高中物理分組實驗課堂教學模式的研究

◎福建省福州第三中學 邱曉峰

高中物理分組實驗課堂教學模式的研究

◎福建省福州第三中學 邱曉峰

物理學是一門以實驗為基礎的科學，實驗教學又是中學物理教學中的一個重要環(huán)節(jié)，提高物理實驗課堂教學的效率對于提高物理教學效果和培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，顯得突出且重要。本文從分組實驗課堂教學設計、分組實驗中的問題引導、分組實驗后的鞏固設計和實驗拓展等環(huán)節(jié)出發(fā)，結(jié)合本人一堂物理分組實驗課堂的實例來說明如何高效的進行物理分組實驗的課堂教學。

物理教學；分組實驗；課堂設計；高效；邊學邊實驗

物理學是研究物質(zhì)結(jié)構、物質(zhì)相互作用和運動規(guī)律的自然科學。在物理學發(fā)展的歷史長河中，實驗占據(jù)了重要的地位。從以前經(jīng)典物理學理論體系的建立，到如今現(xiàn)代物理學包括量子力學和相對論的進展都與很多的物理實驗息息相關。因此我們可以斷言未來物理學想要有進一步的發(fā)展一定離不開實驗。正如倫琴所說的：“實驗是最有力的杠桿，我們可以利用這個杠桿去撬開自然界的奧秘。在解決某一假說是保留還是摒棄這樣一個問題時，這個杠桿應當成為‘最高一級的審理法院’。”而在中學各個基礎學科的教學中，物理學科在提高學生的科學素養(yǎng)方面有著人文學科甚至其他科學學科不可替代的作用。而基于實驗對物理學發(fā)展的重要性，物理實驗的課堂教學在整個物理教學過程中占據(jù)著非常重要的地位。因此要提升物理教學效果和培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力就必須提高物理實驗教學的效率。

一、實驗教學的意義

中學課堂上的物理的實驗分為演示實驗和分組實驗。課堂上的演示實驗是在老師的啟發(fā)和同學們相互的討論、交流中進行，學生在此種的環(huán)境下學會相對應的物理規(guī)律，糾正之前認識上的謬誤。而分組實驗要求相對更高，分組實驗直接把同學們置于復雜的實驗現(xiàn)象中，而學生必須學會綜合應用所學的理論知識、物理規(guī)律，并且親自動手操作，通過學生對實驗現(xiàn)象觀察，加以邏輯推理，從現(xiàn)象中排除次要因素，抓住主要因素，最后還必須對實驗中出現(xiàn)的結(jié)果、實驗數(shù)據(jù)作出合理的判斷、推理，因此在分組實驗的全過程中更能使學生的個性特點得以展現(xiàn)。在進行物理課堂分組實驗時，經(jīng)常還需要學生之間的相互合作、互相配合才能完成實驗。這種形式讓學生之間多了一個能夠互相學習、糾正錯誤的機會，并且對于培養(yǎng)學生之間的協(xié)作能力是十分有利的，從另一個角度講分組實驗的合作模式也可以加強學生與人溝通的能力與技巧，這對于現(xiàn)代社會來說是很重要的。

作為中學教學過程中一種能動的實踐教學活動，物理課堂中的分組實驗的過程就是一個腦手并用的過程。物理實驗的研究對象是自然規(guī)律，那么實驗中所呈現(xiàn)的信息就是開放的。面對如此開放的信息就需要人腦去做篩選，而篩選的過程就需要用歸納、類比、分析、演繹等方法來盡心對信息進行選擇、提煉，學生就是在這種活動中才有鍛煉思維的機會。與呈現(xiàn)的信息開放相比，在物理實驗中實驗器材往往是散件，比如某個光電門裝置的組裝或者邏輯電路的連接，這些簡單的實驗器材讓中學生們敢于操作且樂于操作，并能夠通過操作這些器材去獲取新的知識新的規(guī)律，對學生操作能力的培養(yǎng)是很有利的。綜上所述，物理課堂上的分組實驗不僅可以發(fā)展學生的個性和合作交流溝通能力，而且對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識都是很有必要的。

