品嘗合作探究學習的魅力

康福玉

摘要：當前高中物理實驗，還主要停留在對物理概念、規(guī)律的解釋和物理現(xiàn)象的再現(xiàn)，使物理概念、規(guī)律更真實、直觀形象和生動，激發(fā)學生學習興趣，但是通過設(shè)計一個優(yōu)質(zhì)的實驗，提出問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題以及充分地與人合作，培養(yǎng)一種科學探索以及創(chuàng)新能力的標準，目前的實驗卻遠遠沒有達到，本文以本人在國優(yōu)課《光的干涉》課的物理實驗課設(shè)計為載體，嘗試將合作學習和探究性學習兩種方式組合，以期改善高中物理光學實驗不容樂觀的現(xiàn)狀，為高中物理課程的改革做一些有益的探索。

關(guān)鍵詞：合作；探究性；實驗設(shè)計；改革

中圖分類號：G632.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）16-0256-02

一、為什么設(shè)計合作探究性實驗

一般的物理實驗，具有真實、直觀形象和生動的特點，易于激起學生的興趣，使學生對所學物理概念、規(guī)律更易理解和掌握，通過讓學生動手實驗，也可以發(fā)展學生探索物理規(guī)律的間接興趣，有利于教師將知識技能的傳授與學生的能力培養(yǎng)有機地結(jié)合起來。眾所周知，物理概念、規(guī)律是對大量生活中的現(xiàn)象、事例、數(shù)據(jù)等感性材料進行提練和思維加工而成，而合作和探索性物理實驗，正是通過合理的實驗設(shè)計，在引發(fā)學生學習興趣的基礎(chǔ)上，進一步引導學生深入觀察、發(fā)現(xiàn)問題，通過學生思考、提出問題，激發(fā)學生探索精神，努力解決問題，提高學生的創(chuàng)新能力。此外，物理實驗中還有可能出現(xiàn)這樣或那樣的困難，必須具有一絲不茍、實事求是的態(tài)度，攻堅克難的勇氣以及與人合作的意識才能完成任務(wù)。那么怎樣設(shè)計物理實驗才能實現(xiàn)這樣的目的呢？本文即以本人在國優(yōu)課《光的干涉》實驗課為案例，探討將合作學習和探究性學習兩種方式組合，以期為學生升入大學后順利適應(yīng)新的學習方式，提高創(chuàng)新能力做一些有益的探索，同時也為改善目前高中物理實驗僅是解釋和再現(xiàn)的現(xiàn)狀做一些努力。

二、怎樣設(shè)計合作探究性實驗

為更好地在物理實驗教學中推廣合作探究性學習方式，本文嘗試提出了合作探究性學習方式的四個要點，然后以《光的干涉》實驗課為案例，展示了具體的設(shè)計和應(yīng)用過程。

1.適時拋出問題。適當?shù)臅r候，拋出合適的問題對于學習動機的激發(fā)、意義的建構(gòu)、知識的生成、創(chuàng)新以及應(yīng)用技能的培養(yǎng)都具有不可替代的作用。正如愛因斯坦所說：提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許是一個數(shù)學上或?qū)嶒炆系募寄芏?，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度看待舊的問題，卻需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標志著科學的真正的進步。因此，在物理實驗教學中，教師的作用是實現(xiàn)設(shè)計好問題，即有意識地創(chuàng)設(shè)問題情境，啟迪學生思路，讓學生自發(fā)地學會思考：“為什么要這樣做？換一種方法可以嗎？如有其他的方法，那么實驗又該如何設(shè)計？”等問題，從而引導學生進行深入的探究。問題階段包括提出問題和明確問題兩項內(nèi)容。

2.創(chuàng)設(shè)猜想情境。問題提出后，教師還要有意識地引導學生進一步進行猜想、假設(shè)與設(shè)計，即要明確實驗?zāi)康?，使探究?nèi)容更具操作性，以達到學生能把握探究內(nèi)容的范圍和廣度，提高實驗探究的有效性。猜想與假設(shè)是科學思維的一種形式，是對所研究的問題根據(jù)已知事實材料和科學知識做出的一種猜測性陳述，在物理實驗教學中猜想與假設(shè)包括兩部分內(nèi)容，一是對解決問題的方式和問題的答案提出假設(shè)；二是對物理實驗結(jié)果進行預(yù)測。第一部分即是明確實驗?zāi)康模侵贫▽嶒灧桨傅囊罁?jù)。第二部分是激勵學生朝著預(yù)定的目標努力。

