高中物理探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

黃文輝

摘 要：實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的基礎(chǔ)，是物理教學(xué)的有機(jī)組成部分之一，也是學(xué)生獲得物理知識(shí)與技能的重要方法。為了進(jìn)一步增強(qiáng)高中物理教學(xué)效果，非常有必要開(kāi)展探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究?，F(xiàn)以人教版必修二探究功與速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)為例，就高中物理探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本步驟進(jìn)行簡(jiǎn)要研究。

關(guān)鍵詞：高中物理；探索實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)反思

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“高中物理課程有助于學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程，了解科學(xué)研究方法，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，發(fā)展探索自然、理解自然的興趣與熱情。課程應(yīng)適當(dāng)讓學(xué)生積極參與、樂(lè)于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考。通過(guò)多樣化的教學(xué)方式，培養(yǎng)其科學(xué)探究能力，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神。”根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)提出的這些基本理念，高中物理課程更應(yīng)當(dāng)關(guān)注探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，努力提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。筆者結(jié)合多年高中物理教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)劃分為如下三大步驟：

一、導(dǎo)入探索課題，做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

正所謂“好的開(kāi)始是成功的一半”，實(shí)驗(yàn)課題導(dǎo)入是至關(guān)重要的一個(gè)步驟。南宋著名學(xué)者朱熹曾說(shuō)：“讀書(shū)無(wú)疑者，需教有疑，有疑者，卻要無(wú)疑，到這里方是長(zhǎng)進(jìn)?！闭n堂教學(xué)不怕學(xué)生有疑問(wèn)，怕的是學(xué)生提不出任何問(wèn)題，只是人云亦云，盲目聽(tīng)信教材或是教師的話。提出問(wèn)題是探索實(shí)驗(yàn)的起點(diǎn)，沒(méi)有問(wèn)題就沒(méi)有開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究的意義。正式開(kāi)始實(shí)驗(yàn)探索之前，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)表建議與看法，以學(xué)生提問(wèn)的方式導(dǎo)入課題。

探究功與速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)之前，由于筆者要求他們自主完成探索，因此學(xué)生問(wèn)題非常多。有學(xué)生提問(wèn)需要準(zhǔn)備哪些實(shí)驗(yàn)器材，有學(xué)生提問(wèn)怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，還有學(xué)生提問(wèn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告怎么填寫(xiě)。這幾個(gè)問(wèn)題看似簡(jiǎn)單，但是如果不能明確這些簡(jiǎn)單問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)探索就無(wú)法順利進(jìn)行。面對(duì)絡(luò)繹不絕的提問(wèn)，筆者先不給出答案，而是充分利用學(xué)生的好奇心，引導(dǎo)他們先查找資料看能否自己找出相關(guān)答案。這樣一來(lái)，學(xué)生的探索欲望極為強(qiáng)烈，為后面教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

二、正式組織教學(xué)，引導(dǎo)自主探索

新課程教學(xué)改革主張打造“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的新型課堂模式，這也就決定了教師在實(shí)驗(yàn)探索當(dāng)中扮演的是合作者、引導(dǎo)者和學(xué)習(xí)顧問(wèn)的角色，而不是代替學(xué)生進(jìn)行探索。高中生已經(jīng)具備一定的物理學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，從某種意義上而言，學(xué)生具有一定的自主探索能力。為了體現(xiàn)探索性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生自主探索，通過(guò)親身實(shí)踐體會(huì)物理知識(shí)發(fā)生發(fā)展的過(guò)程。

正式組織探索性實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)有效指導(dǎo)學(xué)生完成如下自主探索任務(wù)：猜想或假設(shè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃與實(shí)施實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)、分析與論證。只要順利完成這些任務(wù)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)就順利達(dá)成。

功與速度變化的關(guān)系探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，圍繞筆者給出的這幾個(gè)任務(wù)，學(xué)生積極展開(kāi)了自主探索。學(xué)生首先提出猜想：功與速度變化是不是成最簡(jiǎn)單的正比關(guān)系？如果是，可以通過(guò)什么方法進(jìn)行驗(yàn)證？根據(jù)猜想，學(xué)生制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，明確實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)方法。然后，按照制訂好的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，學(xué)生拿出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、橡皮條、小車(chē)、長(zhǎng)木板、釘子和刻度尺，著手驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)猜想。最后，記錄小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)的情況，用刻度尺量出計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，求得橡皮筋對(duì)小車(chē)做功后的速度，發(fā)現(xiàn)W∝v2。

三、安排實(shí)驗(yàn)反思，鞏固探索知識(shí)

如同教師有教學(xué)反思一樣，學(xué)生的探索實(shí)驗(yàn)也應(yīng)當(dāng)包括實(shí)驗(yàn)反思。實(shí)驗(yàn)反思是探索性實(shí)驗(yàn)最后一個(gè)步驟，往往也是普遍被學(xué)生所忽視的一個(gè)步驟。結(jié)合過(guò)去教學(xué)實(shí)踐來(lái)看，由于缺少相應(yīng)的反思與交流，探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)暴露出囫圇吞棗的問(wèn)題，不利于進(jìn)一步增強(qiáng)教學(xué)品質(zhì)。為了全面提高學(xué)生科學(xué)探究能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束之后，教師應(yīng)當(dāng)至少給出十分鐘時(shí)間要求學(xué)生合作交流并互相分享實(shí)驗(yàn)探索成果、交換實(shí)驗(yàn)報(bào)告，從而取他人之所長(zhǎng)，補(bǔ)自身之所短。

探索功與速度變化實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，雖然大部分學(xué)生順利驗(yàn)證了自己的猜想，但是觀察交流反思情況，筆者發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生存在疑慮。例如：小車(chē)不可避免受到摩擦力的作用，這樣怎么保證橡皮筋對(duì)物體的功就是合外力的功呢？每條橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度不一致，造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)細(xì)微偏差，怎樣克服這個(gè)問(wèn)題？紙帶上相鄰各點(diǎn)的間距不均勻，影響了計(jì)算小車(chē)速度的準(zhǔn)確性，如何避免這種情況的發(fā)生？問(wèn)題一經(jīng)提出，學(xué)生之間馬上展開(kāi)熱烈討論，積極分享成功經(jīng)驗(yàn)。有人認(rèn)為：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)注意平衡摩擦力，可以將木板一端墊高；為了保證橡皮筋拉伸長(zhǎng)度一樣，應(yīng)當(dāng)選用同種橡皮筋；紙帶上點(diǎn)間距相等的一段是橡皮筋對(duì)小車(chē)做功完畢時(shí)的情形，應(yīng)當(dāng)選擇這一小段計(jì)算小車(chē)的速度。學(xué)生對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反思，從而發(fā)現(xiàn)自己實(shí)驗(yàn)的不足之處；那些對(duì)他人實(shí)驗(yàn)探索發(fā)表積極意見(jiàn)的學(xué)生，也加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)，以便進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。雙方都能受益，何樂(lè)而不為呢？

探索性實(shí)驗(yàn)旨在動(dòng)員全體學(xué)生參與物理研究，滿(mǎn)足學(xué)生物理學(xué)習(xí)需求。不論采用什么方法，不論設(shè)計(jì)何種教學(xué)過(guò)程，教師都應(yīng)當(dāng)注意動(dòng)員學(xué)生主體參與探索。以上是筆者對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)所作的一般探討，具體教學(xué)實(shí)踐中，教師可以根據(jù)教學(xué)實(shí)際和學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平，對(duì)相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，以便更好地滿(mǎn)足課堂教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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編輯 司 楠