以教师专业发展促学生学习能力的提高——从“鱼牛”故事联想到物理教学中的动手实验

孙 奡

（苏州市景范中学，江苏 苏州 215000）

在一次学习中，偶然看到这样一幅画，描绘了这样一个故事：青蛙和小鱼是好朋友.一天，青蛙跳到岸上，看到了一个庞然大物——一头奶牛，青蛙仔细观察了很久.回到池塘里以后，小鱼儿问：“你到外面看到了什么？”青蛙想到了奶牛，于是详细地向小鱼儿描述了一番，小鱼认真地听了以后说：“我知道了，我知道了.”并拿出纸和笔，画出了它心中的“牛”（如图1所示）.

图1

听到这个故事，让我想到了在“苏科版”物理九年级上“简单机械”这一节中的杠杆教学中，教师都要介绍组成杠杆的“五要素”，即支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂.教师讲到：“力臂是支点到力的作用线的垂直距离”时，往往会将什么是“力的作用线”先给学生复习一遍，接着就要求学生用数学中已学过的“垂线的做法”自己体会“力臂”含义.这种教法的结果，当然有学生可以将“力臂”画正确，但是还有一部分学生也作了垂线，但他画的是这样的垂线，如图2所示.

图2

故事中无论青蛙如何仔细观察、详细描述，都无法代替小鱼对奶牛形象的建构，小鱼的“奶牛”形象只能通过它自己获得.这说明学习是学习主体的自我构建.小鱼生活在池塘里，头脑中没有其他动物的形象，没有见过奶牛，它的经验就是自己同类的形象，所以听了青蛙的描述“有两只角、四条腿、吃草、身上有花纹”以后，就在小鱼身体的基础上，建构了“鱼牛”的形象.

学生的学习不能通过外部塑造——教师单纯的讲解、描述来实现，而是要通过内部生成来完成.每个人的学习都建立在自己现有的经验的基础上的.教学就是基于经验、改组经验、提升经验的活动.没有经验为基础，学生很难完成对新内容的建构，但是只凭经验也无法准确地接受新内容.就如对“力臂”的学习.学生对“垂线的做法”来自于数学的经验，学生一看到“垂线”，头脑中立即反应出的是三角板中的直角，只要用上这个“直角”就能解决“力臂”，于是出现了各种错误作图.

既然学生的学习不能通过外部塑造来实现，那就必须通过学习者自己的主观努力来实现，那就要激发学生主观努力，促进学生自主建构.物理教学中最能激发学生学习主动性的手段之一即为动手实验.

1 学生通过动手实验获取情感体验

物理学是一门实验科学.在物理教学中，通过学生动手实验，更接近人类熟悉客观规律的过程，使学生对物理事实获得具体的、明确的熟悉，理解概念和规律，培养学生的观察和实验能力，从而逐步把握物理学习和研究的基本方法，即“学会学习”.同时，学生动手实验对培养实事求是的科学态度，具有不可代替的重要作用.

新课程强调重视学生情感体验.列宁说：“没有人的情感，就从来没有，也不可能有人对真理的追求”.在动手实验中，学生心理经历了情趣激发——体验感受——领悟升华的变化过程，最关键的是学生借助体验来达到领悟升华新经验的过程.经历从熟悉到改善、完善愿望，再到改善、完善的方法探讨，最后到实践运用后的喜悦.过程中多次的思维、情感的冲突与碰撞，学生的知才真、情才深、意才坚.例如，在《简单电路》教学中，教师一直谆谆告诫学生，决不允许用导线把电源两极直接连接起来以免短路，但是对刚学电学的学生，他们并没有体验.假如一味用“强调”和“纪律”来约束学生想尝试一下的好奇心，结果无非是两种：一种是学生的好奇心被压抑、消退，长此以往，学生不再对新鲜事物感到惊异，成为感情淡漠、体验荒凉、缺乏内心敏感性的“现代机器人”；另一种是学生越禁忌越好奇，越好奇越想试，很多物理教师在带学生做电学实验时，都会发现有学生偷偷把导线两端直接接入电源两极，导致实验中的意外频出.其实，这些学生并不是真的想破坏.因此，我们在教学中，索性打破常规，让每位学生用铜丝短路自备的干电池，感受铜丝发热.一方面，学生体验到短路的特点、危害和正确操作的重要；另一方面虽然浪费了1节电池，却让学生也“肉痛”了一下.教师这时再进行爱护公物的教育，相信也会更有说服力.

2 学生通过动手实验培养求异创新的能力

当前，创新已成为民族振兴的关键、国家兴旺的基石，它是人类社会不断向前发展的源泉.衡量个人能力的主要因素已不再是掌握知识的多少，而是在于更新自身知识和创造知识的能力的大小.新课程改革对物理教学提出了新的理念：“具有创新意识，能独立思考，勇于有根据地怀疑，养成尊重事实、大胆想像的科学态度和科学精神”.因此，现在物理教师的任务不再是仅传授科学知识，更重要的是培养学生的能力，尤其是创新能力.

