“實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)”的研究

莊新恭

我國普通高級中學(xué)物理新課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出：科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式之一。科學(xué)探究的教學(xué)方式能將學(xué)生從傳統(tǒng)的接受式教育中解放出來。讓學(xué)生能進(jìn)行真正意義上的探究學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)三維一體的課程目標(biāo)，這是我國普通高中課程改革的重大突破，必將帶來深刻的變革，產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

在中學(xué)物理教學(xué)中實(shí)施科學(xué)探究活動的主要教學(xué)方式是課堂探究教學(xué)。所謂課堂探究教學(xué)，就是在課堂教學(xué)中學(xué)生在教師的組織、指導(dǎo)和幫助下，像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理一樣。通過親自動手動腦去學(xué)習(xí)、思考、探究，不斷發(fā)現(xiàn)事物發(fā)展變化的起因和內(nèi)在聯(lián)系。從中找出規(guī)律。在這種教學(xué)模式下學(xué)生知識的形成過程既不是被動接受式的，也不是真正的發(fā)現(xiàn)式，而是通過外界的導(dǎo)向信息跟學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)相互作用。從而實(shí)現(xiàn)新知識的建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和協(xié)作能力。

本文結(jié)合“楞次定律——感應(yīng)電流的方向”教學(xué)實(shí)例探討在課堂教學(xué)條件下實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)的教學(xué)模式。

一、實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)的基本模式

普通高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)科學(xué)探究的要素包括：提出問題，猜想與假設(shè)，制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)，分析與論證，評估，交流與合作。在課堂教學(xué)中采用實(shí)驗(yàn)探究的模式進(jìn)行教學(xué)應(yīng)按這幾個要素的要求來組織教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動，同時應(yīng)充分考慮時間、空間環(huán)境、教學(xué)設(shè)備及學(xué)生個性特征的差異等因素對開展課堂探究教學(xué)的制約作用。在課堂教學(xué)條件下采用實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)可能包括下述各個階段的全部或部分。

(1)創(chuàng)設(shè)情景、提出課題：教師選擇適合實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的課題，利用實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)物或模型展示、多媒體演示、精彩講述等教學(xué)手段來創(chuàng)設(shè)新奇的物理情景，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，然后提出要解決的課題。

雖然理論上認(rèn)為探究的課題最好是學(xué)生自己提出。但是在受時間、空間及設(shè)備等條件限制的課堂教學(xué)中，還是由教師誘導(dǎo)學(xué)生提出探究課題、甚至是教師提出探究課題或采用教材現(xiàn)成探究課題為好。因?yàn)檫@樣更有利于教師對探究活動的安排。

(2)大膽猜想、提出假說：引導(dǎo)學(xué)生針對提出的課題進(jìn)行思維活動、小組討論，讓學(xué)生大膽猜想。提出合理的假說。在這一階段應(yīng)讓學(xué)生進(jìn)行充分的“頭腦風(fēng)暴”，不隨意否定任一學(xué)生的猜想與假說。而應(yīng)通過學(xué)生之間、小組之間、師生之間的交流與討論來確定一種或幾種大家認(rèn)為可能正確的猜想與假說供下一階段的探究活動采納，或者整理歸納學(xué)生的各種設(shè)想供下一階段由學(xué)生自行用實(shí)驗(yàn)來證實(shí)或否定。這種尊重學(xué)生自主探究結(jié)果的做法有利于持久地保持學(xué)生的探究熱情。

(3)制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、評價和選擇最佳實(shí)驗(yàn)方案：為驗(yàn)證猜想、假說而制定探究計(jì)劃，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)各種實(shí)驗(yàn)方案，并在小組內(nèi)或小組間交流，最后在教師的指導(dǎo)下確定最佳的一個或幾個實(shí)驗(yàn)方案供全班學(xué)生選用。

