探索性實驗：提高中職生物理實驗技能的有效途徑

摘要:探索性實驗的教學對培養(yǎng)技術(shù)應用型人才具有一定的積極意義。文章從實驗的意義、運作程序、教學環(huán)節(jié)與運作過程中的重要節(jié)點出發(fā)，介紹了如何開展探索性實驗教育。

關(guān)鍵詞：探索性實驗；實驗意識；實驗技能

在中等職業(yè)教育中，物理學課程的教學主要有兩方面的功能：首先是通過物理課教學，使學生在物理學知識的積累和鞏固方面有一定程度的提高；其次是通過物理課的實驗教學，加強對學生的科學理念、科學素質(zhì)的培養(yǎng)，引導學生對研究型學習的探索，增強學生的實踐動手能力。以往的物理課實驗教學通常是教師根據(jù)事先制定的教學計劃，選定若干個實驗，要求學生先通過自己的預習與教師的講授，按照實驗指導書上所列的目的、要求、操作步驟、注意事項等按部就班地完成實驗任務。從表面上看似乎完成了教學任務，但是實際教學效果并不盡如人意。

那么，怎樣搭建一個新的教學平臺，更好地提高教學質(zhì)量呢？通過幾年的教學改革和教學實踐，筆者深深地體會到中等職業(yè)教育中的物理教學不同于大學本科階段的學習。教師應把教學的重點放在學生對物理概念、物理規(guī)律的理解和應用上，尤其放在培養(yǎng)學生物理實驗的動手能力上。在物理教學中，我校進行了一些教學改革和嘗試，實行師生間教學互動，讓學生主動參與到教學中，變被動式學習為主動式學習，教師的任務主要側(cè)重于對學生實驗能力的培養(yǎng)。在實驗教學中，教師結(jié)合學生的實際情況，按照教學課程和教學大綱的要求，采用多種不同的實驗模式進行實驗教學，其中一種為“指導—探索”模式，在實驗教學的過程中取得了較好的教學效果。所謂“指導—探索”模式是指在教師的指導下，學生應用學過的物理知識，針對研究課題提出假設，設計實驗方案，驗證假設，歸納出物理規(guī)律和物理概念，從而獲取知識、發(fā)展能力的一種教學模式。下面根據(jù)自己的教學經(jīng)驗,介紹開

展探索性實驗的一點體會。

課前醞釀，提出新穎課題

探索性實驗作為物理實驗的一種形式，既有別于測定性實驗，又有別于驗證性實驗。需要指出的是目前探索性實驗教學本身還處在摸索階段,還沒有具備完整的理論體系,其真正的目的在于使學生獲得物理實驗研究方法，讓學生接觸探索和創(chuàng)新的過程和方法，在實驗與探索的過程中，培養(yǎng)學生的理性思維能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神。而要達到這一目的，作為實驗教學的策劃者和指導者，任課教師要有明確的指導思想，以測定性實驗和驗證性實驗為主線，經(jīng)過一定的實踐和訓練后向探索性實驗過渡，同時要使學生在進行探索性實驗時實現(xiàn)認知上的沖突。這要求探索性實驗的設計要新穎，這樣才能激發(fā)學生對知識的探索欲望。例如“測定有限長直螺線管內(nèi)的磁感應強度”的實驗，要求學生自己設計實驗方案、測量步驟和數(shù)據(jù)處理的方法，并且要求給出有限長直螺線管不同位置的磁感應強度。這里要說明的是學生在學習穩(wěn)恒磁場中的安培環(huán)路定理時，已經(jīng)認識到對于無限長直螺線管來說，其磁感應強度B=μonI，其中為4π×10-7NA-2（真空中的磁導率），n為螺線管單位長度上的匝數(shù)，I為通過螺線管的電流強度，螺線管內(nèi)部的磁感應強度處處相等（理想式的狀態(tài)），但是根據(jù)磁感應線密度的概念，對于有限長直螺線管來講，中間位置的磁感應強度最大，邊緣處最小，很顯然這比教材上的內(nèi)容新穎。新穎的內(nèi)容和相應的難點才能引發(fā)學生對知識探索的興趣。

那么，新穎到什么程度呢？這又涉及一個度的問題，適度是指設計既要與學生的知識經(jīng)驗有一定的聯(lián)系，同時又有一定的難度，這樣的設計如同樹上的果子一樣，學生必須跳一跳才能摘下來，這樣就最大限度地激發(fā)了學生的求知欲和好奇心。在這種情況下，要求學生思考利用什么樣的方法可以測量磁場？學生應用所學的霍爾原理（在傳感器章節(jié)的教學中就是霍爾傳感器），B=Ud/RI=U/IK_H，這里的U是霍爾電壓，KH是霍爾元件靈敏度，I是通過霍爾元件的電流（注意：不是通過螺線管的電流）。怎樣用霍爾原理來測量磁場呢？要求學生自己寫出實驗原理、實驗方案、實驗的步驟。通過以上設計與實驗操作，可使學生對物理實驗在理性思維與認知上有所突破。

