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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?!?/p>
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。
紅線凌空去,
青云有路通。”
并作受力分析,效果極好。
又如在講授光的直線傳播規(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: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“三點(diǎn)”教學(xué)法,因此我們稱自己的教材為“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,終于發(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.
心理學(xué)有關(guān)的研究表明,影響學(xué)習(xí)遷移的基本因素有三個(gè)方面:新舊兩種情境之間所具有的共同因素;學(xué)生掌握的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)所具有的概括化水平;學(xué)生對(duì)于事物之間的相互關(guān)系的覺(jué)察。因此,教師在教學(xué)過(guò)程中,必須充分地利用積極方面的影響,努力創(chuàng)造條件,促進(jìn)學(xué)習(xí)的正遷移,不斷地提高物理學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。
找出新舊知識(shí)的共同要素,設(shè)置正遷移的情境。在物理學(xué)中,新舊知識(shí)之間存在著緊密的聯(lián)系,有許多共同的要素。教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)盡力找出新舊知識(shí)之間存在著的共同要素,在課堂教學(xué)中設(shè)置正遷移的情境。物理學(xué)的一些概念,都是從實(shí)際物體中歸納、抽象而形成的,往往不易被學(xué)生所理解、掌握,但這些概念能反應(yīng)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的本質(zhì),具有普遍意義。因此,學(xué)生必須正確地理解和掌握它。
加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)和墓本技能的訓(xùn)練,為學(xué)習(xí)正遷移提供有利條件。知識(shí)之間、技能之間的共同因素是產(chǎn)生遷移的重要客觀條件,在物理教學(xué)中,教師應(yīng)注重加強(qiáng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)的指導(dǎo)和基本技能的訓(xùn)練。教師可課前讓學(xué)生預(yù)習(xí),課堂上組織學(xué)生參與討論,然后由教師講評(píng)、歸納、總結(jié)。上新課前,對(duì)舊知識(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕仡檹?fù)習(xí),還可以通過(guò)習(xí)題課、階段復(fù)習(xí)、總復(fù)習(xí)等強(qiáng)化學(xué)習(xí)的手段,使學(xué)生對(duì)物理學(xué)中的基本概念、基本規(guī)律有較深刻的理解,并能熟練地掌握應(yīng)用。
同時(shí),根據(jù)物理學(xué)實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn),加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐課的指導(dǎo),通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際,提高實(shí)驗(yàn)技能,幫助他們對(duì)在實(shí)驗(yàn)中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的處理、歸納,總結(jié)出相應(yīng)的規(guī)律。對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的誤差和問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的分析,找出原因,從而得出正確的結(jié)論。通過(guò)這些訓(xùn)練,不斷提高學(xué)生分析、概括的能力,進(jìn)而加深對(duì)所學(xué)的相關(guān)物理學(xué)的基本規(guī)律的理解。
通過(guò)引導(dǎo)、訓(xùn)練,發(fā)展學(xué)生的概括能力,形成學(xué)生的聯(lián)想。學(xué)生的分析和概括的思維能力,是影響知識(shí)遷移的又一個(gè)重要因素。物理教師在教學(xué)中應(yīng)注意發(fā)展學(xué)生的概括能力,使學(xué)生通過(guò)教師的引導(dǎo)、訓(xùn)練,形成具有獨(dú)立地分析和概括問(wèn)題的能力,形成能掌握新舊知識(shí)、新舊課程的共同特點(diǎn),善于分析物質(zhì)運(yùn)動(dòng)發(fā)展的過(guò)程、條件,及其各物理過(guò)程之間的相互聯(lián)系,正確地掌握物理學(xué)的基本概念和基本規(guī)律。對(duì)于剛結(jié)束初中階段學(xué)習(xí),進(jìn)入高中或中專階段學(xué)習(xí)的學(xué)生,其中的相當(dāng)一部分人,在解物理習(xí)題時(shí)往往還停留在記公式的簡(jiǎn)單過(guò)程,遇到一些比較復(fù)雜的習(xí)題時(shí)就感到束手無(wú)策。這與在初中階段學(xué)習(xí)物理時(shí),缺乏分析和概括能力方面的訓(xùn)練不無(wú)關(guān)系。因此,教師應(yīng)注意提高學(xué)生的分析概括問(wèn)題的能力。
無(wú)論是對(duì)基本概念、基本規(guī)律的講解,還是用例題說(shuō)明相關(guān)基本規(guī)律的應(yīng)用,教師都要注意引導(dǎo)學(xué)生掌握正確的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法,并使學(xué)生從中概括形成能掌握自如的知識(shí)。
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)。“走新路”(ADNYEVEJE)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)入專門(mén)化,學(xué)士和碩士學(xué)位分別要求半年和兩年的專門(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I(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)楹尾荒菢幼觯髮?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、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課。那些被認(rèn)為對(duì)某一專業(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??萍紝W(xué)院80%以上的畢業(yè)生認(rèn)為,他們離校時(shí)對(duì)專業(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)生接受類似于雇傭狀態(tài)工作條件下的專業(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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4.J.Ostergaard,ExperiencewithProject—organized,Problem—centerdEngineeringEducation,ProceedingsofWorldConferenceonEngineeringEducationforAdvancingTechnology,1989,Sydney,Australia.
