让“实验之花”在以学为中心的土壤中怒放

吕德明

教学包含“教”与“学”两个方面，无论是“教”还是“学”，其主体都是学生。而学生获取知识需要载体，实验则是物理教学中最有效的载体。本文从以实验为中心的“引路人”、“铺路人”、“同路人”三个视角阐述实现这一目的的具体方法。

在土壤中播撒下一颗种子，用心去浇灌，静待开花结果，亲手摘下果实，体验收获的乐趣。这或许是每位学生所向往的教育，然而现实中我们却看到这样一些不和谐的现象：“到了周五欢天喜地，每逢周一唉声叹气”；“学生学得苦，教师教得累”；“高喊素质教育之口号，狠抓应试教育之利器”。这些都离开了学生主体活动的教学本质。教学从本质上说是一种“沟通”与“合作”的活动。在中学物理课堂教学中，学生通过实验能获得最典型、最真实的感性认识，并结合思维活动顺利地形成理性认识。它不仅使学生在获取知识和方法上少走弯路，更使学生各种能力得以和谐发展，是实现以学为中心的课改之阳光大道。

一、以实验作为以学为中心的“引路人”

新课程理念强调：尊重学生的经验，发展学生的个性。这就要求我们充分体现学生的主体性，把学生从大人世界的控制下解放出来，把学生的教育交到学生的手中。充分利用实验情境激发学生的求知欲，可以指引学生走上自发探索未知知识之路。

1. 创设情境，给学生指路。夸美纽斯曾指出：“一切知识都是从感官开始的。”新奇的实验能营造出一种使学生跃跃欲试的氛围，在参与实验的过程中，学生不但感受到了学习的乐趣，更能指引学生主动地学习新知识。

案例：《指南针为什么能指南》一课。在塑料盆外粘一枚圆形磁铁，在盆内注入水。放一艘内部装有同样磁铁的小帆船，使两枚磁铁的磁极反向，请一位大家公认的肺活量最大的同学来吹这艘帆船，结果船纹丝不动；接下来请一位瘦小的女生来吹，事先取下盆外的磁铁，结果船轻松被吹走。接下来取出两枚磁铁道破玄机：因为磁体有两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。通过实验化的情境创设，引发了学生认知上的矛盾。把磁极之间的作用规律通过趣味化、具体化的实验呈现出来，帮助学生理解知识，这样就可以把枯燥的知识变得有血有肉，调动起学生的兴趣，促使他们愿意向探索物理问题之路迈进。

2. 合理延伸，给学生带路。实验情境可以激发学生的学习兴趣，但是如果情景过于单一，学生的兴趣就会减弱。如果把实验情境适当地延伸，创造出一个新的情境，情境间相互联系、环环相扣，学生的学习兴趣自然得以保持，思维自然得以高度活跃，有助于事实性知识从感性认识转向理解应用。

案例：《磁悬浮列车》。通过上面实验化的情境，学生们的学习动机被调动起来。如果学习兴趣不能被维持、强化，就会降低他们学习的效率。因此，在磁极间相互作用规律的教学中，继续通过如图1实验加深对这个知识的应用。问题1：你们能用环状磁铁使另一个相同的磁铁浮起来吗？通过这个问题学生们明确要做什么，并接下来动手实验理解磁极间作用规律。问题2：你能通过图片解释磁悬浮列车为什么能浮起来吗？如图2分析，磁悬浮列车的基本原理就是同名磁极相互排斥。但是列车所使用的磁体不是实验室使用的永磁体，而是一个可控制磁性存在以及可以改变磁极方向的电磁铁。列车利用磁体悬浮起来，阻力减小，但并不能因此而前进。问题3：列车为什么能前进呢？如图3所示：列车前进的动力也是来自于磁极间的相互作用，前进既利用了异名磁极相互吸引，也利用了同名磁极相互排斥的原理。列车的电磁铁通过分段排列处使列车总是受到向前的力的作用，这样动力就源源不断地促进列车向前奔驰。问题4：电磁铁是如何实现一直促进列车前进的呢？此问题不需要学生马上解决，通过这个问题让学生意识到自己知识面的不足，为后续学习埋下伏笔。通过这些连续的情境，可以引导学生的思维向如何解决问题的道路上迈进。

