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中学实验"原型"式教学，冲击学生探究思维方式
中学实验"原型"式教学，冲击学生探究思维方式文/唐晓挺
摘 要：物理实验是物理学的基础，中学的大多数物理实验总能找到其"原型",建立实验"原型"式教学能解决中学物理教学的很多问题，介绍了这种方式的教学思路和实践教学片段，阐述了这种方式的价值所在。
关键词：物理实验；原型；探究；价值
物理实验是物理学的基础，是中学生学习物理的重要手段，
2011年修订的《义务教育物理课程标准》（正式稿）融入了"科学探究实验"这一学习方式，认为通过学生经历与科学工作者进行科学实验时的相似过程，才能够领悟物理学的探究方法和发展能力，才算真正学习了物理和学会了物理。其实这里所指的"科学工作者进行科学实验"可以认为是中学物理实验的"原型",物理实验"原型"对中学物理教学影响的研究理论较少，本文从中学物理教学角度分析了实验"原型"式教学对于学生探究思维方式及实现探究目标的影响。
一、实验"原型"式教学的解析
1.实验"原型"
广义：原来的实验。
狭义：对于中学物理教学来说，物理教学实验不是凭空设计
的，总有这样或那样的"原型".物理实验"原型"有三类：（1）物理学家的经典实验；（2）生产生活中的物理现象的事实；（3）科学技术应用活动中的物理现象的事实。
2.物理实验"原型"式教学
在中学物理教学中利用实验"原型"的特点，融合探究的基本要素，给学生创造一个基本的探究环境，使学生主动获取物理知识，达到教学目标。
3.教学思路
在中学物理探究教学中，常用物理实验"原型"引出所需探究的问题，然后脱离"原型"进行设计探究实验，而物理实验"原型"式教学则充分发挥"原型"的作用，借鉴或改造实验"原型"来进行探究活动，并形成一个循环和提升的教学过程，具体的流程如下：
实验原型→物理问题→利用或改造"原型"→科学探究→达成共识→价值体现。
（"价值体现"通过"理解、解释、纠正"回到"实验原型";"价值体现"也可以通过"拓展"进行"应用、交流、解释其他物理现象"）
二、实验"原型"式教学实践探索
以中学物理"平面镜成像特点探究"为例：
1.实验"原型"
照镜子，学生希望在镜子后面找到另一个自己，用手放到镜子后面摸，结果是什么也没有；为了清晰地看到脸上的细节，总是让镜子靠近面孔，认为这样可以使镜中的脸更大一些，当脸靠近镜子时，也感觉自己的脸大了一些；从观察结果来看，似乎当逐渐远离镜子时，镜子中的"我"也在远离镜子。
2.物理问题
在该"原型"中有三个问题：结果是什么也没有（虚像）？认为这样可以使镜中的脸更大一些（像与物的大小关系）？镜子中的"我"也在远离镜子（像与物到平面镜的距离关系）？
3.利用或改造原型
如果把生活中照镜子的"原型"搬到课堂探究教学中进行实验，探究是不能成功的，学生在设计探究平面镜成像特点时，可以借鉴和改造实验"原型".
探究的关键：解决像和原物的尺寸问题，由于平面镜成像总是成虚像，(fanwen.weiyujianbao.cn)没有办法用光屏显示，确定像的位置是首要任务。
借鉴："原型"中的像在镜子的后面，物的大小、物到镜子的距离很容易测。
改造："原型"中用手在镜子后面摸时，手是看不见的，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，用与物等大的替代物放在玻璃的另一侧可以确切地找到像的位置（如图）。
4.科学探究
根据改造的实验思路，对像与物的大小关系、像与物到平面镜的距离关系、虚像分别进行实验探究。
5.达成共识
像与物等大、像与物到平面镜的距离相等、虚像。
6.提升价值
理解：平面镜成像的三个特点。
解释："结果是什么也没有""镜子中的‘我’也在远离镜子".
纠正："认为这样可以使镜中的脸更大一些".