師生互動，確定和驗證試驗方案

確定實驗的要求和任務后，在進行探索性實驗活動前，任課教師的首要任務是使學生明確探索性實驗的意義和作用，然后是培養(yǎng)學生的實驗興趣，提高學生主動參與探索性實驗的積極性，使部分學生克服思想上的畏難情緒，以培養(yǎng)良好的實驗意識和實驗悟性，使學生在經(jīng)過一段時間的學習后，能夠?qū)嶒灥睦砟睢C理有一個清晰的認識，當他們再接受一個新的任務時，能夠有一定的心理和思想準備。教師布置任務時可以提前幾個星期通知學生。可將班級分成若干個課題小組，指定小組負責人，全面負責小組的工作，先進行可行性研究。例如，利用霍爾原理測量磁場在理論上是否可行，聯(lián)系到日常工作中，探測鐵礦就是利用了一種測量鐵礦附近的磁場的方法，因此，理論上是可行的。那么，利用什么方法、什么途徑去解決測量問題？若用原來中學階段的模式(定性測量),則達不到理想的結(jié)果，若要讓學生開發(fā)一種儀器來完成任務,則困難重重。那么，就應該讓學生自己找到適合于自己的測量儀器和測量方法，這就需要學生發(fā)揚團隊協(xié)作精神。

在實驗進行的開始階段，教師應放手讓學生進行操作，不要輕易地去干涉，要讓他們自己去摸索方法和途徑。經(jīng)過一段時期的準備工作后，教師要適當了解進展情況，先召集小組負責人開會，詢問一些諸如實驗的指導思想和實驗的操作機理是什么、準備工作的進度、實驗的難點在哪里等問題。教師根據(jù)實際情況應對學生進行鼓勵，提高學生的自信心，盡可能讓學生自己思考，想辦法解決實驗中存在的問題。讓學生通過網(wǎng)絡、圖書館查詢資料，要求學生人人參與。學生可以根據(jù)自己掌握的情況，在小組成員間展開討論和總結(jié)，也可以就有關(guān)問題在組與組之間進行交流。工作進行了一個階段后，教師就要收集各小組的書面報告，全面了解學生工作的進展情況，審閱和總結(jié)，讓負責人匯報一個階段內(nèi)工作的基本情況，然后召集全體學生進行總結(jié)和評估，先對學生這一時期的辛勤勞動給以肯定，表揚他們工作中的閃光點，尤其是對報告中一些新穎的觀點更要給以鼓勵和表揚，即使是一些幼稚的、異想天開的觀點，也應給以充分的肯定，當然也要指出不足之處。當學生的工作架構(gòu)基本形成時，教師就要全面、細致地進行指導，先從闡述探索性實驗的意義和作用、在科學研究中的地位以及本次活動所要達到的目的談起，然后針對本次實驗的目的、原理、所涉及的實驗儀器、操作的步驟和注意事項等作詳細的闡述，從學生的實驗方案中挑選出優(yōu)秀的方案，并且以優(yōu)秀實驗方案為例給大家進行分析講解，在此基礎上再進行實驗就會收到較好的教學效果。

通過這樣的實驗活動，筆者感觸很深，教師和學生要花費大量的時間和精力，從活動開始到結(jié)束，幾乎占用了所有的雙休日，作為主講教師一般一個學期進行一次這樣的實驗活動即可。從整個活動來看，除了要表揚積極參與、活動效果好的課題小組，對于效果不是太好的小組，也要充分肯定他們的參與和努力。通過這樣的活動，可以激發(fā)學生的主觀能動性，發(fā)揚學生之間的團隊協(xié)作精神，鞏固和提高學生所學的知識；可培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維，加強他們勤于實踐和勇于探索的精神；教學中師生間形成互動形成活躍的、開拓性的教學模式，可實現(xiàn)真正意義上的教學互動，拓展學生的后續(xù)學習空間。

參考文獻:

[1]查有梁．物理教學論[M]．南寧：廣西教育出版社,1997．

[2]田世昆．物理思維論[M]．南寧：廣西教育出版社,1997．

[3]周海忠．國外物理教學中的低成本物理實驗[J]．物理教學研究,1993，(2)．

作者簡介：

張輝耀（1966—），男，廣東省佛山市順德區(qū)龍江職業(yè)技術(shù)學校教師，中學一級教師，主要從事物理教學工作。