二、以实验作为以学为中心的“铺路人”

学习科学知识的道路不会一帆风顺，总会遇到各种障碍。当学生遇到困难时，利用生活化的实验情境可以扫清知识障碍，铺平求知的道路。学生在实验情境中暴露原有生活经验的不足，通过主动猜想假设修正原有经验，最终验证新猜想假设的合理性。通过一系列的实验铺平主动建构知识的道路。

1. 善于观察，帮学生清路。苏霍姆林斯基说过：“观察对于儿童之必不可少，正如阳光、空气、水分对于植物之必不可少一样。在这里，观察是智慧最重要的能源。”当学生的思维遇到障碍时，通过实验为学生提供观察的平台，可以为知识的获得扫清障碍。

案例：《液体压强》。对于液体压强产生的原因大多数学生似懂非懂，如果在此处引入实验，让学生有真实的体验，就可以使学生的思维豁然开朗。因为学生刚学完固体物质的压强，对于液体压强的学习，他们一般是把知识建构于固体压强之上。为此，在本节教学中可以引入这样一个实验：先把一块冰放于烧杯中，首先请学生分析烧杯中的冰对于烧杯底有没有压强。对此问题学生一般不会有太大的疑问，都能肯定冰块对烧杯底的压强P=F/S。接下来问学生冰块对于烧杯壁有压强吗？这个问题学生也能解决，因为冰不接触烧杯壁所以没有压力、更不会有压强。此时，如果留给学生观察冰融化的时间，让他们仔细观察冰融化成水时向周围流动的现象。之后追问现在水对烧杯壁有压强吗？这样液体压强产生的原因就会顺其自然的得出，因为液体受到重力具有流动性。在学生的头脑中，液体压强中的液体就像平静的湖水，他们的头脑中只有静态的感受，缺乏流水潺潺、波涛汹涌的动态迁移。因此，引入实验可以使他们通过观察来重新认识液体的流动性，从而扫清思维障碍。

2. 勤于动脑，帮学生铺路。建构主义教学论强调：“在万不得已的情况下，一门课程的核心内容允许被固定，但应留有较大的允许改变和补充的空间。”课本对于学生而言是一种重要的资源，但并不是唯一的资源。课本中的各种实验虽然具有典型性，但是对于学生而言并不一定亲身经历过。如果通过实验创设一种亲身经历的活动，知识在实验情境中被具体化，学生的主体性就会得以充分发挥，从而为知识的获取铺平道路。

案例：“拔河比赛”增大与减小摩擦力的方法。第一关：“谁与争锋”，在操场上先选择一个班级公认的大力士作为擂主，让班级派任意一位男生代表与擂主进行拔河比赛。第二关：“我变我变我变变变”，让擂主换上旱冰鞋后继续同上一位同学比赛。第三关：“谁说女子不如男”，让穿上旱冰鞋的擂主，再在班级中选择一位女生与擂主进行比赛。在第一关中擂主轻松获胜，在第二关中擂主却奇怪地输给了同一位男生，第三关中更是不可思议地输给了一位女生。比赛结束后，让“失败的男生”讲述失败的原因，也可以让“胜利的女生”讲述成功的秘诀。从游戏中学生们获取了拔河比赛胜利的秘诀，就是摩擦力的比拼；以及减小摩擦力的一种方法，那就是变滑动摩擦为滚动摩擦。通过游戏的形式既能丰富教材内容，使知识更加具体，同时也能充分调动学生的情感，使学生学会主动参与知识的建构，意识到正确使用知识的价值，变被动学习为主动参与，为学习知识铺设道路。

三、以实验作为以学为中心的“同路人”

实验是学生学习过程中的伙伴，和实验同路可以更好地发挥实验的载体作用。通过实验他们主动参与到知识建构的过程中。通过实验体验、反思，增强学生的动手能力和对知识的深入理解。最终，使实验成为他们学习道路上的助推器。

1. 体验合作，拓学生思路。著名教育家赞可夫有句名言：“教会学生思考，对学生来说，是一生中最有价值的本钱。”在教学中，促进学生物理思维的发展是我们永恒不变的追求。我们首先可以让学生充分表达自己的思维，然后通过同学讨论完善学生的思路，最后通过学生的再认识拓宽他们的思路。

