实验激发思维 问题交流智慧

陶建燕

[摘要] 教学文化是一种课堂文化，是师生教学实践赖以展开的前提、背景和氛围。而物理教学的基石是实验，因此在物理课堂教学中进行文化构建的重点是：实验和问题。抓住物理实验与问题设计，能让教师目标明确，精力集中，从而比较快的在课堂教学中融入教学文化。而大胆实践是实现文化构建的必经之路。笔者就以《电子的发现》这一教学内容进行了尝试实践。

[关键词] 教学文化 实验 交互 问题交流 实践

教学文化是人们在教育活动中存在的内在的东西。一方面，它以教学思维方式、师生情感表示方式等形式体现；另一方面，教学文化通过教学活动，作为客观现实而被体现。一个好的教学文化意味着给予教学者和学习者一种积极的期望、热情、鼓励、责任感、认同、肯定、成功的机会以及促使他们萌生生生不息的创意；意味着帮助学生发展积极的学习态度、价值观和自我概念。可见，教学文化是一种课堂文化，是师生教学实践赖以展开的前提、背景和氛围。课堂教学让处于思想理论境界的文化通过师生的互动转化为现实的体现与实践。

物理教学的基石是实验，物理科学的发展中穿插着科学家们对自然的问诘，因此在物理课堂教学中进行文化构建的重点是：实验和问题。然而当前物理课堂教学的现状却是盲目追求教学的丰富和厚重，结构复杂，形式奢靡，华而不实，课堂大腹便便，十分臃肿。老师教得辛辛苦苦，效果仍不理想。针对这一现状，我们提出删繁就简，返朴归真，将物理教学的重点回归到如何设计一个好的实验，如何设计一系列好的问题。前苏联著名教育家苏霍姆林斯基曾说：“如果教师不去设法在学生身上形成这种情绪高涨、智力振奋的内部状态，那么知识只能引起一种冷漠的态度，而不动感情的脑力劳动只会带来疲劳。”抓住物理实验与问题设计，能让教师目标明确，精力集中，从而比较快的在课堂教学中融入教学文化。

一、 一课一实验，交互中激发思维

教学文化应该是老师和学生作为集体主体在教学活动中构建的，属于师生集体的生活方式。物理实验就是一个得天独厚的集体舞台， 19世纪建成的卡文迪什实验室就是其中的一个典范。教学文化的主要存在形式不是理论文献，而是现实生活。苏格拉底的“产婆术”等就是源于对生活现象的观察总结。物理实验相当于一个浓缩的、简化的生活现象。

物理实验的器材，本身就承载着文化。比如研究自由落体的牛顿管，让人不禁就想到伽利略的比萨斜塔，从而联系到亚里士多德对落体规律的描述，不管是正确是还是错误的，都曾经让人着迷，令人自发的想去思考。实验过程的设计，更是凝聚着科学家的思维火花，百思不厌。而最后对物理实验数据的处理，虽然枯燥，却也让人废寝忘食。

每一节物理课，只要不是习题课，我们都应该设计一个实验，这点其实不难做到，只要我们有心坚持。哪怕实验室里没有现成的，自制实验就是一条很好的途径，要知道当时的卡文迪什实验室在其巅峰时期就是鼓励学者们自制实验器材，虽然这样的器材可能有很多不足之处，但实验室的管理者们坚信，自制实验器材更能让人学到更多，思考更多。一课一实验，是我们的目标，应该是物理教师坚持的一个梦想。有时间可以去看看网易公开课里麻省理工学院那位“疯狂教授”的课，很多人认为运动学基础好象没有什么实验可做，但那位教授却把真正的枪拿到了课堂，他的一句话说得好“虽然我讨厌枪械，但我对枪械里射出来的子弹的速度是那么的着迷，因此我还是要做这个实验”。

做实验的过程，必然是师生的一个交互的过程，在师生做实验的过程中，思维必然是活跃的，在这种情境下，学生的体会是鲜活的、积极的、主动的。可能，就在一个看似不起眼的物理实验过程中，学生体会到了什么，激出了新的思维火花，如果是这样，那么教学文化在这个过程中，已经传给了我们的下一代！