3.制定實驗方案。實驗思想的具體化過程是為進一步實驗操作而做的充分準備，就是將實現(xiàn)實驗?zāi)康膭訖C轉(zhuǎn)化為具體的符合要求的多種可能性方案，實際上就是從操作角度把探究的猜想或假設(shè)具體化和程序化，包括兩方面內(nèi)容。一是構(gòu)思實驗方案。根據(jù)假設(shè)確定實驗?zāi)康模桓鶕?jù)實驗?zāi)康乃伎紝嶒炘?；按照實驗原理設(shè)計實驗的程序和步驟，這是構(gòu)思實驗方案的基本線索。二是嘗試選擇實驗方法及所需要的裝置和器材。只有確定了驗證猜想與假設(shè)而選擇了實驗方案后，才可能選擇實驗裝置，進而選擇實驗器材。在合作探究性學習過程中，實驗設(shè)計的主動權(quán)是學生，選擇器材的權(quán)力也應(yīng)交給學生自己，但選擇器材所涉及的面也很廣，如受制于實驗原理、實驗誤差要求、實驗器材的功能、實驗器材的可操作性等因素，因此離不開教師及時的指導和點撥。

4.及時總結(jié)與反思。這是整個合作探究性學習的必要組成部分，教師必須深入了解學生活動的過程，及時捕捉學生在活動中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，并給予有效的幫助和指導，及時組織合作組間進行交流、匯報，共享探究成果。反思分兩個過程：小組內(nèi)的自我反思，即小組成員一起對已形成結(jié)論的解釋進行評價；二是在組間進行交流及反思合作組的研究成果，同時也可以讓其他小組成員對這些解釋提出疑問，通過學生間的對話和討論，產(chǎn)生思想的碰撞，可能引發(fā)新的問題，在無形中培養(yǎng)學生取人之長、補己之短的優(yōu)秀品質(zhì)。

三、合作探究性實驗的設(shè)計與應(yīng)用——一節(jié)《光的干涉》實驗課

1.環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，引導猜想。本課中介于干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，教師先后播放了水波和聲波的干涉視頻，讓學生總結(jié)特點：水波干涉表現(xiàn)出平靜區(qū)域和激烈區(qū)域相互間隔；聲波發(fā)生干涉表現(xiàn)出聲音大和聲音小的區(qū)域相互間隔；學生會對光的干涉現(xiàn)象產(chǎn)生猜想的欲望。于是拋出探究的問題：光的干涉圖樣是什么樣子？引導學生以單色紅光為例大膽猜想，學生能猜出是紅黑區(qū)域相互間隔。設(shè)計意圖是利用視頻演示水波和聲波的干涉現(xiàn)象，為類比和猜想單色光的干涉圖樣做鋪墊。調(diào)動學生積極主動地猜想；提供學生合理猜想的平臺

2.環(huán)節(jié)二：師生合作，設(shè)計方案，設(shè)計實驗方案環(huán)節(jié)我沒有設(shè)計完全開放式的探究，而是把難度較大的部分做適度的引導式探究，其他部分由學生自主探究。學生知道：想辦法讓紅光發(fā)生干涉才有機會看到圖樣，首要解決的是光源問題。設(shè)置問題如下。一是需要幾個光源，為什么？學生需要兩個，于是教師提供兩只支發(fā)出紅光的激光筆；設(shè)二是接下來做什么？學生要求我把兩束紅光疊加，教師現(xiàn)場演示，沒看到猜想的圖樣，看著學生失望中帶著迷惑的表情。三是為什么沒看到預(yù)想的現(xiàn)象？學生能用已學的干涉條件的知識分析：兩紅光雖頻率相同但可能是振動情況不同，不滿足干涉條件。教師跟進交代：兩個獨立光源發(fā)出的光是無法滿足干涉條件的。四是怎樣能得到頻率和振動情況都相同的兩束紅光？引導學生觀察水波的干涉裝置（一個振片分出兩個小爪）學生能想到將一束光分成兩束。接著讓學生分組探究：把一束光分成兩束的方法（此處為開放式探究）學生能想出很多辦法。用一張白紙把光分開來；用透明玻璃磚把光分成兩束；在木板上打兩個小洞，介于光束很細，小洞間距要近點兒等好辦法。我跟進介紹——雙縫屏（從楊氏雙縫實驗套裝上拆下來的小零件）讓學生迎著光看，能看到兩條挨得很近的窄縫，學生能想到可以用它把一束光分成兩束。教師跟進介紹：用雙縫屏分光是托馬斯楊的巧妙構(gòu)思。設(shè)計意圖：設(shè)置環(huán)環(huán)相扣的問答，提高學生的邏輯思維能力，培養(yǎng)學生在問題中探索真理的能力。通過小組討論，培養(yǎng)溝通協(xié)作的能力，同時激發(fā)學生學習的主動性。利用回放水波干涉視頻，觀察水波干涉裝置特點，引導學生想辦法解決單色光干涉遭遇的困難，使學生領(lǐng)略由百思不得其解到茅塞頓開之愉悅從而突破難點。通過小組討論設(shè)計實驗方案，鼓勵學生不斷尋求解決問題的新方法、新思路，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。

