高中物理“云实验”教学中的学生视角，本文主要内容关键词为：视角论文,高中物理论文,学生论文,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。
“云”的理念源自于云计算，狭义的云计算指IT基础设施的交付和使用模式，即通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源。 “云实验”是为了探寻某一确定的本质、规律和概念而提供的众多、可供选择的实验途径、方案（可以是确定的实验器材，也可以是生活实景、小制作，还可以是基于数字化的动画或网络的虚拟实验室，甚至可以是基于实验需求基础上想象的实验情境），对应所呈现的物理思维、所涉及的实验原理和方法、实验操作以及所得的实验现象都具有相应的不确定性，最终每位学生可以根据自己的兴趣、爱好和需求选择，实现同一个目标，同时通过交流展示，使每个学生获得尽可能宽广的思维方式的一系列试探性操作。 “云实验”教学是教师和学生共同营造云实验情境，以生活实景、科技创作、网络模拟以及科学想像为载体，基于情境，开拓思维，增强技能，培养创新学力，注重学生立志、做人、人格、兴趣、思维、实践操作、探究方法上的衔接，立足于学生志、趣、能协调发展的情境教学。 一、“云实验”教学的内涵 1.教学资源的丰富性 “云”的理念体现在功能的强大性上，云计算是一种基于因特网的超级计算模式，体现了功能的强大，迁移至“云实验”教学，“集合”了丰富的高中物理实验教学资源。“云实验”教学资源可以来自于生活实例，可以来自于科技创作，可以来自于确定的实验器材，可以来自于网络视频、网络模拟实验，可以是Flash动画，甚至可以来自于基于科学假设的想象实验。这些教学资源不是简单累积在一起，而是有机结合成一个整体，生活实例是学生最原始的经验，可以激发学生的兴趣，呈现知识的实用性；确定的实验器材可以为学生建立新的经验，形成新的知识；网络视频或模拟实验可以帮助学生深层次的分析、理解知识，促进概念的建构。 2.教学对象的主体性 “云”的理念体现在服务的按需性上，狭义的云计算指IT基础设施的交付和使用模式，在远程数据中心，大量电脑和服务器连成一片，按照各自的需求进行存储和运算，即通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源，迁移至“云实验”教学，学生按需选择适合自己的研究途径，设置不同的实验方案，独立实验以达到预定的学习目标。学生为了达到既定的学习目标，根据个人的兴趣爱好、现有生活经验、知识储备、能力结构和认知水平，选择适合自己的研究方案，满足自我的需求。不同的学生通过不同的途径来建构或理解同一概念或规律，但每一个知识的获得都源自于学生亲身经历，当学习的内容不断与学生的经验产生共鸣或冲突时，知识就内在而自发地产生了。 3.教学时空的延展性 “云”的理念体现在操作的随机性上，基于网络的数据交换没有时间的限制，可以无限地拓展，随时操作随即实现。迁移至“云实验”教学，在学生成为学习的主体时，学习的过程已不仅仅局限在课堂，学习的时间由课上延伸至课下，学习的地点由学校延伸至社会，学习的视野由教材延伸至生活。随着社会经济长足的发展、科技创新蓬勃的发展以及网络技术空前的发展和应用，学生获取知识的视角、空间也得到空前的发展。已有的生活经历和经验是学生形成新的知识的基础，形成新的知识必将进一步丰富学生的经验，同时学生产生新知识的途径也必将得到进一步丰富，学生想获得新知识的内驱力也必将得到进一步增大，学习的时间、空间向课下延展已成必然。 4.教学过程的生成性 “云”的理念体现在满足不同客户端需求的应变性上，基于网络服务的对象和需求具有多变性，不同时刻出现的个体不同，不同个体的需求也不尽相同，数据的云端适时满足增加的客户端需求，实施按需服务，迁移至“云实验”教学，由于课堂的主体发生变化、教学资源不断丰富、教学时空得到拓展，在有限的课堂教学中就会呈现出更多的生成。