交流：实验"原型"怎么会有错觉——以后学的知识可以解释（眼睛、照相机）。
三、价值透析
中学物理教学离不开探究实验，每一个中学物理探究实验的内在价值体现于让学生知道它是根据什么设计的，它是基于什么考虑设计的，它能得出什么结论，它对你有什么启发。外在价值在于学生自主学习能力提高和学会了学习。物理实验"原型"式教学目的在于学生利用实验"原型"让探究实验的内在和外在价值得以体现和升华。
1.实验"原型"式教学，逆转学生探究思维
（1）实验"原型"不全是真理，敢于质疑
美国科学促进会对于科学本质的阐述中有一条：科学理论是变化的。在科学界，不管理论新旧，总是不断地对其进行验证、修改，有时还会抛弃。现阶段的中学物理探究教学缺少对于学生质疑生活现象和科学理论的意识培养，缺乏探究对于学生的启发，因为学生在探究活动中经常顺境发展，正向思维。在实验"原型"式教学实践探索中，学生最后纠正了自己十几年的生活错觉，感性认识与探究结果不相符，对于学生的思维是一次震撼，逆转了学生的正常探究思维。
当然在探究教学的一般步骤中有"提出问题、猜想假设",也会有错误的猜想假设，但这种错误的纠正对于学生来说浮于表面，学生会认为猜想不一定是正确的，也就是说这种探究还是属于"顺
境",不触及思维方式的改变。这样使得学生引起认知冲突，在体验科学探究和知道物理规律的同时，理解科学本质，提高学生辨别真理的能力。
（2）实验探究设计可以借鉴和改造实验"原型"
实验"原型"具有权威性和可塑性，实验"原型"式教学是借鉴和改造实验"原型"来进行科学探究，让学生明白中学物理实验探究不全是教师给出器材、学生利用器材设计实验，可以改变一般的探究实验方式。如果在上面的"教学实践探索"中，脱离实验"原型"而另起炉灶进行探究，那就是一大损失，利用和改造了"照镜子"原型，学生可以知道它是根据什么设计的，它是基于什么考虑设计的，并且在借鉴和改造过程中锻炼学生的自主学习能力。
实验"原型"有三种类型，都可以借鉴和改造，特别是"物理学家的经典实验"的改造对于学生探究思维的冲击是巨大的。例如，中学物理知识中的"探究分子间有空隙"的"原型"是18世纪，物理学家摄尔修斯（Anders Celsius）将水和硫酸混合后，发现混合物的体积减小了的实验。但实验具有危险性，学生借鉴"原型"水和硫酸混合，根据水（H2O）、硫酸（H2SO4）、酒精（C2H5OH）等都是极性分子。水和硫酸、水和酒精混合后，氢键较强，因此，分子镶嵌，体积减小。把实验改造成水和酒精混合体积减小的探究实验，解决了实验的危险性，现象也比较明显，学生学习动力和积极性可以大大提高。
2.实验"原型"式教学，完善学生探究目标
中学物理实验探究的目标是：让学生通过探究体验科学家研究科学问题的过程（从感性认识发展到理性认识），知道物理规律，发展学生的实践能力和创新意识，运用物理规律解释现象，提高学生交流合作的水平。探究的一般步骤是根据现象发现并提出问题、猜想假设、设计实验、进行实验、得出结论、交流讨论，各个步骤都有各自的探究目标，从实验"原型"式教学的教学思路看，是和探究一般步骤吻合的，它开始的引入实验"原型"和最后形成的循环和提升环节，更加完善了探究的目标。
实验"原型"式教学实践探索中，学生认识实验"原型",达到先感性认识后理性认识、可以提出有效问题的目标；学生借鉴和改进实验"原型",达到了探究的会动脑、会动手和会创新的目标；学生达成共识，达到了会分析和会总结的目标；学生解释"原型"、交流讨论相关问题，达到了会解释、会交流、会合作和会联想的目标。
中学物理实验"原型"对教学的影响当然不止以上所阐述的这些内容，需要物理教学专家和我们中学物理教师不断研究，深入挖掘中学物理实验"原型",把最原汁原味的实验摆在学生面前，结合探究的实验方法，让学生可以还原，可以创新，可以改进，更可以纠错，这才是真正的物理课堂！
参考文献：
[1]母小勇。物理教学实验的"原型"及设计原理[J].物理教师，2010（04）。
[2]美国科学促进会。面向全体美国人的科学[M].中国科学技术协会，译。科学普及出版社，2001（22）。
（作者单位 江苏省太仓市沙溪第一中学）
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