由于課堂探究教學(xué)是在有限的時間內(nèi)進(jìn)行的教學(xué)，所以教師通常不能采用完全放開的方式讓學(xué)生自由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)采用有所限制的、有指導(dǎo)的方式來引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，主要有以下幾種辦法：給定實(shí)驗(yàn)器材。從給定器材中選出一部分或全部設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；選擇曾經(jīng)做過的演示實(shí)驗(yàn)或分組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過修改來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；給出實(shí)驗(yàn)方法，讓學(xué)生選擇器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

在確定最佳實(shí)驗(yàn)方案時。一般應(yīng)至少確定兩個以上不同難度的實(shí)驗(yàn)方案供不同層次的學(xué)生選用，從而能實(shí)施分層教學(xué)，以利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，使所有學(xué)生都能通過自身的努力完成實(shí)驗(yàn)探究活動。同時，從探究過程的完備性來看，為了使結(jié)果更具有普遍的意義和說服力，也應(yīng)讓學(xué)生從多個角度去探究同一個問題。因而必須設(shè)計(jì)兩個以上的實(shí)驗(yàn)方案。

(4)操作實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)：各小組選擇認(rèn)可的最佳實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。學(xué)生可根據(jù)自己的能力選擇認(rèn)定為最佳實(shí)驗(yàn)方案中的一個或幾個進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但為使探究結(jié)果更具普遍意義、更有說服力，教師應(yīng)設(shè)法使各個方案都被不同小組的學(xué)生分別選用。在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)過程中，教師要到學(xué)生當(dāng)中走動，觀察、指導(dǎo)學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)，糾正學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能上的缺陷。

(5)分析論證、得出結(jié)論：每一小組的學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、歸納、總結(jié)，得到結(jié)論。然后不同小組的學(xué)生進(jìn)行交流、互評，吸取他人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，發(fā)現(xiàn)新問題，修改原先的結(jié)論。最后教師選取典型的探究過程及結(jié)論進(jìn)行評價，引導(dǎo)學(xué)生得出一致的正確結(jié)論，使學(xué)生獲得知識。

(6)應(yīng)用結(jié)論、鞏固新知：通過適當(dāng)?shù)募埳暇毩?xí)或?qū)嶒?yàn)操作讓學(xué)生把探索得到的知識加以應(yīng)用，在演繹推理中鞏固所學(xué)的新知識。

以上六個階段只是一般的程序。實(shí)際上，課堂內(nèi)的探究活動。受時間、空間和設(shè)備等條件的限制，必然不可能是完整的探究過程，即不可能包含完整的探究要素。因此，課堂內(nèi)的探究活動過程，必然應(yīng)該有所側(cè)重，強(qiáng)化某些環(huán)節(jié)而弱化或忽略其它環(huán)節(jié)，著重培養(yǎng)學(xué)生某方面的探究能力。此外，在課堂教學(xué)中，可以將實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)用于整節(jié)課的教學(xué)。也可將其作為一節(jié)課中局部階段的教學(xué)方法。

二、實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)實(shí)例

以“楞次定律——感應(yīng)電流的方向”的教學(xué)實(shí)施過程為例來說明在全部課堂教學(xué)中實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)的各個教學(xué)階段。

(1)創(chuàng)設(shè)情景、提出課題：教師首先重做“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”一節(jié)課中的三個實(shí)驗(yàn)(如圖1、2、3所示)。教師要一邊演示，一邊引導(dǎo)學(xué)生觀察下列現(xiàn)象：導(dǎo)體AB向左移動時感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體AB向右移動時相反；磁鐵插入螺線管時感應(yīng)電流的方向與磁鐵從螺線管里拔出時相反：斷開開關(guān)時感應(yīng)電流的方向與閉合開關(guān)時感應(yīng)電流的方向相反；滑動變阻器的滑片向左移時感應(yīng)電流的方向與滑片向右移時相反。截然相反的物理現(xiàn)象激發(fā)了學(xué)生的探究熱情，他們急切地想知道這當(dāng)中的原因。這時教師及時地向?qū)W生提出本節(jié)課要探究的課題——“感應(yīng)電流的方向”，要求同學(xué)們先猜猜感應(yīng)電流的方向由什么因素決定。如何確定感應(yīng)電流的方向?