学生通过不同的途径建立了不同的经验，在课堂的交互中，经过思维频繁的碰撞，必然会有新的问题、新的思路、新的途径、新的经验生成。 5.教学方式的多样性 “云”的理念体现在交互的多样性上，“按需、易扩展”是“云计算”的核心理念，呈现在满足需求时的多样性服务上，迁移至“云实验”教学，教学方式从单一的课堂教学变为多途径教学并举，形成学校课堂、社会课堂、网络课堂相融合的教学方式；课堂的内容从单一的书本知识变为回归自然、回归生活；学生的视角从生活实景延伸到网络虚拟、科学想象世界；学生知识的形成从客观经验感受延伸到基于事实为基础的科学想象和逻辑推理的表现；学生学习的方式从课堂限时讨论延伸至课下自主研读，从运用书本呈现的固有知识、陈旧经验和推荐实验延伸到应用网络搜索，或是科学想象，或是逻辑推理，或是自主创新设计产生更多、更新的经验，形成新知识。 二、“云实验”教学的学生视角 1.自然法则 自然法则就是遵循人发展的天性，在行动、思维上是一种无束缚的完全遵循人的天性的教育法则。教育确实不过是一种习惯而已，自然就是指适合于天性的习惯。 “云实验”教学资源的丰富性可以促成学生行为的自主性，可以在尊重学生知识层次、思维能力的背景下促成学生发展的自然性。学生通过自主选择，其才能得到内在的发展。例如，笔者在江苏省《教学新时空》开设的一节“验证机械能守恒定律”实验课教学中，实验的原理相对较为简单，也就是机械能守恒定律，即比较系统减小的势能和增加的动能，实验时也就是需要测量物体下落的高度和对应物体的速度。我们可以最大量地提供实验器材。例如，铁架台、重物、打点计时器、纸带、圆弧斜槽、小球、小车、长木板、气垫导轨、光电门等，由学生根据自己的知识基础、认知能力自主设计实验。学生在小组讨论的基础上可以形成适合自己的多种实验方案。 方案1：建立重物自由下落的实验情境（书本实验），利用打点计时器和纸带来处理物体下落的高度及对应的速度。 方案2：建立小球沿圆弧轨道运动的实验情境，利用刻度尺直接测量小球在圆弧上下滑的高度，小球从斜槽末端飞出的速度可以利用光电门来测量或者利用平抛运动的知识来处理。 方案3：建立重物牵引小车沿长直木板运动的实验情境，利用打点计时器和纸带来处理物体下落的高度及对应的速度。 方案4：建立重物牵引滑块沿气垫导轨运动的实验情境，将光电门之间的距离设为重物下落的高度，利用光电门记录的时间，以及遮光片的宽度来求解物块的瞬时速度。 “云实验”教学旁征博引，大量应用生活实景，建构实验情境，使知识的建构更接近学生的生活、更接近学生的心理和生理，为学生自然发展提供广阔的空间，正如卢梭所说：生活，并不意味着呼吸，而是意味着行动，意味着要充分使用我们的器官，使用我们的感觉，使用我们的才能，使用一切让我们感受到我们存在的自身的各部分。一旦我们意识到我们的感觉，我们便会希望去趋向或者逃离产生这些感觉的事物。在产生这种变化之前的倾向就是内在的自然，其中生活得最有意义的人不是年岁最久的人，而是对生活感受最深的人。 2.活动法则 卢梭提出教育应使儿童过儿童的生活，要使儿童凭借天生的活动性，自由地活动、自由地发展。所谓知识，不单是书本或其他资讯所记载的文字与符号，而是人认识世界（人自己）的过程与他所看到、所了解、所感悟的世界的样态。人的知识，皆由他与世界的互动而来；互动的过程包含从书本或其他资讯中吸取别人的经验，更包含他自身的直接体验。学校所教的知识，就是把人类从古至今所认识世界的整体样态，经过筛选，留下那些被公认的材料，再经过分门化、客观化、抽象化和系统化，甚至经过标准化的细密处理而形成的体系知识。而这些知识无一不是人类对世界经历、发掘或刻画出来的集体或个体的经验。 “云实验”教学的基调定格在让学生自主活动上，通过学生的活动建立经验，通过实验数据的采集、整理、分析加深对经验的理解，形成知识及对知识的理解。“云实验”教学的多样性、延展性更充分地体现了这一点。 