“先行组织者”策略在实验专题复习课中的应用

纪文杰

摘 要：物理实验专题复习课难上，这是一线教师的共识.“先行组织者”是先于学习任务本身呈现的一种引导性材料，是为新的学习任务提供概念上的固定点.“先行组织者”策略在实验专题复习课的运用，有助于学生认知结构的建构，加深对知识的理解与应用，提高实验复习的有效性与实践性.

关键词：高中物理；先行组织者；实验专题复习

美国教育心理学家奥苏贝尔（David Ausubel）在其著名的《认知同化论》中提出，学生能否习得新信息，主要取决于他们认知结构中的已有概念，意义学习就是通过新信息与学生已有概念的相互作用才发生的.而建立新旧知识联系，防止干扰的最有效的策略即“先行组织者”[1] .所谓“先行组织者”，它是先于学习任务本身呈现的一种引导性材料，它要比学习任务本身具有更高的抽象、概念和综合水平，并且能清晰地与认知结构中原有概念和新的学习任务关联.设计“组织者”的目的，是为新的学习任务提供概念上的固定点，增加新旧知识之间的可辨别性，以促进类属性的学习.

通过检索发现，“先行组织者”策略大多数是用于学科概念教学，而运用于实验专题复习课教学研究的很少.本文希望通过 “先行组织者”策略在实验专题复习课的应用，能在同行中起个抛砖引玉的效果，共同打造高效的实验专题复习课.

一、高三实验专题复习课的特点

实验专题复习课难上，这是一线教师经常发出的感叹.首先，对学生来说，实验内容已经熟悉，复习过程不再像刚开始做实验时那样充满挑战与乐趣，学生学习的积极性不高.其次，高三复习阶段时间紧、任务重，很难有充足的时间让学生走进实验室进行具体操作与探究.最后，实验专题复习课教学设计有待于进一步优化.目前，用讲实验题的方式代替实验复习比较常见，导致学生实验设计思维僵化，解决问题与分析问题能力欠缺.

因此，在高三实验专题复习课教学设计上，教师一要回归课本，让学生从最基本的实验原理、实验器材入手，领悟教材编写意图，掌握实验思想与实验方法.二要对实验内容进行再设计、再创造. 教师要创造更多的机会让学生在自主学习、自主设计中优化自己的知识结构.三要回归实验本真.让学生走进实验室，在动手、动脑中提高分析问题、解决问题的能力.

二、“先行组织者”策略在实验专题复习课中的应用

人教版高中物理必修1安排了“探究速度随时间的变化规律”实验，希望通过探究小车在重物牵引下运动的速度随时间变化的规律，让学生经历科学探究过程.实验的重点是测量小车的速度，并做出小车运动的图象，初步分析小车速度随时间变化的规律[2].要让学生体验从实验研究中获取数据、做出图象、分析图象、寻找规律的科学思维方法.

（一）教学目标定位

（1）正确使用打点计时器；（2）会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度；（3）通过实验探究，体验如何从实验研究中获取数据，并学会利用图象处理实验数据的科学方法.

（二）教学实施过程

1. 让学生走进实验室 激活学生的认知结构

物理学是一门以实验为基础的精密的测量科学.实验需要收集数据并对数据进行分析论证，这就要求学生掌握仪器使用规范，正确地组装与操作仪器；知道仪器的测量范围和最小分度值，准确地读数等.2015年版《江苏省普通高中学业水平考试（考试说明）》要求高中物理实验教学需要学生掌握基本的仪器有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧测力计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻器、温度计（选修3-3）等，传统的实验专题复习课教学有的教师对基本仪器的使用一笔带过，有的教师讲解枯燥的仪器理论知识.实际上，即使到了高三实验复习阶段，学生对基本仪器也没有多少机会亲自操作，有些仪器（例如气垫导轨与光电门等）有的学生之前就没有接触过.试想，学生如果对仪器是什么样子都不知道，上课时能有多大的学习兴趣？因此，在实验专题复习课教学时，应将基本仪器和有可能用到的仪器作为先行组织者，让学生进入实验室亲自动手操作，在操作中了解基本仪器的用途、结构和测量原理、安全操作方法和正确读数方法；在动手操作中学会发现问题、分析问题与解决问题的能力，提高实验技能.

