中学物理实验教学中的创新意识流思考，本文主要内容关键词为：意识流论文,物理实验论文,中学论文,教学中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、背景思考
教师在进行实验教学过程中，大都能认识到实验的重要作用和意义，但在具体实施过程中无论从理论还是从操作策略上往往会忽略这一点而偏离初衷。具体表现为：一、教师在主观认识上往往以教学任务为导向，缺乏主观积极的能动性；要求做的实验努力去完成，不要求做的则能省则省。二是在学生层面上也缺少主观能动性，往往也是按部就班、流于形式，且都是以完成任务为主要目标。三是在具体实验实施中可能会碰到的问题，或对于实验操作中的很多细节和要求，由于课时的限制大都在课前或课中由教师代劳加以明确和解释，而这些问题和细节恰恰又正是培养和训练学生创新意识和能力的着眼点和着力点。以上种种表现可能并不同时存在，但在认识到实验的重要意义和作用的同时，更进一步从理论上全面分析实验中的各个教学环节，并在实施中选择更好的操作策略，在有限的实验教学中充分高效地利用好这一独特的学习平台，无论在理论上还是在操作策略上，都是具有重大意义的。
二、概念和理论上的思考
1.实验教学在物理教学中特有的教学功能
物理学的形成与发展是以实验为基础的。物理学的研究方法通常是在观察和实验的基础上，对物理现象进行分析、抽象概括和总结，从而建立物理定律，进而形成物理理论，再回到实验中去经受检验。实验是物理科学的基础，也是物理知识的源泉，加强物理实验是物理教学的时代特征，又是提高物理教学质量的先决条件。学生在学习物理的整个知识体系时不但要通过实验来理解和体会物理的概念和规律，也要从实验的设计和实验过程中体会物理思想和方法，再将其反馈应用于物理学习之中，这样一来，更加强化了物理知识的学习。
在物理教学中，传统的课堂教学虽也有课堂演示或展示实验，但缺少学生参与和互动，而且也大多在教师特定命题和条件下正常、正确地展开实验，缺少学生自己摸索和探究问题的环节。科学探究能力和创新能力不是通过观察和被动接受而得，应是在自我特定需求驱动下并亲身经历这一过程中不断尝试和验证中内化感悟而得，并在老师的引导下总结上升为稳固的创新意识和能力。
2.实验教学在学生认知结构上的独特作用
实验教学是在一定的物理知识氛围下，针对某一个命题或问题开展实验探索。实验的内容可能是探究式的，也可能是验证性的，也有可能是测量和应用型的。但不管哪一种目的，对学生而言都是全新的未曾经历过的。提出最近发展区理论的维果茨基提出：“教学应当走在发展的前面。”对教育过程而言，重要的不是着眼于学生现在已经完成的发展过程，而是关注他那些正处于形成的状态或正在发展的过程，基于各种目的和任务的实验都是在一定的知识背景下提出的一些学生可以完成的特定任务，更重要的是学生在完成这一任务过程中会遇到很多处于“发展区”的问题和困难，而在分析和解决这些问题和困难中不断激发了学生的创新意识，提高了学生创新能力；建构主义学习观也认为学生的学习是知识的主动建构过程，而不是被动接受。在这一理论指引下教学的过程应是教师努力创造一个适宜的学习环境，使学习者主动而有效地建构他们的知识，而实验教学正好构建了一个适合的平台，让学生亲自参与知识的建构。综上所述，与传统教学相比，实验教学能让学生在自我需求的驱动下，积极主动地展开探究；能让学生在遇到困难和问题时积极思考提出可行的解决方案；能为学生提供一个建构知识的有效平台；能有效地激发和培养学生的创新意识和能力，从而也能更有效地建构学生符合自身的知识体系。所以我们很有必要在重视实验教学的同时更加深入分析和探讨实验教学中创新理论和实践操作策略。
3.实验教学中的创新意识流
实验中的创新意识流是指，在实验需求上和在实施中产生和碰到一系列的问题，为解决这一系列问题，学生需要积极思维，提出可行的解决方案，在此过程中获得创新意识的激发和相应创新能力的提高。
实验开展是创新意识流形成的平台，问题是创新意识流的源泉，而创新意识的激发与创新能力的培养和训练正是创新意识流的最终目的。创新意识流在形式上表现为一系列问题的提出、分析和各种尝试性的解决问题的努力过程，它是架附在实验过程中的一条重要主线。
4.创新意识流的形成过程
实验过程的总体主线是：
在每一种实验方案实施中，都有三个要素环节：实验总目标指引下的并行或串行的各种任务系列或群；在分析和解决目标任务中引入和利用的方法和原理系列或群；在具体准备和操作中出现的问题系列或群。三者关系是以目标任务为主线，紧紧围绕目标任务展开方法和原理的诉求并开展相应的实验准备和操作，最终完成目标任务。图2反映出各要素环节的组成和关联关系。