3.環(huán)節(jié)三：分組實驗，分析圖樣。為了讓實驗現(xiàn)象更加明顯。教師要限定了實驗器材：激光筆一支，雙縫屏一個，白紙一張。給學生時間分組實驗，教師要巡視并用相機拍下實驗現(xiàn)象。接著把照片發(fā)給每組，共同分析圖樣特點，學生能總結(jié)條紋特點，接著換其他顏色單色光的激光筆做實驗，總結(jié)單色光干澀圖樣特點。

4.環(huán)節(jié)四：借助多媒體，分析圖樣成因。最后，由教師通過課件展示并分析七種單色光的雙縫干涉動畫，讓學生一次性動態(tài)看到光的干涉的全過程，實驗完成。

四、結(jié)論與啟示

根據(jù)上述的理論和案例，可以看到合作探究性試驗的魅力，由此再做進一步總結(jié)，得出以下啟示。

1.傳統(tǒng)的楊氏雙縫干涉實驗學生只能被動地排隊逐個觀察，既不能直接參與，更談不上積極思考，提出問題，因此進行合作探究性實驗，必須改變過去的單個學生獨立完成實驗或教師演示學生觀察的方式，將學生按實驗組方式，人人參與、合作實驗。

2.實驗設(shè)計應(yīng)以所教學生的已有的知識、技能為起點，即應(yīng)該適合學生基礎(chǔ)。實驗設(shè)計的問題要能夠激發(fā)學生對學習內(nèi)容的探究欲望，引發(fā)學生討論、合作探討。

3.為更好地在物理實驗教學中實施合作探究性學習方式，教師還必須掌握一些具體的實施策略及時指導。比如對同一現(xiàn)象，不同的學生可能有不同的解釋，所以在形成解釋時，教師要及時地組織學生進行交流，引導學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，提示不同現(xiàn)象遵循的共同規(guī)律。endprint

摘要：當前高中物理實驗，還主要停留在對物理概念、規(guī)律的解釋和物理現(xiàn)象的再現(xiàn)，使物理概念、規(guī)律更真實、直觀形象和生動，激發(fā)學生學習興趣，但是通過設(shè)計一個優(yōu)質(zhì)的實驗，提出問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題以及充分地與人合作，培養(yǎng)一種科學探索以及創(chuàng)新能力的標準，目前的實驗卻遠遠沒有達到，本文以本人在國優(yōu)課《光的干涉》課的物理實驗課設(shè)計為載體，嘗試將合作學習和探究性學習兩種方式組合，以期改善高中物理光學實驗不容樂觀的現(xiàn)狀，為高中物理課程的改革做一些有益的探索。