例如，对于本实验所涉及的基本仪器，教师在教学中可设置如下问题：（1）电火花计时器与电磁计时器的构造如何？有何异同？谁的精确度高？（2）气垫导轨的工作原理是什么？是如何来测量物体的速度的？（3）在用刻度尺读取位移时，要注意哪些问题？

2. 再现实验过程 增强学生认知结构的稳定性和清晰性

“知之者，不如好之者；好之者，不如乐之者.”学生只有对所学知识感兴趣，才会爱学，乐学.在高三物理实验复习中，教师总认为学生已经做过实验，为了节省时间，用讲实验题代替学生实验. 通常从实验目的、实验原理、仪器、操作步骤到注意事项讲得面面俱到，而学生在课堂上的表现却漫不经心，没有激情，目标达成自然就成了一句空话.比如实验条件、操作中的注意事项等，做过实验的人能够把它牢记在心，而没有真做过实验的人，既使把知识点整理成条条框框，强加记忆，但也会很快忘记. 因此，在实验专题复习课教学中同样也要重视学生的情感、态度、价值观的教育功能.为了增强教学的有效性与针对性，教师应以学生为中心，放手让学生去做实验. 课本让学生看、实验让学生做、思路让学生想、疑难让学生议、错误让学生析，最大限度地调动学生自主学习的积极性与主动性[3]. 具体做法如下.

每个实验复习时事先准备好充足的实验器材（有做实验所需的，有的实验不需要），然后在课堂上请两位同学上台展示，展示过程中要说出实验目的、原理、步骤、器材、数据处理、注意事项等，并要解释为什么要这样做以及这样做的好处. 整个过程中其他同学随时可以进行补充与质疑. 教师在课堂中要起到主导作用，当同学们遇到疑难、困惑，一时又难以解决的问题时进行释疑. 在本实验操作过程中，两位同学以图1的装置来进行实验，在全体同学的帮助下，不仅准确说出实验目的、原理、步骤，还能总结出完成本实验应注意的事项.

（1）平行：纸带、细绳要和长木板平行；（2）靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置；（3）一先一后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后，先断开电源，后取下纸带；（4）防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞；（5）纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点.

接着，教师引导各个学习小组在小组长的带领下完成本实验（至少操作三次），要设计表格记录实验数据，并对实验数据进行处理，做出v-t图象，并分析图象得出实验结论.（本实验大概需要二十分钟，各个学习小组的成果通过投影与全班同学分享）

3. 以本实验为脚手架 拓宽学生的认知结构

一堂有效的课，必须将当堂内容联系学生过去的学习经验与背景，以此作为新教学的生长点，并为学习者提供先行组织者.目前高考中的物理实验试题，很少考查与课本实验一模一样的问题，但都是源于教材并且高于教材. 对于这些实验题，大多数学生解题时无从下手，最主要的原因是没有真正理解教材中的实验思想与原理有关.这就要求我们在实验专题复习时仍然要将精力放在课本上的实验，对于大纲规定的实验，在复习中要认真体会每个实验原理和设计意图，要着重去思考这些实验有哪些可以拓展延伸的地方，为学生自主学习整合知识奠定基础.学生要用已经掌握的基本的实验知识来分析问题，并自主学习整合知识，提升自己的实验能力，不能满足于“知其然”，而必须“知其所以然”.

例如，在“探究速度随时间的变化规律”的实验教学过程中，可以以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器来设置问题.

视角1：从速度测量的视角对实验器材进行改进

（1）钩码带动小车做加速运动时，因受摩擦等各方面的影响，致使小车加速度不恒定.为了保证小车真正做匀加速直线运动，同时，也为了实验操作方便，可以用气垫导轨替代长木板；（2）为了避免由于电源频率不稳定，造成相邻两点间的时间间隔不完全相等，可以用频闪照相或光电计时替代打点计时器.