周 涛(上海市北虹高级中学,上海 200081)
校本课程如今已成为一所学校是否具有“特色”的重要方面,与之对应的校本教材的科学性、特色性、针对性也是各所学校现在非常关注的问题。所以,为了探究适合BH高中学生特点的物理实验校本教材的开发和实践情况,本文做了相关的研究。研究先从校本教材的编写开始,继而研究这套校本教材在应用中采取的相关教学策略,最后对校本教材的效果做了对比实验研究。希望这些研究能够对其他校本教材的开发和实践起到抛砖引玉的作用。
现行上海市高中物理基础课程的总课程共有136课时的必修课。包含13章教学内容,每学期平均14周左右的总有效上课时间非常紧张,尤其对于中等学力水平的学生来说,要想收获成绩和能力的双丰收,必然面临着极大的挑战。
校本教材弥补了国家教材的滞后性和到了地方后水土不服等先天缺点,能切实提高上海中等学力水平学生的动手能力和实验设计能力。在某种程度上改变了目前学生研究物理问题的方式方法,激发了学生学习物理的兴趣。
在百度上搜索校本教材,发现大部分比较赞同的看法一般是指以学校的教师和校长为主体,为了有效地实现校本课程的目标,从而达到教育学生的目的,对教学内容进行研究,并共同制定和开发一些基本的教与学的相关素材,用这些素材作为校本课程实施的媒介,这些素材也就构成了校本教材的主体。
从上面关于校本教材的含义来看,校本教材是一个比较大的概念,它包括的类型也是多种多样的。首先从内容选择的取向来看,校本教材大体可以分为三种类型:①学科中心教材,顾名思义,这样的校本教材是按照学科方式加以组织的,包括分科教材和综合学科教材两类;②经验中心教材,这样的校本教材主要是组织学生的实际活动,从而使学生获得直接经验;③社会中心教材,其内容主要来源于现实的社会问题。其次从教材的功能来看,校本教材主要包括以下三种类型:①校本教科书,主要是基于学校教育中的基础教材系统的再创造,以适应本校学生能力特点的校本教材;②学生学习辅助材料,对学生的学习起到指导、辅助和补充的作用;③工具性质的校本教材,包括工具书、挂图和图表等,主要作为参考材料。最后从校本教材的形态看,可以将校本教材划分为以下几种类型:①文字性教材,也就是用文字来呈现的教材;②图像性教材,那就是用图像、图片等形式呈现的教材;③影像教材,包括用电影、录像、录音、电视等形式呈现的教材;④实物教材,这里包括模型、标本、天然实物等表现形式。
校本教材设计一般遵循以下几个原则:①方向性原则,因为校本教材施教的对象是学生,所以必须遵循有中国特色的社会主义现代化发展方向;遵循我国当前的教育思想,培养出德智体美全面发展的新型、复合型人才;也要遵循课程方案和课程标准的方向;遵守国家关于民族和宗教的政策方针;遵守国际关系准则,不侵犯知识产权等。②完整性原则,校本教材应比较完整地反应校本课程的教育目标、学习内容、学习方式和学习评价;校本教材的编写形式也应具备完整性,即需要在文字、图像、实物等多种表现形式上达到完整。③适切性原则,校本教材应适于特定年龄阶段学生的年龄特点,尽可能地适合于特定学生的个性特征,校本教材最应该适合于地方和学校的具体特点,并且能够为学生对教材的学习提供不同的硬件条件和能够进行实践的社会资源。
BH中学物理校本教材共包含五章节内容,分别是基础篇、拓展篇、生活篇、创新篇和实践篇。囊括了动手制作实验板探究磁场力、感应电流的方向、模拟“油膜法测分子直径”实验、生物电池、魔圈音乐、人造闪电、看得见的声波等26个实验,供师生进行选修。
BH中学物理校本教材具体建议详见表1。
表1 各知识板块学时安排
2.3.1 倒杯不流
请同学们观察老师演示实验:将装满水的杯子盖上硬纸板,用手压着纸板,将杯子倒转,使杯口朝下,然后轻轻地把手移开,纸片紧紧地盖住了杯子口,而且杯中的水一滴也没有从杯子里流出来。请学生解释这个现象:薄纸片之所以能在手移开后依然能托住杯子里的水,那是因为在纸片上有大气压力的作用,而大气压力足够支撑杯子里的水,不让水流出来。
然后提问:如果纸板上有孔,水会流出来么?请学生自己实验探究。
实验探究:有孔纸片托水,有的小组在纸板上做的孔很大,所以纸板会在水杯倒扣过来的瞬间就脱离水杯,水也一起流出来了,实验结果失败。但有的小组在纸板上做的小孔很小,当水杯倒扣过来的时候,水杯中的水还是不会流出来,实验成功。学生讨论“有孔的纸为什么能托住水?”
