自主・合作・探究――新课标物理实验教学改革的主题

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　　摘 要： 新课标理念指导下的物理学习是教师在物理课堂中以探究实验为载体，引导学生重演物理知识的发生过程。然而农村学校实验室资源较为匮乏，无法满足新课标“面向全体学生的发展、提高全体学生的科学素质”的要求。如何在校本实情前提下，在新课程标准指导下，采用自主合作探究学习方式，引导学生创新设计实验方案，指导选择个性化的实验器材，合理开发实验室资源，是当前初中物理实验改革的主题。
　　关键词： 自主 合作 探究 新课标 物理 实验教学
　　
　　一、 新课标物理实验教学改革的背景
　　
　　物理新课程改革的根本目标是培养全体学生的科学素养，注重科学探究，提倡学习方式多样化，从生活走向物理，从物理走向社会。我校属于地级市直属中学，相对农村学校而言，实验室器材较为齐备，基本能满足以前大纲要求下的物理实验需求，但自实施新课标以来，我们感觉实验室器材已远远不能满足课堂需求。以人教版八年级上册物理课本为例，课堂实验包括演示实验17项；学生探究实验11项；想想做做，想想练练15项；动手动脑学物理中的小实验共24项。因经费等实际情况制约，绝大多数学校的实验器材离标准要求都相差较远，如我校24项实验器材中就缺少19项，可做率仅为20.8%。
　　新课标实验器材的短缺给我们的日常教学带来了很大的困难，如果不切实解决实验器材的短缺问题，课堂中就经常会出现黑板上做实验的现象。如何培养学生创新技能，自主设计实验方案；如何多途径选择器材，开发实验室资源；如何有效组织学生进行科学实验探究，真正解决实验器材短缺与新课标实验的要求的现实矛盾，这一切让我们认识到进行新课程物理教学实验改革势在必行。
　　
　　二、 新课标物理实验教学改革策略
　　
　　我们在课堂内注重围绕创新实验方案设计和实验器材选择、实验组织方式三大问题，充分调动学生的创新能力，培养学生的创新技法，具体做法如下：
　　1. 引导学生创新设计实验方案，指导选择个性化的实验器材。
　　设计个性化的探究方案有利于培养学生创造性学习习惯，有利于学生创新思维或技法的形成。我们主要从以下几方面进行：（1）创设探究情境，要求学生自主从课外通过公共信息资源收集资料，自主设计探究方案；（2）上交方案，各组自主讨论方案的可行性；（3）自主调整探究方案，根据方案多途径选择实验器材；（4）教师对学生的器材提出指导意见，学生进一步自主调整，此过程可多次重复，直到满意为止；（5）课堂自主行动，实际操作，展示方案效果；（6）交流与评价。
　　例如在执教八年级教材《声音的特性》一课中，在探究音调与频率的关系时，教材是通过比较钢尺振动快慢和发声音调来进行探究，我校学生在课堂探究中展现出许多创造的火花。其中黎浩宇小组最初设计制作一个音调可变化的哨子来探究音调与空气振动的关系，我指出此过程中无法观察到空气的振频，该小组成员进一步设计，找到一圆形口哨，创造性地将两截大口径吸管套在口哨上，便于改变空气柱的长度，然后再次创造，将一根细丝绸粘在吸管上，想通过丝绸的飘动来观察空气的振动。然而在吹响口哨时，丝绸振动不明显。这时我建议学生在显示振动的材料上再想想。学生集思广益，多次自主探究创新，最终选用尼龙丝来显示空气的振动频率，在实际操作中效果非常明显。实验器材在选材渠道上也丰富多彩，大大开发了实验室资源，将实验室由校内延伸到校外，从生活中去寻找实验器材。
　　2. 开发实验室资源，转换实验思维方式，多角度选择实验器材，自主完成科学探究实验活动。
　　实验室向生活延伸，能让学生更容易理解物理是生活中的科学，为课堂物理教学带来了便利。如在探究大气压的存在时，我们用空矿泉水瓶来代替铁桶，材料简便，实验现象明显，操作安全；在探究浮力产生原因，利用矿泉水瓶和乒乓球制作演示器；在自制温度计的演示实验中，教材上是采用广口瓶和玻璃管制做，我们改用口服液小瓶和吸管制作温度计模型，将演示实验改为学生分组实验，提高实验效果。
