教學相長
——論科學實驗探究在物理教學中的作用

鹿新華

在物理教學中,教師要率先垂范,充分利用身邊的生活物品來創(chuàng)新實驗或列舉生活實例來理論聯(lián)系實際．教師要善于創(chuàng)設(shè)問題情境,引導學生主動探究和發(fā)現(xiàn)問題,要鼓勵學生通過親身實踐,在探究學習中感受科學的無窮魅力,掌握探究的科學方法．在探究活動中,師生要共同做好各個探究環(huán)節(jié)的設(shè)計,對探究學習活動進行反思和總結(jié),不斷提升科學探究素養(yǎng)和科學思維能力．

1 創(chuàng)新實驗設(shè)計,率先垂范樹榜樣

教師首先要善于動手和鉆研．學生具有天然的向師性,教師的思想和人格會像一絲絲春雨,“隨風潛入夜,潤物細無聲”．師者,模范也．我們要在教學中用教育智慧無聲地影響學生．

筆者在教學中喜歡動手嘗試,喜歡利用身邊的物品給學生進行演示．比如用黑板擦摩擦黑板來例證受滑動摩擦力的物體可以靜止;用兩個刷子來演示相對運動趨勢;用手拿瓶子水平運動來例證摩擦力方向可以與物體運動方向垂直;用繩拴水杯來演示水流星;用校門的電動門軌道來說明火車車軌的結(jié)構(gòu)等．

麥克斯韋曾經(jīng)說過“一項演示實驗,使用的材料越簡單,學生越熟悉,就越想透徹地獲得所驗證的結(jié)果．”教師要充分利用我們身邊的物品,自制儀器教具,對一些實驗進行改進和創(chuàng)新．筆者曾利用身邊的簡易物品創(chuàng)新設(shè)計了如下物理小實驗.

1)變化的磁場產(chǎn)生渦流電場實驗．利用導線與小燈泡串聯(lián)組成閉合回路圍在電磁爐上空,小燈泡能夠發(fā)光.通過這樣的實驗把渦流電場的產(chǎn)生變得更加直觀．

2)電磁驅(qū)動和電磁阻尼小實驗．磁鐵和鋁是不能相互吸引的,但利用強磁鐵轉(zhuǎn)動可以帶動家中的鋁鍋蓋轉(zhuǎn)動起來,或利用強磁鐵左右移動帶動鋁塊跟著動起來,或利用強磁鐵移動帶動易拉罐轉(zhuǎn)動起來,以此驗證電磁驅(qū)動現(xiàn)象．在以上電磁驅(qū)動演示中,停止強磁鐵的轉(zhuǎn)動或移動,易拉罐或鋁塊也會很快跟著停下來,很好地驗證了電磁阻尼．

自制實驗的操作更簡便、更生活化,既增強了實驗效果,也激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識,能更好地突破物理教學難點．筆者總結(jié)改進和創(chuàng)新實驗的方法如下.

1)利用身邊簡易家用物品自制教具創(chuàng)新設(shè)計演示實驗；2)化不可見為可見,如利用導線與小燈泡串聯(lián)組成閉合回路演示渦流電場的產(chǎn)生;3)化現(xiàn)象不明顯為明顯,如利用強磁鐵來演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象;4)利用慢鏡頭拍攝,使學生能更清楚地觀察到實驗現(xiàn)象;5)利用電腦軟件的表格功能改進實驗數(shù)據(jù)處理方法;6)改進演示實驗的呈現(xiàn)方式,如以魔術(shù)雜技等方式呈現(xiàn),增加實驗的趣味性;7)演示實驗改為學生親自參與，體驗實驗過程．

2 創(chuàng)設(shè)問題引領(lǐng),助力解決問題

教師要善于設(shè)計“問題”引領(lǐng)，為問題的解決搭建平臺,使學生能自己主動提出問題,并逐步去解決．

在講自由落體運動時,筆者自制“測反應(yīng)時間尺”,以測反應(yīng)時間的趣味小游戲引入新課教學．在探究自由落體的運動性質(zhì)時,引導學生猜想自由落體運動是什么性質(zhì)的運動,要怎樣設(shè)計實驗去驗證猜想．然后把設(shè)計的主動權(quán)交給學生,讓他們進行交流討論,使學生從多角度通過多種方案設(shè)計實驗來驗證自由落體運動是勻加速直線運動的猜想．再借助打點計時器打出的紙帶進行數(shù)據(jù)分析．

