基于小组合作的开放性实验教学尝试
吴沛儒
[摘要]实验教学不仅要培养学生的实践能力，还要培养学生的创造性思维能力，而今中学物理实验往往规定实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤、数据处理等各个方面，这样的确可以使学生顺利完成实验，但同时也限制了学生的创造性思维能力、发散性思维能力以及对各种理论的综合运用能力的发挥。如何提高实验教学的质量已经成为今后实验教学的研究方向，开放性实验教学将成为人们关注的重点。文章从目前实验教学现状入手，提出开放性实验教学，并做了初步探索与尝试。
[关键词]开放性实验;小组合作;尝试
[中图分类号]G633.7 [文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）05-0052-02
物理是一门实验科学，物理中的绝大部分理论都是由实验得出的，而这些理论最终也会回到实践运用中。因此在物理书本中随处可见各种各样的实验。然而从我国教育发展情况看，长期以来，由于片面追求升学率的影响，初中教育始终没有摆脱应试教育的束缚。实验教学往往从属于理论教学，成了理论教学的补充。这种实验教学模式正是实验中缺乏培养学生创造力的原因所在。为此，笔者在教学中适当增加了一些开放性实验。本文就是笔者对开发性实验教学尝试的整理。
一、开放性实验概述
本文所说的开放性实验教学是指以学生为中心，在教师引导下，以教材内容为基础，结合学生自身生活和社会活动，选择和确定研究课题，由学生以小组为单位，通过调查、实践让学生自行设计探究方案、自行准备或制造实验器材，从而得出结论的过程和方法。学生可从中领略科学的研究方法，增强创造性思维能力，激发自主学习和研究的热情。这种实验的最大特点是问题性、开放性、综合性、社会性和实践性。
二、基于小组合作开展实验
事实和实验均表明，初中生在面临问题时，并不是直接去抓结论，而是先挖掘出隐含在问题材料中的各种可能性，再用逻辑分析和实验证明的方法对每一种可能性予以验证，最后确定哪一种可能性是事实。因此，正是由于初中生已具有了这种建立假设及检验假设的能力，才使得他们能够胜任开放性实验的种种猜测及实验设计。
同时，开放性实验又要求学生具有较强的综合分析能力，并在此基础上提出合理的猜想，对于每一个猜想又要设计相应的实验，在实验过程中又会面临各种各样的意外状况，需要不断调整改进实验，这对一个刚刚接触物理的初中生来说很难独立完成。
综上所述，初中生的智力发展已经能够胜任开放性实验，但需要多人合作完成，小组成员有独立的任务，既有分工，又有合作，各展所长，协作互补。
三、开放性实验的开展
1.时间与空间
要顺利完成开放性实验需时较长，有时一节课只能提出合理猜想及初步的实验设计，而之后的器材制作、调试、改进需要大量的时间，因此，在有限的物理课堂时间内完成不太现实。恰好初中学校每周会组织兴趣小组，教师可利用了这段时间，选择合适的学生，安排特定的教室，实践这样的设想。
2.学生的选择
学生是教育的主体，他们的思维智力水平是否达到要求是教学能否顺利进行的重要因素。在自愿报名的基础上进行选拔，起初想挑选比较优秀的学生，但后来为了使课题更具有普遍意义，还是挑选了多个层次的学生，共25人，分成5组，每组5人。
3.提出问题
实验本身的难易程度以及可操作性都将直接影响教学的成败，因此，选择实验要从实际生活出发，符合初中生的认识水平，能用已有经验与知识或查閱资料能够顺利理解的内容。
骑自行车从斜坡上滑下后又在水平地面上向前滑行，这是生活中司空见惯的情形，在不踩脚踏的情况下，在水平地面上的滑行距离与哪些因素有关？这就是笔者提出的第一个实验课题。
4.猜想与设计
当学生产生了疑问以后，可以根据学生已有的认知水平对问题的成因及结论进行猜想。有了猜想以后，再及时地引导学生尝试解决问题，让学生经历制订计划和设计实验方案的过程，这个过程是现行教材中很少提到的，但对学生而言尤其重要。
本实验中，学生提出的主要猜想有：斜面的高度、倾斜程度、水平面的粗糙程度、潮湿程度、轮胎的充气量、骑车人的质量等。
学生的设计：用铁珠代替自行车，自制斜面，用控制变量法逐一探究各项。探究滑行距离与轮胎充气量的关系时，有的组用实际自行车做实验，有的组用了篮球作为替代物。
5.实验的实施
在实验探究的过程中，可以引导他们自己动手利用生活中可以收集到的材料制作探究需要的仪器，教师要时刻关心学生探究的全过程。在出现各种意外情况时，教师要帮助、引导学生处理种种意想不到的突发状况。
本实验中，探究过程还是比较顺利的，只是小球运动到斜面与水平面的交界处时有明显的顿挫感，可使用塑料片制成弧面粘在交界处来缓解。
6.总结分析
记录好实验的过程，根据实验情况和数据所得的结论，实事求是地写好实验报告，养成严谨的科学态度。还可以把现在的结论和原来的猜想进行比较，是否相似，要让他们品尝成功的喜悦。并查阅资料分析支持实验结论的理论依据，让他们知道许多物理原理、科学结论原来我们也可以验证，从而提升成就感。对那些实验没有成功的小组，要帮助学生分析原因，继续干。或者改变探究的方向继续实验，也可以从反面思考，实验没有成功，从另一方面讲，这又能说明什么问题呢？
本实验中，学生查阅资料分别找到了相应的理论支持，甚至有的组还自学了滚动摩擦系数，大大提高了成就感和学习热情。
7.表达与交流
在实验过程中，指导教师要引导小组内部成员之间、小组与小组之间积极开展互相交流、相互合作。要勇于发表自己的观点和看法，善于用语言、文字、图表、实物和简单的实验来表达或解释自己的观点和看法。