在实验的总目标指引下，针对方案实施要求分解为各级各类任务和目标，每一级目标和任务的提出会产生一系列问题（下图3问题I）；为解决完成这些子目标和任务就需要引入和应用各种方法和原理，同时也会产生一系列问题（下图3问题Ⅱ）；在具体实施和操作完成上述相应目标和任务过程中（下图3问题Ⅱ）、在每一个目标任务的完成后，对结果加以评价或改进时（下图3问题Ⅲ）也会产生一系列问题。所有这些问题群贯穿整个实验过程，每一个问题的提出、分析和解决不妨定义成一个“创新元”，一系列的问题自然就对应着一系列的“创新元”，而这一系列“创新元”的解决过程就构成一个完整的创新意识流。从某种角度而言，问题就是创新意识流最终的动力，“创新元”是创新意识流的基本构成单元。
5.创新意识流形成案例分析
下面我们以牛顿第二定律的探究实验为例，分析其中一种方案的实施过程中创新意识流的形成过程。在探究或验证这个定律的实验中，以目前学校配备的实验器材来看，可以有多种方案。条件好的学校还可以借助气垫导轨、传感器甚至计算机实时数据显示和处理等现代技术手段来开展这个实验。这些现代化技术手段的使用在演示和说明这个定律的时候不失为一种简单、有效和实用的方案，但笔者认为从培养学生创新意识和能力的角度来讲下面这个最“粗糙”最“原始”的方案恰恰是最有用的方案。
实验思路：利用控制变量法，在质量不变的情况下改变外力，得到不同外力作用下的加速度变化；在外力不变的情况下改变质量，得到不同质量下的加速度变化。再对实验数据进行处理，运用图象法分析得出外力与加速度的关系。图4和图5分别为这个实验的实物图和原理图。
下面我们先来分析这个实验方案实施过程中可能会出现的几个问题和解决方法。
以上表格所列的每一项目标任务中，都包含着三个要素环节。在发现、产生和提出目标问题和任务的过程中；在搜索、选择和确认具体方法及原理，分析和解决这些问题时；在具体准备和操作实施过程这三个要素环节中，都将形成一个个的创新元。这一系列创新元的解决过程便形成一个完整的基于该实验平台的创新意识流。
三、实验创新意识流在教学实践中的指导意义和实施策略
认识、分析和解构某一实验中架附于实验过程中的创新意识流，有助于正确而又高效地指导我们的实验教学，帮助学生通过这一实验平台建构主要实验技能和知识的同时，激发学生的创新意识，发展和提高他们的创新能力及分析解决问题的能力。具体讲：
1.在教师层面
任何一个教学过程，学生永远是主体，但教师的主导作用同样是很重要的。教师指导的内容和方式将直接影响到学生主体学习活动的效果和效率，在学生实验教学过程中教师的指导作用同样不可忽视。当我们在分析和明确了整个实验中创新意识流的各个要素和环节之后，结合学生的实际可以更加科学合理地安排相应的指导，让学生在实验过程中有目的、有顺序地获得更多更有效的知识和建构能力，并能在流畅和有序的“创新元”解决中得到切实而有效的创新意识的激发和创新能力的发展与训练。
首先，教师要分析实验的目标任务和过程，理出整个实验过程中可能或肯定会出现的问题，建立相应系列的“创新元”体系。要做到尽可能完整并做好充分的指导备案。其次，在上述分析的基础上要明确各个“创新元”的难易程度和主次，做到心中有数，并能在不同小组和学生中面对同样的“创新元”时能采取相应的指导方法和方式，做到有区别的对待和指导。然后，要合理安排和组织好各个“创新元”的出现顺序，让学生可以层层深入最终达到解决问题的目的。最后在实施过程和指导过程中也要避免和防止学生过度或离题的创新设想，对合理有价值的想法要加以鼓励，明显错误或离题的要帮助引导分析其不合理之处，引导学生走向正确的解决问题的轨道。当遇到自己不是很清楚的问题时，要抱着跟学生共同探讨的态度，利用好这一新出现的师生共同的探究课题，激发师生共同的探究欲望。
2.在学生层面
在教师正确而有序的引导下，使一个复杂和系统的实验难题得到合理有效的分解，并在具体的实验过程中使学生经历一个一个的“最近发展区”——“创新元”环节。使他们在自身知识和能力基础上，在每一个“最近发展区”内得到创新意识的强化和创新能力的锻炼，并能持续和分段享受以创新解决问题后成功的快乐和愉悦，得到切实和深刻的成功体验。创新意识的激发和创新能力的训练只有在学生的亲身体验下才能得到切实有效的提高。也正是有了教师正确而有准备的布置和引导，使整个训练和学习过程更加合理和顺畅。
在物理教学中，我们应该逐步摈弃传统教学中缺少学生自主参与的弊端，而应该让学生真正成为课堂的主体，实验教学能为学生提供一个积极主动的构建自身知识体系的平台，学生在针对某一个命题或问题开展实验探索的过程中，在遇到问题时能积极思维提出可行的解决方案，在这一过程中学生的创新意识得到激发、创新能力得到训练，一系列的问题解决过程构成了一个完整的创新意识流。通过实验教学培养创新能力在理论上和实践上都有重要的指导意义。
实验教学中的理论分析，应该有很多东西值得我们探讨和学习。理论和实践不仅是物理学科进步的不二法则，也是我们教学实践所必需的，更是我们实验教学中努力追求的目标。本文在实验教学的理论和实践上的思考希望能与大家共同探讨。