二、高中物理課堂中分組實驗教學的概況與不足

1.實驗未得到老師的充分重視。由于實驗動手操作很難在升學考試中體現(xiàn)考察，因此很多老師對教科書要求的實驗不夠重視，減少學生動手做實驗的環(huán)節(jié)。

2.實驗形式過于死板，很難達到老師預期的既動手又動腦的效果。一節(jié)課45分鐘，要讓學生完整的探究出具體的內(nèi)容來，確實很困難，所以我們看到大部分的分組實驗是模仿實驗、驗證性的實驗。再加上課堂上還要預留時間熟悉器材，老師還需要講解實驗中的注意事項、實驗原理等，留給學生動手探究實驗的時間就更少了。這樣就造成學生對于已知現(xiàn)象、結(jié)果的實驗，并沒有表現(xiàn)出太多興趣。

3.不利于學生的能力培養(yǎng)。學生長期以來都是進行模仿性、驗證性實驗，對實驗中出現(xiàn)的一些比較簡單的問題很少想到要自己解決，通常是立即舉手示意老師。

三、物理實驗課堂教學的設計

物理實驗課的教學設計包括對實驗原理及其實驗裝置的設計、學生實驗操作指導的設計和在實驗的各個環(huán)節(jié)（實驗前、實驗中、實驗后）如何提出一些對學生理解這部分物理知識具有啟發(fā)性問題等的設計。本人區(qū)別以往分組實驗教學中老師先說、學生后做這種傳統(tǒng)的教學模式，嘗試在分組實驗教學中采用“邊說邊做”即“粗做—反饋、交流—細做”的教學模式。

接下來結(jié)合本人一節(jié)課堂教學實例“彈簧彈力與形變量的關系”來說明如何在分組實驗的課堂教學中采用此種教學模式。

1.實驗課堂教學的引導,實驗目的應明確且具有可操作性

如今的學生勇于發(fā)表自己的見解，喜歡新事物，所以教學時老師要創(chuàng)設情境、激趣生疑、啟發(fā)思路，讓學生袒露真實的個性。學生一進入實驗室，立刻就會對實驗室里的器材設備產(chǎn)生好奇心。此時，教師對學生本次實驗目的的說明必須明確且具體，即要讓學生在進行實驗操作時帶有一定的任務。有了明確的實驗要求，學生在進行實驗時才有據(jù)可循。當然為了使實驗任務更具有操作性，對學生提出的要求應該循序漸進，在不同階段，提出的要求應有所不同。例如在剛開始進行實驗時可以只提出簡單要求，熟悉實驗器材之后可以循序漸進，逐步提高。尤其是實驗課的任務務必明確且易于操作，這樣學生在之后的實驗過程中就會比較高效。例如在“研究彈簧彈力與形變量的關系”分組實驗課堂中，本人就明確告知學生本節(jié)課的實驗目的為研究彈簧伸長量與彈力的關系，以及研究彈簧的勁度系數(shù)與哪些因素有關。前一個實驗任務為大綱要求，學生易從課本中找到結(jié)果，而“研究勁度系數(shù)與哪些因素有關”的任務為結(jié)合本節(jié)課的分組實驗所拓展的實驗任務，在課堂教學實踐中表明學生對這部分拓展的實驗任務探究熱情高漲，實驗的完成度以及參與度都比較高。所以這就要求我們老師在設計分組實驗課教學時要把學生的個人知識、直接經(jīng)驗、生活世界看成重要的課程資源，為了更好的達到這個要求，教師應對教科書做更多的自我理解、自我解讀。

任務明確后要求學生觀察實驗器材，設計實驗方案，明確各自分工，完善實驗步驟。當然教師在備實驗時應注意區(qū)分實驗層次，剛?cè)雽W的高一新生剛開始做實驗時，老師可以詳細的給出實驗的各個環(huán)節(jié)，例如：實驗目的、實驗原理、實驗步驟、數(shù)據(jù)記錄、誤差分析等實驗報告的書寫模式等。這樣做的目的是先讓學生打好實驗的基礎，養(yǎng)成良好的實驗習慣；學生熟悉規(guī)范后，后面的實驗就無須如此，而是重點放在如何引導學生在理解實驗原理和內(nèi)容的基礎上，自行得出實驗步驟、并且自制實驗數(shù)據(jù)表格等，以達到提高學生的實驗能力和科學素養(yǎng)的目的。