物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),從18世紀(jì)德國(guó)、法國(guó)建立了學(xué)校的演示實(shí)驗(yàn)室,教師經(jīng)常用昂貴的儀器演示生動(dòng)的現(xiàn)象,從此便開(kāi)始了世界上的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),成為物理教學(xué)中重要的教學(xué)手段和有效的教學(xué)形式。
近年來(lái)高考物理試卷對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查,不僅從學(xué)生實(shí)驗(yàn)發(fā)展到演示實(shí)驗(yàn),而且已從簡(jiǎn)單的背誦實(shí)驗(yàn)知識(shí)轉(zhuǎn)向考查對(duì)實(shí)驗(yàn)的思想、原理、方法的理解上,重在考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰途C合分析能力。例如,1993年是用干涉法檢查平面的實(shí)驗(yàn),1994年是簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖象的演示實(shí)驗(yàn),1995年是光電效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn),1996年是運(yùn)用靜電計(jì)研究平行行板電容器電容量的決定因素,1998年有關(guān)光電效應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)和LC振蕩電路的演示實(shí)驗(yàn)。但是實(shí)驗(yàn)題的得分率都不高,反映了目前在中學(xué)物理教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)薄弱的環(huán)節(jié)。許多物理教師都不同地只重視理論的講授和解題能力的培養(yǎng),而忽視了對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。不少學(xué)校教學(xué)經(jīng)費(fèi)不足,儀器設(shè)備陳舊簡(jiǎn)陋,地方陜小擁擠,嚴(yán)重制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正常開(kāi)展,對(duì)于大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn),不僅開(kāi)出率低,而且演示實(shí)驗(yàn)的作用和地位還在低水平下徘徊,使學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力普遍較低。近幾年我國(guó)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)素質(zhì)較差。又如1990~1995年期間,國(guó)家教委儀器研究所對(duì)一萬(wàn)余名學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)芰y(cè)試,結(jié)果是我國(guó)中小學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力幾乎都不及格。說(shuō)明了我國(guó)中小學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力普遍較差。因此,為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、觀察能力、思維能力和科學(xué)的思維方法,提高他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和愛(ài)好,調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性,發(fā)揮非智力因素的能動(dòng)作用,引導(dǎo)他們從小愛(ài)科學(xué)、學(xué)科學(xué),激發(fā)他們樹(shù)立敢于攀登科學(xué)高峰的雄心壯志,縮小與世界先進(jìn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)教學(xué)的差距,我們應(yīng)進(jìn)一步改善實(shí)驗(yàn)條件,改革演示實(shí)驗(yàn)教學(xué),直觀形象地為學(xué)生提供感性認(rèn)識(shí)。
二、怎樣改革物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)
1、重視演示實(shí)驗(yàn)教學(xué),加強(qiáng)能力培養(yǎng)。