關(guān)鍵詞：合作；探究性；實驗設(shè)計；改革

中圖分類號：G632.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）16-0256-02

一、為什么設(shè)計合作探究性實驗

一般的物理實驗，具有真實、直觀形象和生動的特點，易于激起學生的興趣，使學生對所學物理概念、規(guī)律更易理解和掌握，通過讓學生動手實驗，也可以發(fā)展學生探索物理規(guī)律的間接興趣，有利于教師將知識技能的傳授與學生的能力培養(yǎng)有機地結(jié)合起來。眾所周知，物理概念、規(guī)律是對大量生活中的現(xiàn)象、事例、數(shù)據(jù)等感性材料進行提練和思維加工而成，而合作和探索性物理實驗，正是通過合理的實驗設(shè)計，在引發(fā)學生學習興趣的基礎(chǔ)上，進一步引導學生深入觀察、發(fā)現(xiàn)問題，通過學生思考、提出問題，激發(fā)學生探索精神，努力解決問題，提高學生的創(chuàng)新能力。此外，物理實驗中還有可能出現(xiàn)這樣或那樣的困難，必須具有一絲不茍、實事求是的態(tài)度，攻堅克難的勇氣以及與人合作的意識才能完成任務(wù)。那么怎樣設(shè)計物理實驗才能實現(xiàn)這樣的目的呢？本文即以本人在國優(yōu)課《光的干涉》實驗課為案例，探討將合作學習和探究性學習兩種方式組合，以期為學生升入大學后順利適應(yīng)新的學習方式，提高創(chuàng)新能力做一些有益的探索，同時也為改善目前高中物理實驗僅是解釋和再現(xiàn)的現(xiàn)狀做一些努力。

二、怎樣設(shè)計合作探究性實驗

為更好地在物理實驗教學中推廣合作探究性學習方式，本文嘗試提出了合作探究性學習方式的四個要點，然后以《光的干涉》實驗課為案例，展示了具體的設(shè)計和應(yīng)用過程。

1.適時拋出問題。適當?shù)臅r候，拋出合適的問題對于學習動機的激發(fā)、意義的建構(gòu)、知識的生成、創(chuàng)新以及應(yīng)用技能的培養(yǎng)都具有不可替代的作用。正如愛因斯坦所說：提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許是一個數(shù)學上或?qū)嶒炆系募寄芏?，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度看待舊的問題，卻需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標志著科學的真正的進步。因此，在物理實驗教學中，教師的作用是實現(xiàn)設(shè)計好問題，即有意識地創(chuàng)設(shè)問題情境，啟迪學生思路，讓學生自發(fā)地學會思考：“為什么要這樣做？換一種方法可以嗎？如有其他的方法，那么實驗又該如何設(shè)計？”等問題，從而引導學生進行深入的探究。問題階段包括提出問題和明確問題兩項內(nèi)容。

2.創(chuàng)設(shè)猜想情境。問題提出后，教師還要有意識地引導學生進一步進行猜想、假設(shè)與設(shè)計，即要明確實驗?zāi)康?，使探究?nèi)容更具操作性，以達到學生能把握探究內(nèi)容的范圍和廣度，提高實驗探究的有效性。猜想與假設(shè)是科學思維的一種形式，是對所研究的問題根據(jù)已知事實材料和科學知識做出的一種猜測性陳述，在物理實驗教學中猜想與假設(shè)包括兩部分內(nèi)容，一是對解決問題的方式和問題的答案提出假設(shè)；二是對物理實驗結(jié)果進行預(yù)測。第一部分即是明確實驗?zāi)康模侵贫▽嶒灧桨傅囊罁?jù)。第二部分是激勵學生朝著預(yù)定的目標努力。

3.制定實驗方案。實驗思想的具體化過程是為進一步實驗操作而做的充分準備，就是將實現(xiàn)實驗?zāi)康膭訖C轉(zhuǎn)化為具體的符合要求的多種可能性方案，實際上就是從操作角度把探究的猜想或假設(shè)具體化和程序化，包括兩方面內(nèi)容。一是構(gòu)思實驗方案。根據(jù)假設(shè)確定實驗?zāi)康?；根?jù)實驗?zāi)康乃伎紝嶒炘?；按照實驗原理設(shè)計實驗的程序和步驟，這是構(gòu)思實驗方案的基本線索。二是嘗試選擇實驗方法及所需要的裝置和器材。只有確定了驗證猜想與假設(shè)而選擇了實驗方案后，才可能選擇實驗裝置，進而選擇實驗器材。在合作探究性學習過程中，實驗設(shè)計的主動權(quán)是學生，選擇器材的權(quán)力也應(yīng)交給學生自己，但選擇器材所涉及的面也很廣，如受制于實驗原理、實驗誤差要求、實驗器材的功能、實驗器材的可操作性等因素，因此離不開教師及時的指導和點撥。

