新课程下基于学生需求的物理实验教学策略_光的反射论文

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      对于客观存在的物质世界，每个人都会不自觉地根据自己的思维方式主观地进行建构。物理学就是人们认识各种现象的产生、发展及变化规律的一门科学。人们在长期的实践过程中发现单靠主观认识往往会出现偏颇，认识世界离不开客观的载体，在物理学中最重要的载体就是实验。物理实验是动手与动脑的结合，是智慧与方法的结合，是知识与技能的结合，是情感与态度的结合。在物理课程学习中，学生会遇到很多困惑，在遇到不解和矛盾时他们提出来的问题最能体现他们的需求。需要的才是最好的，需求是个体行为积极性的源泉，各种需求推动人们在各个方面积极地活动。需求和人的活动紧密联系，需求越强烈，由此引起的活动也就越有力，它是个体活动的动力。因此，教学的过程理应就是不断满足学生学习需求的过程。在以学为中心的新课程改革过程中，利用实验可以更好地满足学生的需求。

      教学活动的本质意义在于满足学生的需求，学生在学习物理时遇到的最大问题是学生的需求。苏霍姆林斯基在《给教师的建议》一书中指出：“在人的内心深处都有一个根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。在儿童的精神世界中，这种需要则特别强烈。”[1]物理实验可以为满足这些需求提供路径。

      一、呈现实验，趁“需”而入

      需求是客观存在的，学生总是带着渴求了解自然界的神奇与奥秘的想法走进物理课堂。在已知的自然现象和未知的物理规律之间总是存在一定的差距，这个差距就是学习者渴求知识的需求。物理实验可以呈现引发认知冲突的特定情境。认真分析实验现象，关注学情，读懂学生的需求，必将激起他们的求知欲。

      1.以实验引路，“点燃”需求

      需求具有内隐的特点，由于课堂教学时间有限，所以有时很难被教师发现。利用物理实验可以呈现一些新、奇、趣的情境，在这些情境中学生会被牢牢地吸引住，同时也会遇到一些他们无法解决的问题，这些问题正是学生学习物理的客观的感官需求。

      例如，激光打靶（图1）。在光的反射教学中，光现象对于每一位学生都是习以为常的事情，如何才能引发学生对于光的反射问题的研究需求，就成为这节课教学的成败所在。此处引入物理实验就是一个不错的选择。首先，让学生用手中的激光笔制造出一条入射光线。然后，利用激光笔和平面镜，用尽可能多的方法让激光打中投影仪上的靶心。最后，请学生粗略地画出激光打靶中光的传播路径。通过创设上面的实验情境，给学生一些困难，让他们在自由的空间和时间中去解决问题。这样就可以促使学生对一个司空见惯的自然现象产生兴趣，激发出隐藏的需求。通过实验的成功体验，学生获得情感上的愉悦，这样就既满足了他们的感官需求，同时也“点燃”了他们求知的需求。

      

      2.以实验指路，“发动”需求

      需求是复杂的，需求中的现象与本质、积极与消极、真实与虚假往往交织在一起。学生的需求被“点燃”后，如果教学过程刻板单一，学生就会因失望而使点燃的需求熄灭。因此，只有让学生在实验中产生认知冲突才能使需求“发动”起来。

      例如，质量的测量。学生在了解质量的概念后，如何测量质量就成为摆在学生面前的新问题。如果直接给出天平这一测量工具，介绍仪器的使用规范，那么教学就变成被动地接受。如果换一个问题，情况就会大不一样。如怎样用一根木棒比较物体的质量大小。这一问题不仅使学生产生了浓厚的兴趣，也造成了学生认知上的严重冲突，因此，学生产生了实验探索的强烈需求。如图2所示，通过实验学生会发现木棒利用杠杆原理就可以比较质量的大小。通过这样的处理，给学生一些机会，让他自己去体验，使实验成为他们发现的开端。师生间在和谐、平等、尊重的基础上得到的情感交流，既“发动”了他们的需求，又增添了他们学习的动力。

      

      二、探究实验，按“需”分配

      需求是递进的，当学生的基本需求得到满足之后，他们往往会沾沾自喜。这时，我们就可以利用探究性实验，把学生引向更深层次的知识领域，在知识探索的过程中满足学生更高的需求。

      1.以实验带路，“维持”需求

      利用物理实验搭建最近发展区，可以“维持”学生需求，因为学生有一种又快又好地解决某一问题的愿望的需求。需求永远具有动力性，它不会因暂时的满足而终止，需求影响着人们行为的方式和方向。

      例如，寻找反射光线。在光的反射一节教学中学生认识到光的反射现象，总结出光的反射概念，粗略画完光的传播路径之后，他们已经感觉到光的反射是有着某些规律的。此时应该把学生引向对重点知识的探索。为此，教师提出问题：你们能确定自己画出的光路是否正确吗？在学生无法确定正确与否的情况下，呈现出光的传播路径就显得尤为重要。将少量牛奶加入水槽中并放入平面镜，用激光笔照射平面镜呈现入射与反射光线，这样就可以确定位置关系。通过这样的设计，不仅学生在完成激光打靶实验时的需求得以维持和延续，而且学生紧紧依托实验这一平台努力克服障碍、施展才能，巧设最近发展区，解决了问题，并最终向着本节课确定反射光线的位置、研究反射定律这一深层次知识领域又迈进了一步。