目前,學(xué)生普遍感到物理“難學(xué)”,其原因之一就是物理教學(xué)中缺乏實(shí)驗(yàn)。而一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家,他們非常重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和研究問(wèn)題的方法,如日本初中物理的課時(shí)數(shù)只有75課時(shí),但安排的學(xué)生實(shí)驗(yàn)卻有20個(gè),演示實(shí)驗(yàn)有130個(gè),并且絕大多數(shù)都是研究性實(shí)驗(yàn),基本形成以實(shí)驗(yàn)為中心的課堂體系。可見(jiàn),他們的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方面得到訓(xùn)練和能力培養(yǎng)比我國(guó)的學(xué)生多得多,他們學(xué)生的實(shí)驗(yàn)心理素質(zhì)比我國(guó)中學(xué)生強(qiáng)。因此,在當(dāng)前我國(guó)中學(xué)教育由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變過(guò)程中,我們對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),必須引起高度的重視,為了研究好這些課題,教師必須研究教材中哪些地方學(xué)生感到抽象、容易混淆、接受困難,并結(jié)合教學(xué)實(shí)際,研究解決的方法,努力開(kāi)發(fā)一些直觀的演示,同時(shí)在教學(xué)中引進(jìn)近代物理學(xué)的某些思想方法和現(xiàn)代科學(xué)的新成就,例如:用激發(fā)演示光的干涉和衍射,用發(fā)光二極管演示電磁感應(yīng)中機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化等。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,可在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)中,適當(dāng)增加相關(guān)演示項(xiàng)目,使教學(xué)內(nèi)容更加豐富,使學(xué)生的眼界更加開(kāi)闊。例如“分子間作用力”的演示,可在兩只乒乓球間夾上一段彈簧,球的外側(cè)套上橡皮筋,平衡時(shí),引力等于斥力;增大球距時(shí),引力大于斥力;縮小球距時(shí),引力小于斥力。這樣不僅培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣,更多地拓寬學(xué)生視野豐富他們的想象,而且能有效地提高了學(xué)生的觀察能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
2、在演示實(shí)驗(yàn)中增加學(xué)生的參與。
演示實(shí)驗(yàn)是教師利用課堂時(shí)間為學(xué)生演示,在操作的同時(shí)又引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察、思考和分析的一種物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。傳統(tǒng)的課堂教學(xué),演示實(shí)驗(yàn)通常教師演示,學(xué)生看,但是很多實(shí)驗(yàn)學(xué)生根本看不清,特別是后邊的學(xué)生。不同程度的限制和阻礙了學(xué)生智能和潛能的發(fā)展,直接影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)心理素質(zhì)的提高。因此,在演示實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生觀察、猜想、分析、歸納總結(jié),甚至在實(shí)驗(yàn)操作上讓學(xué)生積極參與,讓學(xué)生充分了解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,多次重復(fù),加深印象,鞏固記憶。例如:在“楞次定律”一節(jié)的教學(xué)中,筆者變?cè)瓉?lái)的課堂演示實(shí)驗(yàn)為邊做邊講實(shí)驗(yàn),每?jī)晌粚W(xué)生發(fā)一套實(shí)驗(yàn)器材(干電池、電流表、原線圈、條形磁鐵、導(dǎo)線),實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生首先觀察電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系,再觀察原線圈的電流方向與磁鐵運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系,把直觀的材料作為培養(yǎng)學(xué)生知覺(jué)、觀察力的材料,引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)、準(zhǔn)確地進(jìn)行觀察,然后引導(dǎo)學(xué)生討論、研究、對(duì)比、總結(jié)出感生電流所引起的磁場(chǎng)方向與磁鐵運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系,最后訓(xùn)練學(xué)生用科學(xué)的語(yǔ)言描述,并解釋所觀察到的現(xiàn)象,從而順理成章地寫(xiě)出楞次定律??