在這樣的探究過程中,采取“情境設(shè)置─問題鏈接─自主探究─形成共識—得出結(jié)論”的教學方法,使學生在一步步的問題引領(lǐng)下,既能提出問題又能解決問題．

3 體驗探究過程,掌握探究方法

在講“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”這節(jié)課時,筆者在課上演示模擬了法拉第實驗,實驗現(xiàn)象非常明顯,課堂氣氛空前高漲．在最后5分鐘,筆者抓住時機,及時引導學生“做一做”——搖繩能發(fā)電嗎?課后恰好是大課間,筆者事先在操場上準備好了器材(25m的雙股導線,靈敏電流計),學生飛奔而去,開始研究器材.此時筆者提醒他們:“探究實驗前,要先預(yù)設(shè)探究的問題,對實驗結(jié)果進行猜想,對實驗方案進行多種設(shè)計,并對實驗條件進行比較和分析． ”之后筆者進一步提醒學生:“通過這個實驗，你要思考能探究哪些問題”．學生想到的探究問題如下：

探究1:搖繩的長短不同,電流表指針偏轉(zhuǎn)幅度有什么不同?

探究2:搖繩的速度不同,電流表指針偏轉(zhuǎn)幅度有什么不同?

探究3:搖繩的站位不同(東西向或南北向),電流表的指針是否都有明顯偏轉(zhuǎn)?

探究4:定性總結(jié)導體切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電流和哪些因素有關(guān)．

學生總結(jié)實驗得出結(jié)論.其中一位學生說“如果讓我自己搖繩發(fā)電,我可能就是搖兩下看看而已．但通過教師的引導，我認識到探究實驗需要設(shè)計問題—制定計劃—收集數(shù)據(jù)—分析論證—總結(jié)反思．這次實驗也讓我認識到應(yīng)該科學地去分析問題,這樣才能真正體會到學習物理的樂趣和方法．”

中學生的探究活動雖與科學家進行的科學探究有所不同,但基本環(huán)節(jié)仍然是相似的,即提出問題—猜想與假設(shè)—制訂計劃與設(shè)計實驗—收集事實證據(jù)與進行實驗—分析與論證—檢驗與評價—表達與交流．從探究方法的設(shè)計,到發(fā)現(xiàn)實踐中出現(xiàn)的問題并加以解決,再到最后的改進提升,每一個過程都很重要,不可或缺．學生積極參加探究活動,既鍛煉了動手能力,培養(yǎng)了思維能力,又養(yǎng)成了嚴謹治學的科學態(tài)度．

4 反思總結(jié),提升科學思維

教師引導學生進行科學探究要有規(guī)劃、有反思、有總結(jié),在反思總結(jié)中發(fā)現(xiàn)和學習,學會主動探索,敢于質(zhì)疑.這些高階思維和行為只有通過反思和總結(jié)才能形成．

教師需要教學反思,學生更需要學習反思．教學反思是促進教師成長的有效途徑．教師要自覺地對教學實踐中發(fā)現(xiàn)的問題進行深入冷靜的思考和總結(jié),并有意識地、謹慎地將研究結(jié)果和理論知識應(yīng)用于下一次教學實踐中,針對教學中存在的問題,改進教學方式,這是教師的自省過程,能使教師得到最大限度的發(fā)展．學生的學習反思也同樣重要,它是課堂學習在課后的延續(xù),學生通過反思不斷去領(lǐng)悟、去自省,這是一種極其有益的思維活動和再學習過程．有反思才有鑒別,有鑒別才會不斷提高．

教師對學生的探究過程既要有科學指導，又要有行為感染,讓學生在“做”中學,在科學探究中親身體驗探究過程,掌握科學知識,總結(jié)科學探究方法．這樣一來,我們將收獲科學知識與科學素養(yǎng)的雙贏，取得學生學業(yè)和教師專業(yè)素養(yǎng)的共同進步,真正實現(xiàn)教學相長!