4.及時總結(jié)與反思。這是整個合作探究性學習的必要組成部分，教師必須深入了解學生活動的過程，及時捕捉學生在活動中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，并給予有效的幫助和指導，及時組織合作組間進行交流、匯報，共享探究成果。反思分兩個過程：小組內(nèi)的自我反思，即小組成員一起對已形成結(jié)論的解釋進行評價；二是在組間進行交流及反思合作組的研究成果，同時也可以讓其他小組成員對這些解釋提出疑問，通過學生間的對話和討論，產(chǎn)生思想的碰撞，可能引發(fā)新的問題，在無形中培養(yǎng)學生取人之長、補己之短的優(yōu)秀品質(zhì)。

三、合作探究性實驗的設(shè)計與應(yīng)用——一節(jié)《光的干涉》實驗課

1.環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，引導猜想。本課中介于干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，教師先后播放了水波和聲波的干涉視頻，讓學生總結(jié)特點：水波干涉表現(xiàn)出平靜區(qū)域和激烈區(qū)域相互間隔；聲波發(fā)生干涉表現(xiàn)出聲音大和聲音小的區(qū)域相互間隔；學生會對光的干涉現(xiàn)象產(chǎn)生猜想的欲望。于是拋出探究的問題：光的干涉圖樣是什么樣子？引導學生以單色紅光為例大膽猜想，學生能猜出是紅黑區(qū)域相互間隔。設(shè)計意圖是利用視頻演示水波和聲波的干涉現(xiàn)象，為類比和猜想單色光的干涉圖樣做鋪墊。調(diào)動學生積極主動地猜想；提供學生合理猜想的平臺

2.環(huán)節(jié)二：師生合作，設(shè)計方案，設(shè)計實驗方案環(huán)節(jié)我沒有設(shè)計完全開放式的探究，而是把難度較大的部分做適度的引導式探究，其他部分由學生自主探究。學生知道：想辦法讓紅光發(fā)生干涉才有機會看到圖樣，首要解決的是光源問題。設(shè)置問題如下。一是需要幾個光源，為什么？學生需要兩個，于是教師提供兩只支發(fā)出紅光的激光筆；設(shè)二是接下來做什么？學生要求我把兩束紅光疊加，教師現(xiàn)場演示，沒看到猜想的圖樣，看著學生失望中帶著迷惑的表情。三是為什么沒看到預(yù)想的現(xiàn)象？學生能用已學的干涉條件的知識分析：兩紅光雖頻率相同但可能是振動情況不同，不滿足干涉條件。教師跟進交代：兩個獨立光源發(fā)出的光是無法滿足干涉條件的。四是怎樣能得到頻率和振動情況都相同的兩束紅光？引導學生觀察水波的干涉裝置（一個振片分出兩個小爪）學生能想到將一束光分成兩束。接著讓學生分組探究：把一束光分成兩束的方法（此處為開放式探究）學生能想出很多辦法。用一張白紙把光分開來；用透明玻璃磚把光分成兩束；在木板上打兩個小洞，介于光束很細，小洞間距要近點兒等好辦法。我跟進介紹——雙縫屏（從楊氏雙縫實驗套裝上拆下來的小零件）讓學生迎著光看，能看到兩條挨得很近的窄縫，學生能想到可以用它把一束光分成兩束。教師跟進介紹：用雙縫屏分光是托馬斯楊的巧妙構(gòu)思。設(shè)計意圖：設(shè)置環(huán)環(huán)相扣的問答，提高學生的邏輯思維能力，培養(yǎng)學生在問題中探索真理的能力。通過小組討論，培養(yǎng)溝通協(xié)作的能力，同時激發(fā)學生學習的主動性。利用回放水波干涉視頻，觀察水波干涉裝置特點，引導學生想辦法解決單色光干涉遭遇的困難，使學生領(lǐng)略由百思不得其解到茅塞頓開之愉悅從而突破難點。通過小組討論設(shè)計實驗方案，鼓勵學生不斷尋求解決問題的新方法、新思路，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。

3.環(huán)節(jié)三：分組實驗，分析圖樣。為了讓實驗現(xiàn)象更加明顯。教師要限定了實驗器材：激光筆一支，雙縫屏一個，白紙一張。給學生時間分組實驗，教師要巡視并用相機拍下實驗現(xiàn)象。接著把照片發(fā)給每組，共同分析圖樣特點，學生能總結(jié)條紋特點，接著換其他顏色單色光的激光筆做實驗，總結(jié)單色光干澀圖樣特點。