梢?jiàn),演示實(shí)驗(yàn)在教師指導(dǎo)下讓學(xué)生參與,不僅有顯示學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的機(jī)會(huì),又能得到科學(xué)方法的訓(xùn)練及能力的培養(yǎng),加深理解和掌握物理概念和規(guī)律,同時(shí)可領(lǐng)略物理學(xué)的思想,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法。
3、變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)。
中學(xué)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)可分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探索性實(shí)驗(yàn),而大部分是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是對(duì)知識(shí)的正確與否加以驗(yàn)證,鞏固和加深對(duì)基本規(guī)律和基本原理的認(rèn)識(shí)。但是,對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度方面不能得到鍛煉,也不利于培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索物理規(guī)律的能力,而探索性實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維能力、創(chuàng)造能力、自學(xué)能力、觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰敖鉀Q實(shí)際問(wèn)題的能力有獨(dú)到的作用。正如愛(ài)因斯坦所說(shuō):“對(duì)真理的探索比占有更加寶貴”。
因此,在教學(xué)中可把一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘剿餍缘膶?shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要盡量再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程,多讓學(xué)生想想:“為什么要這樣做?”“換種方法行不行?”以此滲透物理思想,啟迪學(xué)生思路。例如在“牛頓第二定律”一節(jié)的教學(xué)中,筆者將這個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘剿餍詫?shí)驗(yàn)。其研究方法:①邊學(xué)邊做實(shí)驗(yàn):首先讓學(xué)生按照自己設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案做實(shí)驗(yàn),使學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中初步認(rèn)識(shí)物體的加速度a與物體的質(zhì)量m及它所受外力F有關(guān)。然后,筆者再演示課本上的實(shí)驗(yàn),規(guī)范操作,這樣,不僅使學(xué)生掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法,而且讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程,注意發(fā)現(xiàn)研究對(duì)象引起變化的原因和條件以及在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象,使學(xué)生對(duì)a和F、m的關(guān)系獲得感知。②探索知識(shí):指導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行具體研究,處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、列表、畫(huà)出a-F、a-1/m的圖象。③歸納總結(jié):師生共同分析、歸納、總結(jié)出牛頓第二定律。這樣,讓學(xué)生用實(shí)驗(yàn)探索和理論探研兩種方法自我進(jìn)行推證,在推證過(guò)程中學(xué)生就自然而然地對(duì)核定的研究對(duì)象、成立條件、使用范圍、注意事項(xiàng)搞得一清二楚。讓學(xué)生由學(xué)知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)探索自然規(guī)律,對(duì)知識(shí)學(xué)得更扎實(shí)更牢固,同時(shí)使學(xué)生受到科學(xué)方法的熏陶。