二、 问题交流，体现智慧的时刻

我们生活的一个主要组成是对话，从具有中国特色的“你吃饭了吗”“今天天气真好”，到详细的互吐心声。那么在课堂教学中，教师与学生之间的对话就存在于问题之间。教师问问题，学生回答得小心翼翼；学生问问题，老师回答得洋洋洒洒。这样的问题并不能很好的体现文化的交流，更倾向于文化的灌输。好的问题，应该要能体现出智慧。

能体现智慧的问题不应该是程序化的，很多教师的问题都有一个通病，就是学生只要回答对或错就没有了下文。长此以往，学生的思维也会变得程序化，问题就失去了它的本来意义。那样的问题，我们不妨把它设计成一个习题，让学生做一做就行了。好的问题应该留出弹性区间，而不是天衣无缝，环环相扣的一种固定、僵化的“线性序列”。“课堂就是向未知方向挺进的旅程，随时都有可能发现意外的通道和美丽的图景，而不是一切都必须遵循固定线路而没有激情的行程”。课堂教学是一个动态生成的过程，再好的预设，也无法预知课堂教学中的全部细节。因为教学的主体――学生是开放性的、创造性的存在，是带着自己的知识、经验、思考、灵感、兴致参与课堂活动，从而使课堂教学呈现出丰富性、多变性和复杂性。因此，教师在设计问题时要为学生的主动参与留出足够的时间和空间。

在实践中，我们发现，如果我们将有些基础知识先不讲全，或者是故意给问题留下点破绽，很多时候学生的回答有时能让我们有意外的收获。当然，在这个过程中，教师会有风险，因此教师一定要有深厚的专业功底，否则一旦失去学生的信任，那么教学也会归于失败。为了防止出现这种情况，我们在最初就要建立起一种自由探究的氛围，学识和见解需要互相启发，问题和疑难有待共同探讨，兴趣和爱好可以互相激励。

三、大胆实践 是实现文化构建的必经之路

这儿，以《电子的发现》这一教学内容尝试实践。

课堂重点之一：实验

先给大家介绍下一个很好玩的玻璃管：

1、玻璃管，内装极其稀薄的气体。

2、电极，接上高压电源的负极的一端称“阴极”，另一端则称为“阳极或对阴极”

3、实验： 接通高压电源后，从阴极会射出一种射线，撞在荧光板上发光，出现一条光带

问题：我们能通过怎样的实验来获得更多的关于射线的信息呢？

实验1：拿出磁铁，让磁场垂直射线，观察到射线发生了偏转，从偏转方向利用左手定则判断出射线带负电。

实验2：让阴极射线通过带电平行板，观察到它的偏转，再一次说明了射线带负电。

以上是标准的实验，教师不要一个人演示到底，把主动权交给学生，让学生自由发挥，桌子上放着相关的实验器材，请学生主动上台来做一做，然后再交流。

课堂重点之二：角色扮演（开放的问题）

先由教师陈述背景：

当时，对阴极射线的本质，存在着泾渭分明的两种观点：一种是以德国物理学家赫兹为代表，认为阴极射线是一种 “电磁波”；另一种是以英国的J.J汤姆孙为代表，认为阴极射线是一种“高速粒子流”