4.環(huán)節(jié)四：借助多媒體，分析圖樣成因。最后，由教師通過課件展示并分析七種單色光的雙縫干涉動畫，讓學生一次性動態(tài)看到光的干涉的全過程，實驗完成。

四、結(jié)論與啟示

根據(jù)上述的理論和案例，可以看到合作探究性試驗的魅力，由此再做進一步總結(jié)，得出以下啟示。

1.傳統(tǒng)的楊氏雙縫干涉實驗學生只能被動地排隊逐個觀察，既不能直接參與，更談不上積極思考，提出問題，因此進行合作探究性實驗，必須改變過去的單個學生獨立完成實驗或教師演示學生觀察的方式，將學生按實驗組方式，人人參與、合作實驗。

2.實驗設(shè)計應(yīng)以所教學生的已有的知識、技能為起點，即應(yīng)該適合學生基礎(chǔ)。實驗設(shè)計的問題要能夠激發(fā)學生對學習內(nèi)容的探究欲望，引發(fā)學生討論、合作探討。

3.為更好地在物理實驗教學中實施合作探究性學習方式，教師還必須掌握一些具體的實施策略及時指導。比如對同一現(xiàn)象，不同的學生可能有不同的解釋，所以在形成解釋時，教師要及時地組織學生進行交流，引導學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，提示不同現(xiàn)象遵循的共同規(guī)律。endprint

摘要：當前高中物理實驗，還主要停留在對物理概念、規(guī)律的解釋和物理現(xiàn)象的再現(xiàn)，使物理概念、規(guī)律更真實、直觀形象和生動，激發(fā)學生學習興趣，但是通過設(shè)計一個優(yōu)質(zhì)的實驗，提出問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題以及充分地與人合作，培養(yǎng)一種科學探索以及創(chuàng)新能力的標準，目前的實驗卻遠遠沒有達到，本文以本人在國優(yōu)課《光的干涉》課的物理實驗課設(shè)計為載體，嘗試將合作學習和探究性學習兩種方式組合，以期改善高中物理光學實驗不容樂觀的現(xiàn)狀，為高中物理課程的改革做一些有益的探索。

關(guān)鍵詞：合作；探究性；實驗設(shè)計；改革

中圖分類號：G632.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）16-0256-02

一、為什么設(shè)計合作探究性實驗

一般的物理實驗，具有真實、直觀形象和生動的特點，易于激起學生的興趣，使學生對所學物理概念、規(guī)律更易理解和掌握，通過讓學生動手實驗，也可以發(fā)展學生探索物理規(guī)律的間接興趣，有利于教師將知識技能的傳授與學生的能力培養(yǎng)有機地結(jié)合起來。眾所周知，物理概念、規(guī)律是對大量生活中的現(xiàn)象、事例、數(shù)據(jù)等感性材料進行提練和思維加工而成，而合作和探索性物理實驗，正是通過合理的實驗設(shè)計，在引發(fā)學生學習興趣的基礎(chǔ)上，進一步引導學生深入觀察、發(fā)現(xiàn)問題，通過學生思考、提出問題，激發(fā)學生探索精神，努力解決問題，提高學生的創(chuàng)新能力。此外，物理實驗中還有可能出現(xiàn)這樣或那樣的困難，必須具有一絲不茍、實事求是的態(tài)度，攻堅克難的勇氣以及與人合作的意識才能完成任務(wù)。那么怎樣設(shè)計物理實驗才能實現(xiàn)這樣的目的呢？本文即以本人在國優(yōu)課《光的干涉》實驗課為案例，探討將合作學習和探究性學習兩種方式組合，以期為學生升入大學后順利適應(yīng)新的學習方式，提高創(chuàng)新能力做一些有益的探索，同時也為改善目前高中物理實驗僅是解釋和再現(xiàn)的現(xiàn)狀做一些努力。

二、怎樣設(shè)計合作探究性實驗

為更好地在物理實驗教學中推廣合作探究性學習方式，本文嘗試提出了合作探究性學習方式的四個要點，然后以《光的干涉》實驗課為案例，展示了具體的設(shè)計和應(yīng)用過程。