案例：《牛顿第一定律》。本节课要帮助学生解决力与物体运动的关系。2000多年来，人们在对生活的观察中得出了一个错误的结论：力是维持物体运动的原因。这个思想可谓是根深蒂固。因为我们在现实生活中，不可能使物体处于不受力的作用。要解决这个问题，我们只有通过实验使学生获得可靠的事实，再加以科学的推理才能得到力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。这时我们可以由学生的认知，作为实验的生长点。给学生一个小车，让他们使小车在水平木板上运动起来。如图（4）所示，在起点A处施加外力使小车运动到B位置，如果在B位置突然撤去外力，我们可以观察到小车最终将停止运动。此时分析AB段物体运动的原因：是因为推力的作用。与AB段对比，BC段不受到推力作用，并最终停止运动。如果想要使小车在水平木板上一直运动下去，就必须持续给小车施加外力。这样学生的错误思维就可以暴露出来。通过小组的讨论可以得出小车最终停下来的原因是受到了阻力，紧接着进行追问：如何维持小车在水平木板上运动得更远甚至一直运动下去？通过组内的探讨，学生明确了要做什么。因此，有针对性地展开讨论，并最终得出想要走得更远甚至一直运动下去，就必须减小阻力甚至使阻力消失。在现实生活中阻力消失是不可能实现的，因此，我们就只能通过减小阻力来研究力与物体运动的关系。因为学生是独立存在的具有思想的人，每个人因为掌握知识的不同，思维的广度往往具有局限性。所以，通过小组内的合作讨论，可以化解学生的歧路，让学生少走弯路，并最终拓宽学生的思路。

2. 体验成功，伴学生同路。在猜想得到验证的过程中，学生们能体验到成功的快乐。利用学科知识的魅力变被动接受为主动需要，学习的过程不但获取了知识，而且丰富了他们的精神世界。这样动手实验就会成为他们自发的行为，实验也就成为了他们获取知识道路上的同路人。

案例：《牛顿第一定律》。通过上面的实验，学生的思路被打开。他们必然需要相应的实验器材来验证他们的猜想。这样实验器材的出现就变成了学生的需要，而不是教师强加给他们的学习任务。在学生进行实验方案的设计时，学生们会遇到控制变量这一难题。此时，将学生的困惑作为实验的分化点。首先，分析实验的目的是研究小车的运动与受到阻力的关系。这样，实验中的变量就体现出来了。其次，如何获得相同的初速度。通过学生对实验方案的展示，其它组就会提出质疑。例如，有的学生提出用相同的力推。其他同学就会质疑你如何保证力的大小一致。通过不断质疑，学生们自然就想到不人为地使物体获得初速度。可以让小车从同样的高度自由滑下。又如，该实验的观察对象是什么？有些同学认为是速度，有些同学认为是小车运动的距离。此时，可以引导学生比较哪个物理量更容易测量，这样就排除了实验中的所有困惑，让学生们体验到设计实验方案的乐趣。在最后的实验中，他们就会更加投入，这时回过头来重新分析小车在AB段BC段运动状态为什么改变，学生们就会顺利地利用实验得出：力是改变物体运动状态的原因这一规律，体验到成功带来的喜悦，从而维持和发展了他们对于实验的喜爱，使实验真正成为他们求知路上的同路人。

总之，让我们浇灌“实验之花”，让它在以学为中心的土壤中怒放。因为，学生在实验的教学中是疑问者、探索者和发现者，他们完全成为获取知识的主人。他们在实验的情境中愿意学习；知道学什么；体会到应该怎么学；检验出学得怎么样。在实验中探究知识充满乐趣，实验自然成为他们发现问题的引路人，排除困难过程中的铺路人，不断丰富知识过程中的同路人。

参考文献：

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[3]钟启泉，崔允漷.为了中华民族的复兴为了每位学生的发展：基础教育课程改革纲要（试行）解读[M].华东师范大学出版社，2001，1.

[4]郑淑贞.对合作学习课堂结构设计的思考[J].教育探索，2008，10.