例如，课程标准要求学生通过实验验证机械能守恒定律。虽然实验的结论已知，但实验的途径、方法和过程并没有告诉学生，这样，验证机械能守恒定律的过程也就具有探究的性质了。学生独立设计验证该规律的实验方案，并按照自己的实验方案进行实际操作、观察、测量、记录和处理实验数据。在实验时，学生可能会遇到许多预料不到的问题。例如，学生在利用小球沿圆弧轨道下滑的实验情境验证机械能守恒定律时，设计的实验方案可行，但从实验数据上来看，实验误差很大（误差超过50%），小组通过分析找出实验误差的原因是，小球与斜槽之间的摩擦不能忽略，测量小球沿轨道下滑的高度不准确和利用平抛运动来求解小球运动到斜槽末端的速度误差较大等。再如，通过利用重物牵引小车沿长直木板运动的实验情境验证机械能守恒定律，考虑到小车与长木板及纸带与限位孔之间存在摩擦，采用了平衡摩擦的方法来进行实验，发现重物减小的重力势能比不平衡摩擦力时更接近系统增加的动能，由此外推到如果长木板水平，不考虑一切阻力，重物减小的重力势能就等于系统增加的动能。又如，利用重物牵引滑块沿水平气垫导轨运动实验，由于实验当中的阻力因素很小，实验数据很好地体现了重物减小的重力势能等于系统增加的动能。 通过自主完成数据分析寻找误差原因、自主修改实验方案，学生所获得的不仅仅是验证了一条规律，而是像科学家那样经历了一次科学探究的过程，体验到发现、创造和成功的乐趣，无形中提升了学生的创新学力，即学生在学习过程中所习得的知识、能力。 3.乐趣法则 该法则唤起学习的兴趣、诱发认知兴趣、活跃智力的积极性，对于在教学过程中发展知识、技能具有决定性意义。 兴趣可以从经验的认识中产生。 对多样性的认识可以产生经验兴趣。例如，上述验证机械守恒定律提供的多种实验情境可以使学生产生经验兴趣。而“云实验”教学本身的丰富性、多样性——为了探寻某一确定的本质、规律和概念而提供的众多、可供选择的实验途径、方案（如确定的实验器材、生活实景、小制作、基于数字化的动画或网络的虚拟实验室、基于实验需求基础上想象的实验情境），为学生产生经验兴趣提供了基础。 对合法性的认识可以产生思辨兴趣。例如，利用小球沿圆弧轨道运动来验证机械能守恒定律，实验的设计是合理的、科学的，实验的操作也是简洁的，但是实验的误差超过50%，这样的结论必定引发学生思考，迫使其寻找产生误差的原因所在。再如，重物牵引小车沿水平长木板运动，学生通过分析，小车和长木板间以及纸带与限位孔之间均存在摩擦，这增加了实验的误差，学生通过思考，利用平衡摩擦的办法，使小车减小的重力势能抵消克服阻力做功，使重物减小的重力势能更趋近于小车和重物增加的动能，从而类推到当木板水平放置时，如果没有阻力，系统减小的重力势能就等于系统增加的动能，进而验证机械能守恒定律。这样的思维正是学生由内而外自发形成的。这难道不正是我们教育所需要的思辨的思维吗？ 对审美关系的认识可以产生审美兴趣。例如，设置利用重物牵引小车的实验情境，在没有平衡摩擦力时，实验的误差出现在小数点后第二位上，平衡了摩擦后实验的误差出现在小数点后第三位上，而改用重物牵引滑块沿水平气垫导轨运动时，实验的误差则出现在小数点后第四位上，通过不断地改进和完善，实验的数据趋近完美。这样的实验不仅仅是给学生带来一次操作性的验证，而是一种美的享受。 我们生来就能感觉，而且从一出生就通过各种方式受到我们周围事物的影响，一旦我们意识到我们的感觉，便会希望去趋向或者逃离产生这种感觉的事物，其中趋向和逃离的依据首先是要看这些事物是使我们感到愉快还是比较愉快，其次要看它们对我们是不是方便适宜，最后则是看它们是不是符合理性赋予我们的幸福和美满的观念。 综上所述，高中物理“云实验”教学是一次教学理念上的更新，立足于学生自主发展，变学生被动实验为主动探究，变敷衍应付实验教学为自主实践探索实验教学，变为验证知识而实验，变为促进兴趣发展而实验。高中“云实验”教学从学生自身发展出发，是遵循人性发展一般规律、突出行动法则的教学实践活动。