理论讲解:水不会从小孔里漏出来,这是因为水的表面是有分子张力的,这个张力使水能够在小孔的表面形成一层水的薄膜,这样水就不会漏出来了。这就像我们常使用的雨伞,虽然在伞布的表面有很多的小孔,但是雨依然不会漏下来一样。
实验拓展1:如果用手绢替代纸板,实验结果会是怎么样的呢?如果盖住杯口手帕的布料不同(例如棉布或是毛巾、麻布),实验结果会是怎么样呢?
实验拓展2:将一个纸杯倒扣在另一个相同的纸杯上,用自己所学习的知识想办法,当提起上面的纸杯的时候,下面的纸杯也可以被一同提起。
2.3.2 动手制作实验板,探究磁场力的方向
教师(3分钟):实验演示“电流在磁场中受到磁场力的作用”,那么磁场力的方向与哪些因素有关呢,请同学们通过实验来探究一下。
学生(8分钟):猜测并验证磁场力与哪些因素有关
步骤:①将导体棒垂直放进磁场中,并连接电路,闭合电键,观察导体棒的受力方向。
②改变电源正负极,重复实验步骤1,观察导体棒的受力方向与上次实验是否不同。
③改变磁场的方向,重复实验步骤1, 观察导体棒的受力是否发生改变。
④归纳总结实验结论:磁场力的方向与电流的方向和磁场的方向有关系。
教师(1分钟):磁场力的方向与电流方向和磁场方向的关系是否具有某种规律呢?我们能否通过一个实验板来记录这种关系呢?
学生(30分钟):制作实验记录板
步骤:①使用一块平面板来记录电流方向与磁场力方向。
②在记录磁场方向与磁场力方向的关系的时候发现,使用步骤①中的实验板无法记录,因为电流与磁场力所在的平面和磁场与磁场力所在的平面不一致,而是互相垂直。
③将两个平面互相垂直地粘贴在一起,这样就可以记录三个物理量的方向了。
④将自己小组制作的实验板放到其他小组的实验结果中去验证是否也适用,发现只要转动实验板的角度总是可以的。
⑤小组交流,磁场力方向与电流方向和磁场方向的关系。
教师(1分钟):提问:“能否用我们的手掌来替代实验板呢?”
学生(5分钟):探索活动用手掌来替代实验板。
步骤:①使用左手的大拇指、食指和中指来代表磁场方向、电流方向和磁场力的方向,探究各个手指的指向的规律性。
②使用右手,同样用大拇指、食指和中指来代表电流方向、磁场方向和磁场力的方向,探究各个手指的指向的规律性。
教师(1分钟):提问:“能否用手掌平面来替代其中两个矢量所在的平面,另外一个物理量就垂直穿过掌心?”
学生(10分钟):探究活动——将左手或右手摊开伸平,大拇指与四指垂直,赋予四个手指、拇指和垂直掌心三个方向每个不同的物理矢量方向,交流探讨。
教师(5分钟):介绍左手定则并训练。
教师(10分钟):介绍发现磁场力的科学家安培的生平、贡献和逸闻趣事。
BH中学在物理实验校本教材编选过程中主要以学科为背景,以学生的兴趣爱好为方向,以学校的师资情况为基础,努力探索出一条以学生为主体,老师为助手的实验课新模式,这是本研究的目标之一;实验教学是物理教学的一个重要组成部分,但是在学生的学力水平处于中等的学校,经常会出现学生的能力不高与课时紧张的矛盾,造成物理实验课时间不够,学生的实验活动不充分的情况。BH中学尝试通过校本课程的设置,弥补这种因为实验教学课时紧张而造成的学生能力提升不足的现状,以期实现素质教育和应试教育的双赢。基于以上研究的主要内容,本文采用的研究方法有:文献综述法、统计法、调查问卷法和行动研究法。
通过图书馆、书城、网络等各种渠道收集并查阅各类相关的研究资料,包括图书、硕士论文、教学论文及各类期刊文章。从中吸取精华部分,并分析其研究和实践中的不足之处,从而获得对本论文有用的论证素材。
通过对BH中学学生近几年内的入学成绩和区内其他学校的对比,得出中等学力水平学生的智力特征,再通过对上海市现行物理课程标准对物理基础课和实验课时安排的统计,得出物理实验拓展课对于基础课程课时及内容补充的重要性,从而说明问题的研究具有一定的现实意义。
制作调查问卷,在BH中学的学生中选取样本和合理的样本容量。通过对问卷的分析,了解高一物理校本教材在实际教学中的现状以及显露出的问题,结合理论知识就当前实际情况,尝试提出问题的解决方案。
在BH中学选取实验班和对照班,通过对部分教师课堂教学行为和学生的听课、作业行为的分析,了解实验校本教材在应用中的问题和实际效果。