4、合理運(yùn)用多媒體,優(yōu)化演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
利用常用儀器、教具進(jìn)行演示是一種最基本的手段,而利用多媒體教學(xué),是教學(xué)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志,是教學(xué)改革的重要組成部分。因?yàn)槎嗝襟w教學(xué)是指在教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)的觀察和方法,組織多媒體信息,形成合理的教學(xué)結(jié)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)教學(xué)優(yōu)化,使學(xué)生真正體會(huì)到物理學(xué)科的學(xué)習(xí)方法,提高學(xué)生觀察及分析問(wèn)題的能力。如應(yīng)用多媒體展示課堂實(shí)驗(yàn)無(wú)法演示的宏觀的、微觀的、極快的、極慢的物理過(guò)程,從而突破時(shí)間以及空間的束縛,進(jìn)行逼真的模擬,靈活地放大或縮小物理場(chǎng)景,將物理過(guò)程生動(dòng)形象地展現(xiàn)于學(xué)生眼前,使學(xué)生認(rèn)識(shí)加強(qiáng),理解透徹。例如,對(duì)于“LC電磁振蕩電路”的振蕩過(guò)程分析,筆者應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)的動(dòng)畫(huà)功能,展現(xiàn)了隨著電容充放電的進(jìn)行,LC回路中的電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能之間的周期性變化,振蕩電路的大小和方向變化的全過(guò)程,安全逼真,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中保持精力高度集中,思維高度活躍,求知欲高度旺盛的狀態(tài)。對(duì)于可見(jiàn)度小,不易觀察,且只能水平演示、觀察的內(nèi)容,例如水波的干涉、衍射現(xiàn)象,用發(fā)波水槽借助投影儀演示,既起放大作用,又使其有動(dòng)感,使學(xué)生看到清晰的干涉條紋,對(duì)學(xué)生腦子里形成正確概念有極大的幫助。但是還有部分同學(xué)對(duì)波的疊加原理難以理解,又缺乏想象力,為此筆者又用計(jì)算機(jī)模擬制作了一條直線上兩傳播方向相反的兩列波的疊加,可十分形象直觀地表現(xiàn)波的疊加,學(xué)生也容易理解,并取得了良好的效果。
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
摘要:隨著新課程改革的逐漸深入,教學(xué)一線的中學(xué)物理教師需要迎接更新觀念、更新知識(shí)等多方面的挑戰(zhàn)。新課改理念之一強(qiáng)調(diào)了前沿物理知識(shí)的重要作用,希望改變傳統(tǒng)物理教育知識(shí)片面的不足。然而前沿物理知識(shí)的教學(xué)對(duì)教師提出了較高要求,這一理念是否能在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中得到很好地落實(shí)具有較高的研究?jī)r(jià)值。本文從學(xué)生、教師對(duì)前沿物理知識(shí)的態(tài)度;現(xiàn)實(shí)講授情況以及教學(xué)方式等幾方面編制了問(wèn)卷并進(jìn)行了調(diào)查研究,對(duì)促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展、改進(jìn)前沿物理教學(xué)提出了建議。
關(guān)鍵詞:前沿物理;調(diào)查研究;新課改
隨著《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿)》及《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿)》的頒布,新一輪的基礎(chǔ)教育課程改革正在越來(lái)越廣闊的范圍展開(kāi),給傳統(tǒng)的中國(guó)基礎(chǔ)教育帶來(lái)了前所未有的沖擊。新課程標(biāo)準(zhǔn)在基本理念、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程評(píng)價(jià)、教學(xué)建議等方面都有了較大變化,同時(shí)在教學(xué)的內(nèi)容要求上也有了較大的突破,這對(duì)處在教學(xué)一線的中學(xué)物理教師提出了更新觀念、更新知識(shí)的要求,也對(duì)培養(yǎng)中學(xué)物理教師后備隊(duì)伍的師范院校提出了新的挑戰(zhàn)。