1.適時拋出問題。適當?shù)臅r候，拋出合適的問題對于學習動機的激發(fā)、意義的建構(gòu)、知識的生成、創(chuàng)新以及應(yīng)用技能的培養(yǎng)都具有不可替代的作用。正如愛因斯坦所說：提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許是一個數(shù)學上或?qū)嶒炆系募寄芏?，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度看待舊的問題，卻需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標志著科學的真正的進步。因此，在物理實驗教學中，教師的作用是實現(xiàn)設(shè)計好問題，即有意識地創(chuàng)設(shè)問題情境，啟迪學生思路，讓學生自發(fā)地學會思考：“為什么要這樣做？換一種方法可以嗎？如有其他的方法，那么實驗又該如何設(shè)計？”等問題，從而引導學生進行深入的探究。問題階段包括提出問題和明確問題兩項內(nèi)容。

2.創(chuàng)設(shè)猜想情境。問題提出后，教師還要有意識地引導學生進一步進行猜想、假設(shè)與設(shè)計，即要明確實驗?zāi)康模固骄績?nèi)容更具操作性，以達到學生能把握探究內(nèi)容的范圍和廣度，提高實驗探究的有效性。猜想與假設(shè)是科學思維的一種形式，是對所研究的問題根據(jù)已知事實材料和科學知識做出的一種猜測性陳述，在物理實驗教學中猜想與假設(shè)包括兩部分內(nèi)容，一是對解決問題的方式和問題的答案提出假設(shè)；二是對物理實驗結(jié)果進行預(yù)測。第一部分即是明確實驗?zāi)康模侵贫▽嶒灧桨傅囊罁?jù)。第二部分是激勵學生朝著預(yù)定的目標努力。

3.制定實驗方案。實驗思想的具體化過程是為進一步實驗操作而做的充分準備，就是將實現(xiàn)實驗?zāi)康膭訖C轉(zhuǎn)化為具體的符合要求的多種可能性方案，實際上就是從操作角度把探究的猜想或假設(shè)具體化和程序化，包括兩方面內(nèi)容。一是構(gòu)思實驗方案。根據(jù)假設(shè)確定實驗?zāi)康模桓鶕?jù)實驗?zāi)康乃伎紝嶒炘?；按照實驗原理設(shè)計實驗的程序和步驟，這是構(gòu)思實驗方案的基本線索。二是嘗試選擇實驗方法及所需要的裝置和器材。只有確定了驗證猜想與假設(shè)而選擇了實驗方案后，才可能選擇實驗裝置，進而選擇實驗器材。在合作探究性學習過程中，實驗設(shè)計的主動權(quán)是學生，選擇器材的權(quán)力也應(yīng)交給學生自己，但選擇器材所涉及的面也很廣，如受制于實驗原理、實驗誤差要求、實驗器材的功能、實驗器材的可操作性等因素，因此離不開教師及時的指導和點撥。

4.及時總結(jié)與反思。這是整個合作探究性學習的必要組成部分，教師必須深入了解學生活動的過程，及時捕捉學生在活動中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，并給予有效的幫助和指導，及時組織合作組間進行交流、匯報，共享探究成果。反思分兩個過程：小組內(nèi)的自我反思，即小組成員一起對已形成結(jié)論的解釋進行評價；二是在組間進行交流及反思合作組的研究成果，同時也可以讓其他小組成員對這些解釋提出疑問，通過學生間的對話和討論，產(chǎn)生思想的碰撞，可能引發(fā)新的問題，在無形中培養(yǎng)學生取人之長、補己之短的優(yōu)秀品質(zhì)。

三、合作探究性實驗的設(shè)計與應(yīng)用——一節(jié)《光的干涉》實驗課

1.環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，引導猜想。本課中介于干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，教師先后播放了水波和聲波的干涉視頻，讓學生總結(jié)特點：水波干涉表現(xiàn)出平靜區(qū)域和激烈區(qū)域相互間隔；聲波發(fā)生干涉表現(xiàn)出聲音大和聲音小的區(qū)域相互間隔；學生會對光的干涉現(xiàn)象產(chǎn)生猜想的欲望。于是拋出探究的問題：光的干涉圖樣是什么樣子？引導學生以單色紅光為例大膽猜想，學生能猜出是紅黑區(qū)域相互間隔。設(shè)計意圖是利用視頻演示水波和聲波的干涉現(xiàn)象，為類比和猜想單色光的干涉圖樣做鋪墊。調(diào)動學生積極主動地猜想；提供學生合理猜想的平臺