2.提供探究的機會，激活學生創(chuàng)造思維

老師應該轉(zhuǎn)變自己的角色，不應該完全告訴學生實驗的每一個步驟，這樣只會阻礙學生潛能的開發(fā)和創(chuàng)造力的培養(yǎng)，應該以學生為主體，老師只是學生學習道路上的引路者,在教學中做適當?shù)奶嵝押吞釂枴Ｍㄟ^這樣引導讓學生情緒高漲的參與整個實驗過程，讓學生通過思考“是什么”“為什么”“怎么樣”加強對研究事物的認識，總結(jié)規(guī)律，使學生主體的創(chuàng)造力能夠被激發(fā)，并且提高學生的動手能力。為了實現(xiàn)這個教學目標，老師在實驗過程中的引導和設問就要有技巧，在熟悉教學要求的基礎上提出一些有思維力度但是學生又切實能夠解決的問題。例如在本實驗中，學生在研究彈簧的勁度系數(shù)和哪些因素有關時，本人就做了如下引導：把兩根相同的彈簧串聯(lián)在一塊，問學生若是這樣勁度系數(shù)是否有變化，學生在沒有深入思考的情況下脫口而出“不變，因為彈簧材料不變”。這其實就是學生的一個猜想，那么猜想是否正確，就要求學生自行設計實驗方案。由于由前一個實驗任務的鋪墊，學生完成這個實驗方案的設計并沒有太大的困難，很快就進入了實驗操作階段，這時教師只要在學生實驗操作前結(jié)合剛才第一個實驗任務中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象加以說明實驗中應注意的事項，學生就很容易接受，實驗的效率就高很多。

3.實驗后的鞏固設計

實驗完畢后，教師根據(jù)教學目標提出一些問題，分小組讓學生討論，交流。問題的范疇可以為：誤差形成的原因，減小誤差的方法，最佳實驗步驟，列舉實驗中幾例操作不合理、不規(guī)范的現(xiàn)象，讓學生自己糾正，也可以為實驗現(xiàn)象的理論解釋或者實驗方案的改進或者拓展等。在回答問題過程中，應積極引導學生觀察、分析、歸納、總結(jié)，讓學生充分了解實驗的內(nèi)容，加深印象，鞏固記憶。

例如在本分組實驗中，當學生完成本實驗任務時，結(jié)果讓他們吃驚，彈簧的勁度系數(shù)變小了，甚至還測出彈簧的勁度系數(shù)變?yōu)閯偛诺囊话搿Ｔ蚴鞘裁?？這時候老師提出這個問題，學生的求知欲望就很高。但是不需要老師的太多解釋，已經(jīng)有很多的同學從實驗現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)在施加彈力后彈簧每一匝都被拉長了，因為在相同情況下彈簧匝數(shù)越多，被拉伸的長度越大，其勁度系數(shù)越小。更有部分學生意猶未盡，自行開始研究彈簧并聯(lián)情況下的勁度系數(shù)如何變化，這種學生自然而然生成的教學資源和學習行為，不正是我們老師在教學過程中追求的最高境界嗎？

結(jié)束語

一般來說，學生通過單純的聽教師講授，只能夠記住知識的10%—20%；學生如能看到實物或現(xiàn)象，能夠記住30%；如果學生既能聽教師講，又能看到實物或現(xiàn)象，能記住50%；如果學生看到實物或現(xiàn)象，自己又描述過，便能記往70%；如果學生既動手做過，又描述過，則能記住90%。而我們?nèi)绻苋绱嗽O計分組實驗的教學，既能讓學生動手做實驗，又讓學生在實驗的基礎上討論、分析，最后自己歸納出物理概念和規(guī)律。如此邊說邊實驗學習過程屬于上面所說的最后一種情況，顯然對學生理解物理知識、掌握物理規(guī)律，培養(yǎng)學生的動手能力、科學素養(yǎng)更有利，確實掌握學習和研究物理問題的方法。

（責任編輯：詹國榮）