一般來(lái)講,物理知識(shí)分為經(jīng)典物理和前沿物理(現(xiàn)代物理)兩大塊,這兩塊知識(shí)有著各自不同的思維方法和研究思路。但長(zhǎng)期以來(lái),高中只注重經(jīng)典物理的教學(xué),長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)前沿物理教學(xué)的較為忽略,這導(dǎo)致了物理教育的“片斷化”,物理教育成了物理“斷代史”的教育,使學(xué)生只知物理學(xué)的昨天,不知物理學(xué)的今天,也不見(jiàn)物理學(xué)的明天;而且造成了學(xué)生對(duì)物理學(xué)的許多錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),比如認(rèn)為物理學(xué)對(duì)科技的貢獻(xiàn)只屬于過(guò)去,物理學(xué)科已經(jīng)趨于完備、已經(jīng)沒(méi)有什么發(fā)展的余地等等。
當(dāng)今各發(fā)達(dá)國(guó)家的科學(xué)教育改革都十分重視前沿科學(xué),其重點(diǎn)也正落實(shí)在教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化上。如美國(guó)物理教師協(xié)會(huì)(AAPT)在1988年的《中學(xué)物理課程內(nèi)容》的報(bào)告中就指出:“應(yīng)當(dāng)讓中學(xué)生體驗(yàn)到物理學(xué)是一門(mén)發(fā)展中的科學(xué),是現(xiàn)代前沿科學(xué)中最為激勵(lì)人心的學(xué)科之一”。①作為對(duì)國(guó)際科學(xué)教育改革的積極回應(yīng)與推動(dòng),我國(guó)新一輪課改也適當(dāng)加大了前沿物理知識(shí)的比重,在確?;A(chǔ)性的前提下,對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了一定的揚(yáng)棄。新課改的理念之一就是“注意學(xué)科滲透,關(guān)心科技發(fā)展”②新增內(nèi)容的教學(xué)要求雖不高,卻有助于彌補(bǔ)物理教學(xué)長(zhǎng)期存在的不足。
那么教師在實(shí)施前沿物理教學(xué)的新課程改革中,將這一理念落實(shí)的到底怎么樣呢?遇到什么樣的困難呢?學(xué)生是不是喜歡學(xué)習(xí)這些知識(shí)呢?為得到這些問(wèn)題的答案,筆者對(duì)河南省鄭州市的一些中學(xué)進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查,并通過(guò)分析調(diào)查結(jié)果,為中學(xué)物理教師提出了建議。
一、調(diào)查對(duì)象與方法
本調(diào)查問(wèn)卷主要是從學(xué)生是否希望學(xué)習(xí)前沿物理知識(shí)及其原因、當(dāng)前物理教師的前沿物理知識(shí)水平、以及教師對(duì)前沿物理知識(shí)的重視程度和態(tài)度等方面進(jìn)行編寫(xiě)的,主要采用單項(xiàng)選擇題,為更廣泛和深刻的了解新課改中的經(jīng)驗(yàn)和問(wèn)題,問(wèn)卷還設(shè)了開(kāi)放性問(wèn)答題。采取分層整群抽樣方式,在河南省鄭州市的四所程度不同的高中,每所學(xué)校隨機(jī)抽取30~50名學(xué)生進(jìn)行調(diào)查。
調(diào)查實(shí)施時(shí),筆者親自到學(xué)校,在被調(diào)查學(xué)校的配合下將問(wèn)卷交給教師,講清此次調(diào)查的目的、意義、方法和注意事項(xiàng),由學(xué)生獨(dú)立完成,問(wèn)卷回答完畢后當(dāng)場(chǎng)收回,共收回有效問(wèn)卷186份,回收率為93%。
二、調(diào)查結(jié)果與分析
調(diào)查結(jié)果表明,在1~12題涉及如狹義相對(duì)論、廣義相對(duì)論、量子力學(xué)、黑洞理論、超導(dǎo)、核武器等前沿物理知識(shí)的問(wèn)題中,選擇A(非常希望)的人次總共達(dá)936,選擇B(比較希望)的人次總共達(dá)539,選擇C(無(wú)所謂)的人次總共有359,選擇D(不希望)的人次有67,選擇E(一點(diǎn)也不希望)的人次共有135。各選項(xiàng)選擇人次對(duì)比圖如下:
圖1問(wèn)卷中1~12題各選項(xiàng)選擇人次對(duì)比圖
也就是說(shuō)共有72.6%的高中生非常希望或比較希望了解當(dāng)今的前沿物理知識(shí),這說(shuō)明在高中課堂滲透物理高科技知識(shí)是很受學(xué)生歡迎的,是完全可行的。
大量學(xué)生希望了解高科技知識(shí)的現(xiàn)狀給了教師專業(yè)知識(shí)方面的挑戰(zhàn),新課改也對(duì)教師的專業(yè)水平要求越來(lái)越高,那么當(dāng)前的教師隊(duì)伍是否可以滿足學(xué)生這方面的要求呢?
本次調(diào)查顯示:只有4.3%的學(xué)生認(rèn)為教師所講授的前沿物理知識(shí)已經(jīng)足夠,8%的學(xué)生認(rèn)為比較多,41%的學(xué)生認(rèn)為一般,17.6%的學(xué)生認(rèn)為不夠,28.3%的學(xué)生認(rèn)為遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。各選項(xiàng)比例圖如下:
圖2教師講授前沿物理知識(shí)情況圖
由此可見(jiàn),雖然學(xué)生很希望了解前沿物理知識(shí),但教師講授的卻不夠,并不能很好的滿足學(xué)生的需要,只有僅僅12%左右的學(xué)生的學(xué)習(xí)要求可以滿足。那么是什么原因造成了這種情況呢?是教師本身素質(zhì)不夠,沒(méi)有能力講前沿物理知識(shí)?還是因?yàn)閼?yīng)試教育思想根深蒂固,教師不愿意講這些考的不多的內(nèi)容呢?
筆者首先對(duì)第一種猜測(cè)做了調(diào)查,結(jié)果表明4.9%的學(xué)生認(rèn)為教師的前沿物理知識(shí)完全可以滿足自己的需要,20.5%的學(xué)生認(rèn)為基本可以,34.1%的學(xué)生認(rèn)為一般,25.9%的學(xué)生認(rèn)為不可以,14.6%的學(xué)生認(rèn)為完全不可以。也就是只有不足1/3的學(xué)生認(rèn)為教師的前沿物理知識(shí)可以滿足自己的需要,這說(shuō)明教師的素質(zhì)還有待提高,當(dāng)今世界科技發(fā)展很快,要想跟上時(shí)代的步伐,只吃老本是不行的,必須要堅(jiān)持學(xué)習(xí),關(guān)心科技最新發(fā)展動(dòng)態(tài),具有較好的自學(xué)能力。
同時(shí)筆者對(duì)第二種猜測(cè)也做了相應(yīng)調(diào)查,當(dāng)學(xué)生向教師提出有關(guān)前沿物理知識(shí)的問(wèn)題時(shí),16.8%的教師的態(tài)度為“與考試無(wú)關(guān),不予講解”,29.6%的教師“講解幾句,敷衍了事”,19.0%的教師“雖想講解但自己也不清楚”,只有24.0%的教師“盡力詳細(xì)講解,并查資料補(bǔ)充”,10.6%的教師“馬上可以解決問(wèn)題”。調(diào)查結(jié)果表明超過(guò)1/3的教師對(duì)物理前沿知識(shí)重視不夠,態(tài)度不端正,受應(yīng)試思想影響較大,教學(xué)觀念跟不上新課改的要求。
看來(lái)我們不應(yīng)盲目樂(lè)觀,雖然新課程理念要求教師重視前沿物理的教學(xué),但事實(shí)表明,實(shí)際教學(xué)中教師落實(shí)的并不讓人滿意。當(dāng)然這和很多因素有關(guān),下面筆者根據(jù)調(diào)查問(wèn)卷,為更好的實(shí)施前沿物理教學(xué),為物理教師提出了幾點(diǎn)建議。
三、思考與建議
1、要從思想上重視前沿物理知識(shí)的教學(xué)。很多教師認(rèn)為前沿物理知識(shí)考的少,講多了也沒(méi)有用;還有一些教師認(rèn)為經(jīng)典物理比前沿物理重要。其實(shí)這些想法都沒(méi)有從提高學(xué)生的整體素質(zhì)的方面考慮。經(jīng)典物理與前沿物理有著各自不同的思維方法和研究思路。如果說(shuō)經(jīng)典物理學(xué)更多地表現(xiàn)為一種控制邏輯,體現(xiàn)了“知識(shí)即工具”這一理念的話,那么前沿科學(xué)研究特別是純科學(xué)研究就體現(xiàn)了對(duì)前人的質(zhì)疑與超越,在本質(zhì)上是一種前喻文化。將前沿物理知識(shí)滲透于教學(xué)中,讓學(xué)生多了解物理學(xué)日新月異、激動(dòng)人心的變化,往往能夠激發(fā)他們的認(rèn)知興趣,引起內(nèi)部的探究欲望,促進(jìn)“終身學(xué)習(xí)”,同時(shí)可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到,物理學(xué)遠(yuǎn)未達(dá)臻完美,尚有許多未知等著他們?nèi)グl(fā)現(xiàn)、去創(chuàng)新。物理學(xué)仍然大有可為,物理學(xué)是值得他們獻(xiàn)身的事業(yè)。
2、提高自己的專業(yè)素質(zhì)。時(shí)代飛速發(fā)展,知識(shí)在加速陳舊,新的知識(shí)在不斷涌現(xiàn),那種“一朝學(xué)成而受用終身”的觀點(diǎn)已經(jīng)過(guò)時(shí),我們?cè)僖膊荒苌萃畮啄甑膶W(xué)校學(xué)習(xí)能給人終身享用的知識(shí)和能力。教師是實(shí)施教育的直接參與者,是教學(xué)改革的具體實(shí)踐者,教師素質(zhì)是決定教育成功和人才質(zhì)量的重要因素。作為現(xiàn)代教師必須積極主動(dòng)地調(diào)整和完善自身的綜合素質(zhì),以適應(yīng)現(xiàn)代教育改革和發(fā)展的要求。優(yōu)秀的教師應(yīng)該是一個(gè)學(xué)習(xí)型的教師。據(jù)統(tǒng)計(jì),上世紀(jì)以來(lái)全世界知識(shí)總量每七至十年翻一番,同時(shí)“知識(shí)廢舊率”也在加快。加之現(xiàn)代新的教育理念不斷涌現(xiàn),各種改革、創(chuàng)新活動(dòng)紛至沓來(lái),教師如不加強(qiáng)學(xué)習(xí),勢(shì)必落伍。