等等,达到“意想不到”的效果。例如:在自感现象的实验中,教师要求学生注意观察合上电键和打开电键时小灯泡的亮度变化情况。可以讲,这样的实验对学生不具有新鲜感,难以激起探究的兴趣。笔者是这样创设情境的:让几个学生手牵手与自感线圈并联再与3~4节1.5V的干电池并联,当电键闭合后再断开时,学生的手明显感到被电麻。问题自然生成:为什么小小的几节电池(远比36V安全电压低)会产生如此神奇的威力?小小的实验向大家呈现了一个令人困惑或意料之外的情境,由此兴趣和欲望被激发,探究动力也就被提起。
(2)真实性。实际的教学中,我们有时是把物理实验搞成了纯科学内容的抽象讲解或探究,远离了学生的`生活实际,不能激起强烈的情绪和探究欲望。我们要利用课堂实验注意情境的创设和背景的有效铺垫,缩短教材和学生之间的距离,从学生感兴趣甚至有争议的内容出发。使学生对教材由“近”感到“真”,由“真”感到“亲”,从而可亲、可近、可信。
(3)实效性。课堂实验要起到动机激发并满足学生需要的水平层次。在弹性碰撞教学中,我们设计用双线摆,摆球由两个质量相同的玻璃球制成。先是把右边的球拉开,另一球静止于平衡位置。放下球后,两球相碰,右球静止,左球弹起,当左球返回碰撞后,右球又弹起,如此反复,动、静交替多次。此时我们放上一段丁俊晖打球的视频,丁挥杆用白球打过去,靶球被撞向前后,白球停在那儿……面对这一有趣的情景.课堂气氛立即活跃起来,学生跃跃欲试,迫不及待地希望通过数学分析来破解其中的秘密。
2.问题的产生和形成
探究源于困惑。美国心理学家斯滕伯格将发现问题的能力作为创造性智力的根本,认为它是成功智力中的关键要素。
(1)自主性。问题或任务大多是由教师指定的,但最好是由教师和学生共同选定或学生自主确定。