      2.以实验铺路，“满足”需求

      在学生学习物理知识的过程中，如果他们能体验到通过智力努力、运用知识解决问题，那么他们的价值和个性就会得以充分而完整的发挥。如果这种自我实现的喜悦得以体验，那么物理课程就会成为他们展示个性的舞台。因此，可以说自我实现是一种重要的学习动机。物理实验能使学生的潜能得到发展，在实验中体验成功的快乐，并最终满足他们自我实现的需求。

      例如，质量的测量。学生通过杠杆原理能够比较出物体质量的大小，如何才能知道具体大多少呢？这个从定性到定量测量的过程就是挑战学生思维能力的重要体现。这时，学生通过分析必然会提出以标准的质量作为依据。标准的数量是否需要无数个呢？类比人民币的面额，是否存在53元一张的人民币呢？答案当然是否定的。那么标准的出现就和天平的砝码有机地结合起来。明确了测量的标准后，在实验中他们就会更加投入，顺利完成质量大多少的测量。这时回过头来重新分析天平的结构及使用，他们就会豁然开朗，并顺利得出结论：天平就是利用杠杆原理的一种精确的测量工具。体验到调动自己主动性带来获取新知识的成功喜悦，从而维持和发展了他们对于物理的喜爱，使学生自我实现的需求通过物理实验得到满足。

      三、拓展实验，补“需”发展

      需求是需要创造的，在学生基本需求得到满足之后就需要引导他们向更高的需求迈进。这就要求教师要善于利用知识的内在联系，从整体的视野上建构概念。在实验的推动下，利用物理的理论和方法指导，不断地认识事物的本质，寻找事物发展的客观规律，激发学生不断超越自己原有的求知欲望，实现自我价值。

      1.以实验探路，“补足”需求

      马斯洛说：“人最重要的需要是激励人的行为的直接原因和动力；当低层次的需要得到满足后，就上升到较高层次的需要。”[2]当今的学校教育往往过于注重学生较低层次的需要而忽略了他们的高级需要。所以，学生某些需要没有得到满足就会导致学习动力不足。因此，教师应该在关心学生的生活和情感方面做出更多的努力。新课程改革强调以学生为中心，物理实验可以提供一个沟通与合作的机会，学生的学习以及情感上的缺失性需求可以通过小组合作实验得到满足，这样就可以激发出新的学习动机。

      在光的反射一节教学中，如何理解镜面反射与漫反射呢？这时我们可以先以一幅图片（图3）引导学生分析真伪。大部分学生都认为这幅图片是假的，接下来可以请一位持此观点的学生走上讲台，利用投影仪的光线和他的手掌照到他好朋友的身上，以验证他的观点。依此先提出问题1：你用什么办法能把投影仪的光照到你的好朋友身上呢？此时，平面镜的出现就显得十分必要。它既能使实验顺利完成，又能使学生人际交往和情感的缺失性需求得到补充，更重要的是可以分析出现象发生的原因：一个反射面粗糙，另一个反射面光滑。这样，镜面反射与漫反射（图4）的教学也就顺理成章地完成了。再提出问题2：为什么在日常生活中我们能看到周围的物体？通过问题学生把学到的知识应用到生活中去，既提高了对知识本质的理解，也体现了他们在掌握知识后对自己价值的提升，使他们的主体性得到充分的发挥，就像一只鸡蛋从外面敲破是食物，从里面啄破是生命。

      

      

      2.以实验造路，创造需求

      需求是需要引领和创造的。调节需求的水平和性质，把潜在的需求创造成现实的需求，可以为核心概念的建构打开窗口，为学生的后续学习留下接口。

      在“光的反射”教学中，学生通过实验已经得出光的反射定律。看似所有的需求都已得到实现。这时，我们就要从知识的深入理解和整体性上对知识进行进一步的分析。例如，重做激光打靶实验就是一个不错的选择。这一次器材要稍作改动：利用激光笔和玻璃砖进行实验。要求激光笔不能直接对着靶心来实现激光打靶，通过实验产生新的发现。一是激光打中靶心时亮度变弱了；二是玻璃砖内也出现了一条光线。针对这两个实验现象学生的新的需求就被创造出来。第一个发现，直接打靶时光是在空气这一种物质中沿直线传播，在利用平面镜或者玻璃砖时光遇到它们，在它们的表面被反射，最后又回到了空气中。这说明光的反射现象必须存在两种介质，在第二种介质表面发生但最终会回到第一种介质中。第二个发现，传播到玻璃砖里的光的方向与原来从激光笔中射出的光在方向上存在差异，从而引申出光从一种介质遇到另一种透明介质时在进入第二种介质后传播方向会发生改变，这就是后面要学习的光的折射。通过这样的设计，新的需求被创造出来，不仅使学生理解了光的反射这一核心概念的本质，又为建构下一个核心概念光的折射打开了窗口，为后续学习留下接口。

      总之，化需求为物理实验可以充分体现学生的主体地位，是师生关系融洽、学生情感表达和学生价值体现的重要载体。通过实验预测、发现需求，维持、满足需求和引领、创造需求的过程，实现了变被动为主动，变消极为积极的学习行为和态度转变。最终，使教师在新课程教学中有所为，学生有所获。

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