物理，是一门以实验为基础的自然科学，物理实验在物理教学中具有重要的地位与作用.科学家卢瑟福认为：“实验是检验真理的标准和鉴定新观念的准绳”.所以在初中物理实验的教学中，教师应重视对学生的科学探究能力、创新意识的培养，让学生经历从自然到物理、从生活到物理的认识过程，经历基本的科学探究过程.因此，物理实验要将传统的由教师演示转变为让学生自己亲自动手参与.这样学生在动手实验时活跃了思维，增强了学习新知识的积极性，从而激发学生的兴趣，促进了学生创新思维的发展.

从实验设计和实验仪器可以引导学生在实验中培养创新能力.举几个实例.

（1）实验设计培养创新能力.

教育学认为：实验设计能使学生的思维从多方位、多角度、多因素、多层次、多途径进行探索，使学生不受传统思维模式的束缚，勇于求新求异，引伸拓宽，达到培养学生的发散思维能力.所以，要真正培养学生的创新能力，教师在教学中就要重视设计引导学生的学习活动.教师要鼓励学生创新，鼓励学生参与设计实验和大胆提出实验的新方法，容纳各种不同意见，打破他们头脑中教师和课本的权威性，鼓励他们自行设计实验，培养他们的创造能力.

实例1.用天平和量筒测量液体的密度.

学生在进行实验前已掌握了天平和量筒的正确使用以及利用天平和量筒测量固体密度的方法，即先用调节好的天平测出固体质量，再利用量筒和适量的水测出固体的体积，最后计算出固体密度.因此有很多学生是按照这样的实验过程测量的：首先用天平测出空烧杯的质量；接着测出空烧杯中盛有液体后的总质量；最后将烧杯中的所有液体都倒入量筒测出全部液体的总体积，算出密度.这过程在理论上是可行的.但实际操作时，将烧杯中液体倒入量筒时，由于杯壁和杯底都有剩余液体无法倒干净，给实验带来很大误差.通过学生动手实验，学生很容易理解操作中的问题，并能对实验的设计进行改进和创新，用“倒一部分液体到量筒”来代替“全部倒入量筒”.这极大地调动了学生探究的积极性，学生的创新能力在潜移默化中也得到了培养.

实例2.声音产生的原因.

“声音是由于振动产生的”，这个结论对成人来说是毋庸置疑的.对学生不是仅仅要让他们记住结论，而是怎样让他们自己体会出声音的确是因为物体的振动.一个学生首先用嘴对纸条吹起，听纸条抖动的声音.在他的带动下许多学生都想出了一系列实验的方法来说明声音是怎样产生的.有的学生一边发声，一边用手放在自己的声带上体会；还有的学生敲击盛水的玻璃瓶，观察水面的振动等等.这些实验和方法与书上介绍的现象不同，有一定的创造性，可以培养学生的创新能力.

（2）动手实验培养创新能力.

学生动手实验，教师在帮助学生掌握实验原理的基础上，可以允许学生用不同的器材、不同的实验步骤进行实验.初中物理新课标中指出：“使用身边随手可得的物品进行探究活动和各种物理实验，可以拉近物理学与生活的距离，让学生深切地感受到科学的真实性，感受到科学和社会、科学和日常生活的关系.另一方面，由于这些物品本来的用途并不是进行物理实验，所以这种做法本身就是一种创新.不能把低成本实验仅仅看作解决设备不足问题的权宜之计.”让学生利用身边的材料来做实验，这样更有利于使学生明白物理就在身边，物理与生活紧密相联.而且，通过这些课本上没有出现的器材，能够更好地启发学生的创新能力，培养学生主动参与意识，从而促进学生的智力发展和综合素质的提高以及创新潜能的开发.

实例1.证明大气压的存在.

证明大气压的存在，教材上有许多例子：纸能托起水、易拉罐被压瘪等实验.如果给学生准备一个盛满饮料的汽水瓶，瓶口塞紧软木塞，将玻璃管插入软木塞，用力吸饮料.学生们憋足了气用力吸，但是怎么也吸不出来；而将玻璃瓶换成了纸后再吸，轻轻一下，饮料能吸上来.这样一个生活中经常进行的活动，让学生更深刻体会大气压就在身边，无处不在.

实例2.说明省力杠杆的优点.

学生在体会省力杠杆具有省力的特点时，可以让学生尝试动手将木板上的钉子拔出.有的学生会选用教师提供的羊角锥拔钉子，当其他学生看到钉子不费吹灰之力就被拔出时，都想来尝试，同时还会选择提供的其他器材尝试.在他们简单的尝试中，体会到了省力杠杆的显著优点.通过身边经常可见的工具，学生体会到了物理知识在生活中的应用，物理与生活息息相关.

学生对未知的事物有着强烈的求知欲望和好奇心，因此，我们教师不能泯灭学生的天性，应该运用各种手段激发学生自主学习，促进学生主动对要学习的内容自我进行构建.当然教师在学生自主学习中也有着重要的作用，那就是引导.积极的引导，可以启发学生自我认识、自我改进、自主构建.这样我们的学生就不会像小鱼一样画出一个“鱼牛”了.