(2)大膽猜想、提出假說：對于如何確定感應(yīng)電流的方向，學(xué)生會提出各種各樣的想法：由導(dǎo)體切割磁感線的方向及磁場的方向即右手定則確定(初中所學(xué))；由磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向判定；由穿過螺線管的磁通量判定(一般是有看書的學(xué)生提出)；由穿過螺線管的磁通量的變化判定；由導(dǎo)體的相對運(yùn)動方向判定(事先有看課外書的學(xué)生提出)；等等。對于學(xué)生提出的各種設(shè)想，教師不能急于否定或肯定。而是引導(dǎo)學(xué)生整理歸納全班的各種設(shè)想，然后要求學(xué)生通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究哪些猜想是正確的。

(3)制計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、評價和選擇最佳實(shí)驗(yàn)方案：為了控制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段的時間，教師要求學(xué)生用“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”一節(jié)課已經(jīng)做過的演示實(shí)驗(yàn)器材來設(shè)計(jì)探究方案，或直接采用三個演示實(shí)驗(yàn)的裝置來設(shè)計(jì)探究方案。這樣，學(xué)生就基本上能依照“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”一節(jié)課已經(jīng)做過的三個演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。等學(xué)生討論、交流后，教師利用實(shí)物投影儀將典型設(shè)計(jì)投于大屏幕上。并引導(dǎo)學(xué)生分析、比較、討論、修改，最后確定三個方案為最佳實(shí)驗(yàn)方案供學(xué)生選擇。這三個難度不同的實(shí)驗(yàn)方案既考慮了分層推進(jìn)教學(xué)。又考慮了探究過程的完備性。

方案一(如圖1及下表所示)是從閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動引起閉合電路磁通量變化的角度考慮的，同時也兼顧了初中學(xué)生已經(jīng)學(xué)過的右手定則，適合于基礎(chǔ)較差的學(xué)生選用。

方案二(如圖2所示及下表所示)這一方案是基于感應(yīng)電流的方向總是阻礙導(dǎo)體和磁鐵的相對運(yùn)動這一方面考慮的。是從動生電動勢的角度考慮而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，便于中等以上的學(xué)生選用。方案三(如圖3所示及下表所示)這一方案是從感生電動勢的角度設(shè)計(jì)的，跟學(xué)生在初中所學(xué)的知識沒有聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)探究的難度較大，適合于較優(yōu)秀的學(xué)生選用。

(4)操作實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)：學(xué)生選擇以上三個方案中的一個或幾個開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這時教師在學(xué)生中來回巡查，觀察學(xué)生所選的實(shí)驗(yàn)方案，通過引導(dǎo)使三個方案都能被不同小組選用，同時要注意糾正學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能上的缺陷。

(5)分析論證、得出結(jié)論：教師從學(xué)生當(dāng)中找出幾份典型的數(shù)據(jù)記錄(最好是已經(jīng)下結(jié)論的)，投影于大屏幕，引導(dǎo)學(xué)生分析、歸納得出楞次定律。

(6)應(yīng)用結(jié)論、鞏固新知：教師要求選用不同實(shí)驗(yàn)方案的小組交換實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后用已經(jīng)得出的楞次定律來分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否合理?

總之，在課堂教學(xué)中利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究教學(xué)，是在充分權(quán)衡時間、環(huán)境空間、教學(xué)設(shè)備及學(xué)生個性特征差異的前提下，盡可能地“開放”課堂，盡可能地構(gòu)造一種有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動探究和協(xié)作交流。有利于激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究意識和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，有利于對不同個性特征和不同能力層次的學(xué)生實(shí)施分層教學(xué)的教學(xué)模式。

(責(zé)任編輯：陳光明)