很显然，一场科学的PK在所难免……

（这里角色已经生成，可以登场了，教师可以担任配角――赫兹，学生就是主角――汤姆孙或汤姆孙的支持者。）

“赫兹”：主要证据有两点：

A、做过实验，看到阴极射线在电场中不偏转，由此判定不带电

B、发现阴极射线能穿透薄铝片，当时认为没有比原子更小的粒子了，所以粒子是做不到的，只有波才可以。

教师设疑提问：你是汤姆孙或汤姆孙的支持者，你觉得你必须证明哪些事实，才能说服赫兹，才能在这场科学PK中获得成功？

“汤姆孙们”：带不带电、带什么样的电、带多少电荷量、质量有多大、速度有多大、动量、动能，等等。

这么多需要用实验去证明的疑问里，最基础也是最关键的一个问题就是：判断阴极射线是否带电。

“汤姆孙1”：在阴极射线上下加上一个电压形成一个电场，看会不会受到电场力的作用。

实验中观察到发生了偏转。

教师引导：根据演示的偏转方向，这种射线带什么电？为什么？ （引导学生回答受力与电场强度方向的关系）

“汤姆孙2”：如果它带电，加上一个磁场，也可能会受力，会偏转。

演示：拿出马蹄形，S外N内。

提问+学生活动：请大家判断带电粒子会受到哪个方向的力，阴极射线会往哪里偏？拿出你的手，来判断粒子的受力方向

教师寻找需纠正的学生：

实验验证： 磁铁靠近阴极射线

“赫兹”：你们说它是带负电的粒子，那它究竟是什么粒子，带多少电，质量又是多少？或者微粒的比荷 q/m是多少？

按照我们利用电场和磁场的解析，我们应该有两条思路，一条思路是置于磁场中，另一条思路是置于电场中。

“汤姆孙3”：带电粒子在匀强磁场中会受到洛伦兹力，由于洛伦兹力始终与速度方向垂直，所以粒子会做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，因此有 qvb=mv2/r

比荷的表达式，出现了！ q/m=v/Br

“赫兹”质疑：B可以已知，偏转的半径r可以测，那速度V如何得到呢？

“汤姆孙4”：速度选择器，调节E和B合适，可以让qvB=qE，则可以得到v=E/B。

“汤姆孙5”：可以利用带电粒子在电场中的偏转规律。

学生探究推导出 y 与q/m关系的表达式

汤姆孙通过方法和原理类似的实验测定了阴极射线中带电微粒的比荷。然而结果令他大吃一惊：q/m 约为 q/m（氢离子）的2000倍。

面对这样的结果汤姆生会有怎样的猜测呢？

“汤姆孙6”：m差不多的话，q是氢离子的近两千倍…

“汤姆孙7”：q差不多的话，m是氢离子的近两千分之一…

经汤姆生大量实验测定，尽管限于当时条件与技术，很不精确，但足以证明，这种带电微粒的电荷量与氢离子相当，可见其质量远小于氢离子，大家称之为“电子”。

“赫兹”：你们说得有道理，可我也做过实验，在实验中看到了不一样的结果，又如何解释呢？

“汤姆孙8”：要多做几次，排除一些干扰因素。

“汤姆孙9”：如果有比原子更小的粒子存在，也能穿透薄铝片。

“赫兹”： 汤姆生，你这种穷追不舍的探索精神和深入细致的分析，值得我学习。这场科学PK中，你大获全胜了。

以上可能只是教学过程中的一种结果，在思辨的过程中如果有其他“意外”出现，

意味着这节课更加成功。

学生学习过程中，只有把教师的要求转化为主观需要时，才会对所学内容产生直接兴趣，形成自觉学习的内在动力。作为学习主体的学生，只有以主人翁的姿态，自觉自愿地参与到物理教学活动的各个环节中，让学生获得丰富多彩的感性体验，才能真正成为物理现象和物理规律的探索者和受益者。

要让学生乐于体验并不知不觉地融入其中，需要我们老师重视课题引入、创设物理情境，精心采集筛选物理事实、生活现象、物理史料，去多挖掘或创设更多合适的、有趣的、好的“角色”，让学生有更大的空间、更好的舞台去演绎的角色。而在我们的物理课中有很多这样的“角色”：你可以是一个小球，正在旅行；你可以是一个带电粒子，正在受命运的摆布；你可以是一名宇航员，正在太空探索；你可以是某位著名的物理学家，正在进行物理规律的寻找。你能融入其中了，物理就是你触手可及的了。对教师来讲，也顺利的完成了在课堂教学中将教学文化进行了恰当的构建。这是我们要追求的目标，当然更多的方法有待我们在实践中去一一发现。

参考文献：

[1] 郭翠兰.教学文化概论[M].河南人民出版社，2011.

[2] 晋银峰.教学文化的传统与变革[M].教育科学出版社，2014.

[3] 丁谷怡，孙双金. 重建课堂文化[M].教育科学出版社，2009.

[4] 肯尼（美）.奇迹学校 震撼美国教育界的教学传奇[M].中国青年出版社，2015.

[5] 龚孟伟.教学文化的内涵[J].教育研究与评论（中学教育教学）， 2014 （4）.