　　在探究实验过程中，实现实验思维方式转换，能导致实验器材的多样化，取得意想不到的效果。如在探究镜面反射和漫反射规律中，我们习惯于将平行光线射向不同的反射面，通过观察反射光线寻找规律。其实我们还可以将大头针垂直插在光滑和有折痕的硬纸板上，通过比较法线在镜面和粗糙面上的分布规律来探究两种反射的不同，第一种方案实验器材为平行光源、镜面、漫反射面；第二种方案实验器材为大头针、光滑纸面、粗糙纸面。
　　3. 采用自主合作探究学习方式，搭建“小组学习”平台，培养学生实验探究能力。
　　新课程标准培养目标定位于“提高全体学生的科学素养”，重视每一位学生终身学习的愿望、科学探究的能力、创新意识及科学精神的培养。我校在实施新课标的过程中，注重转变学生学习方式，培养学生综合运用自主学习、小组合作学习、探究学习三种学习方式进行科学实验探究。
　　（1）运用自主学习进行科学实验探究。自主学习是在教学过程中注重培养学生能自主确立实验目标，并能自主根据学习目标确立实验实施计划；能自主调控探究实验过程；针对探究实验过程中出现的有关成员合作、实验计划、实验器材、实验设施等问题能积极应对并合理解决；能自主评价实验结果；针对实验数据能自主进行分析论证，分析误差产生原因，得出实验结论。
　　（2）运用小组合作学习平台进行科学实验探究。我市初中班额普遍较大（60人左右），要做到面向每一个学生，在课堂教学中必然要搭建“小组合作”二级学习平台。在探究过程中，教师可通过探究主题不同建立指令式、问题式、自主式等形式学习小组，在各学习小组中要实现实验角色定位（设计员、操作员、记录员、报告员、观察员、考察员），每位成员可在小组内担任1―2个角色，在不同实验中要进行实验角色轮换。在小组合作学习过程中要注意体现以下几个特点：①每个学生要能独立完成实验任务，并能在小组内发表个人见解。②小组成员之间能进行信息交流，在交流讨论中提升实验主题。③小组成员之间要有实验信息反馈，每位成员在各自实验角色实施过程中遇到的问题和收获要及时反馈总结，共同提高。
　　（3）运用探究性学习进行科学实验探究。探究性学习鼓励学生在科学实验过程中主动发现问题、分析问题、解决问题，并在教师的适度指点下，让学生体验知识的发生和发展过程，感受到原创性知识。
　　
　　三、物理新课程操作实验改革的成效
　　
　　1. 学生在实验改革中不断成长。
　　对于一线教师而言，教改科研不能脱离教学实践，科研成效只能用教学实践来证明。我校课改实验班比常规教学班有明显优势，课改实验班教学平均分、及格率、优秀率在同类班级内一直名列前茅；2005―2007年度全国初中物理应用知识竞赛中，我校有32名学生获得国家、省一等奖；全市中考统考中，我校物理实验操作考试平均分位居全市前列。学生在自主探究实验过程中逐步掌握了自主探究的方法，懂得了合作，在实验改革中不断成长。
　　2. 教师自身专业的发展和理论水平的提高。
　　新课程改革让教师在研究最贴近自己的教学问题的同时，也促进教师自身专业的发展和理论水平的提高。教师正逐步由经验型教师向科研型教师转换，教师专业水平也得到发展。
　　3. 实验资源的开发，给物理教学带来了便利。
　　在课改过程中，创造性运用教学策略来开发实验资源，将实验室由校内延伸到校外，引导学生转换思维方式，多角度选择，自主从生活中寻找各种不同的实验器材，大大提高了实验探究的可行性，学生的创造性也得到了充分发挥。该教学实验策略的应用，解决了新课标下的实验要求与实际教学中实验器材的短缺之间的矛盾，在教学实践中有普遍的推广意义。
　　
　　参考文献：
　　［1］物理课程标准.北京师范大学出版社，2001．7.
　　［2］宋乐勋.说课与新课改.陕西人民教育出版社.

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