隨著新一輪課程改革的推進(jìn)和教師專業(yè)化進(jìn)程的加快以及教師職業(yè)大門(mén)對(duì)社會(huì)的敞開(kāi),有人預(yù)言,將會(huì)有20%的教師被淘汰出局。因此,新一輪課程改革對(duì)教師是一次全新的挑戰(zhàn)。為了使自己不被淘汰,唯一的辦法就是通過(guò)不斷“洗腦”、“充電”,使自己在這場(chǎng)變革面前實(shí)現(xiàn)新的“蛻變”、“新的跨越”。所以現(xiàn)代教師必須走出一次性教育的誤區(qū),不失時(shí)機(jī)地進(jìn)行二次教育以及相關(guān)培訓(xùn),多與同事交流,不斷充實(shí)自己。
3、講授前沿物理知識(shí)時(shí)應(yīng)注意與學(xué)生已有的知識(shí)相聯(lián)系。前沿物理知識(shí)教學(xué)的關(guān)鍵在于如何將未知的外部世界與學(xué)生已知的內(nèi)部世界聯(lián)系起來(lái),將未知融入到已知中。這種聯(lián)系和融合越清晰,學(xué)習(xí)就越成功。前沿物理是在經(jīng)典物理基礎(chǔ)上的繼承、修正和超越,二者并非絕對(duì)對(duì)立,在教學(xué)上也不能割裂開(kāi)來(lái)。在中學(xué)階段,應(yīng)當(dāng)多考慮如何在經(jīng)典物理教學(xué)的整體背景中進(jìn)行前沿知識(shí)的教學(xué),換言之,應(yīng)當(dāng)多考慮前沿知識(shí)在經(jīng)典物理教學(xué)中的滲透。
4、講授的前沿物理知識(shí)應(yīng)少而精。很多教師擔(dān)心前沿物理知識(shí)對(duì)于高中生過(guò)于深?yuàn)W,不好理解,這種擔(dān)心不是沒(méi)有道理。因此講授前沿物理知識(shí)應(yīng)在科普層面上,重在講方法,激起學(xué)生的興趣,不能增加學(xué)生的考試負(fù)擔(dān)。在“量”上應(yīng)遵循“少而精”的原則,以能體現(xiàn)物理學(xué)新思想、新方法的內(nèi)容為主;在“度”上應(yīng)以介紹和滲透為主,注重的是思想、方法的熏陶而非繁雜的公式推導(dǎo)。教學(xué)中應(yīng)避免大量新現(xiàn)象、新知識(shí)的簡(jiǎn)單羅列,否則,物理就會(huì)變成枯燥無(wú)味。
5、應(yīng)多聯(lián)系生活實(shí)際講授前沿物理知識(shí)。新課程改革加大了物理教學(xué)與生活的聯(lián)系,如要求學(xué)生“初步了解家用電腦的組成”、“了解激光技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用”等,這為現(xiàn)代物理知識(shí)在教學(xué)中的滲透提供了有意義的活動(dòng)素材,提示我們前沿知識(shí)的教學(xué)可以采用更為靈活的方式。并且本次調(diào)查顯示:當(dāng)教師講授前沿物理知識(shí)時(shí),選擇A“只做口頭講解即可”的有11人次;選擇B“最好展示相關(guān)圖片”的有70人次;選擇C“最好展示相關(guān)視頻”的有133人;選擇D“最好聯(lián)系相關(guān)應(yīng)用”的有100人次。各選項(xiàng)人次對(duì)比圖如下:
圖3問(wèn)卷第18題各選項(xiàng)選擇人次對(duì)比圖
由此可見(jiàn),學(xué)生非常希望教師在講授前沿物理知識(shí)時(shí)展示相關(guān)視頻、聯(lián)系應(yīng)用。這也對(duì)教師開(kāi)發(fā)教學(xué)資源的能力提出了要求,教師應(yīng)積極搜索有關(guān)的材料,關(guān)心科技發(fā)展,弄懂其應(yīng)用原理,閑暇時(shí)間多閱讀課外科技讀物,多閱覽相關(guān)網(wǎng)站,找出自己有用的材料;另一方面,現(xiàn)在出版了許多關(guān)于前沿知識(shí)的科普讀物,如《科學(xué)畫(huà)報(bào)》、《從哈勃看宇宙》等,這些讀物運(yùn)用了大量圖片,語(yǔ)言生動(dòng)有趣,在保證科學(xué)性的同時(shí),很好地兼顧了可讀性,可作為日常教學(xué)有益的補(bǔ)充。
四、結(jié)語(yǔ)
總之,前沿物理知識(shí)在物理的學(xué)習(xí)中具有重要的作用,它為學(xué)生提供了另一種思想、方法和精神,有利于激起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,使學(xué)生更全面的認(rèn)識(shí)真實(shí)的物理世界。將其滲透于教學(xué)中,不僅是需要的,而且是必須的,它有利于學(xué)生的發(fā)展,也有利于教師的發(fā)展,這也反映了新課程改革的理念。教師應(yīng)樹(shù)立正確的教育理念,對(duì)其給予足夠的重視,并運(yùn)用正確的教學(xué)方法,加強(qiáng)前沿物理的教學(xué)。
參考文獻(xiàn):
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