2.環(huán)節(jié)二：師生合作，設(shè)計方案，設(shè)計實驗方案環(huán)節(jié)我沒有設(shè)計完全開放式的探究，而是把難度較大的部分做適度的引導式探究，其他部分由學生自主探究。學生知道：想辦法讓紅光發(fā)生干涉才有機會看到圖樣，首要解決的是光源問題。設(shè)置問題如下。一是需要幾個光源，為什么？學生需要兩個，于是教師提供兩只支發(fā)出紅光的激光筆；設(shè)二是接下來做什么？學生要求我把兩束紅光疊加，教師現(xiàn)場演示，沒看到猜想的圖樣，看著學生失望中帶著迷惑的表情。三是為什么沒看到預(yù)想的現(xiàn)象？學生能用已學的干涉條件的知識分析：兩紅光雖頻率相同但可能是振動情況不同，不滿足干涉條件。教師跟進交代：兩個獨立光源發(fā)出的光是無法滿足干涉條件的。四是怎樣能得到頻率和振動情況都相同的兩束紅光？引導學生觀察水波的干涉裝置（一個振片分出兩個小爪）學生能想到將一束光分成兩束。接著讓學生分組探究：把一束光分成兩束的方法（此處為開放式探究）學生能想出很多辦法。用一張白紙把光分開來；用透明玻璃磚把光分成兩束；在木板上打兩個小洞，介于光束很細，小洞間距要近點兒等好辦法。我跟進介紹——雙縫屏（從楊氏雙縫實驗套裝上拆下來的小零件）讓學生迎著光看，能看到兩條挨得很近的窄縫，學生能想到可以用它把一束光分成兩束。教師跟進介紹：用雙縫屏分光是托馬斯楊的巧妙構(gòu)思。設(shè)計意圖：設(shè)置環(huán)環(huán)相扣的問答，提高學生的邏輯思維能力，培養(yǎng)學生在問題中探索真理的能力。通過小組討論，培養(yǎng)溝通協(xié)作的能力，同時激發(fā)學生學習的主動性。利用回放水波干涉視頻，觀察水波干涉裝置特點，引導學生想辦法解決單色光干涉遭遇的困難，使學生領(lǐng)略由百思不得其解到茅塞頓開之愉悅從而突破難點。通過小組討論設(shè)計實驗方案，鼓勵學生不斷尋求解決問題的新方法、新思路，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。

3.環(huán)節(jié)三：分組實驗，分析圖樣。為了讓實驗現(xiàn)象更加明顯。教師要限定了實驗器材：激光筆一支，雙縫屏一個，白紙一張。給學生時間分組實驗，教師要巡視并用相機拍下實驗現(xiàn)象。接著把照片發(fā)給每組，共同分析圖樣特點，學生能總結(jié)條紋特點，接著換其他顏色單色光的激光筆做實驗，總結(jié)單色光干澀圖樣特點。

4.環(huán)節(jié)四：借助多媒體，分析圖樣成因。最后，由教師通過課件展示并分析七種單色光的雙縫干涉動畫，讓學生一次性動態(tài)看到光的干涉的全過程，實驗完成。

四、結(jié)論與啟示

根據(jù)上述的理論和案例，可以看到合作探究性試驗的魅力，由此再做進一步總結(jié)，得出以下啟示。

1.傳統(tǒng)的楊氏雙縫干涉實驗學生只能被動地排隊逐個觀察，既不能直接參與，更談不上積極思考，提出問題，因此進行合作探究性實驗，必須改變過去的單個學生獨立完成實驗或教師演示學生觀察的方式，將學生按實驗組方式，人人參與、合作實驗。

2.實驗設(shè)計應(yīng)以所教學生的已有的知識、技能為起點，即應(yīng)該適合學生基礎(chǔ)。實驗設(shè)計的問題要能夠激發(fā)學生對學習內(nèi)容的探究欲望，引發(fā)學生討論、合作探討。

3.為更好地在物理實驗教學中實施合作探究性學習方式，教師還必須掌握一些具體的實施策略及時指導。比如對同一現(xiàn)象，不同的學生可能有不同的解釋，所以在形成解釋時，教師要及時地組織學生進行交流，引導學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，提示不同現(xiàn)象遵循的共同規(guī)律。endprint