物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)的探究

摘 要： 研究性學(xué)習(xí)最根本的出發(fā)點(diǎn)是讓學(xué)生充分體驗(yàn)獲取知識(shí)的過(guò)程，在實(shí)踐過(guò)程中豐富體驗(yàn)，構(gòu)建知識(shí)。本文簡(jiǎn)述了研究性學(xué)習(xí)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用和操作步驟。重點(diǎn)從物理學(xué)科特點(diǎn)，詳細(xì)舉例描述了在物理教學(xué)中開(kāi)展研究性實(shí)驗(yàn)的作用和意義，以及課堂教學(xué)中一些體驗(yàn)性的實(shí)驗(yàn)研究活動(dòng)的作用和意義。

關(guān)鍵詞： 物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；研究性學(xué)習(xí)

研究性學(xué)習(xí)是學(xué)生教師指導(dǎo)下，從自然、社會(huì)和生活中選擇、確定專(zhuān)題進(jìn)行研究，并在研究過(guò)程中主動(dòng)地獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、解決問(wèn)題的一種學(xué)習(xí)方式。

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的基礎(chǔ)，是物理教學(xué)當(dāng)中不可或缺的組成部分，有著不可替代的作用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才不可缺少的重要環(huán)節(jié)[1]。物理實(shí)驗(yàn)按常規(guī)可分為兩類(lèi)：演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)。隨著課程改革的深入，近幾年在教學(xué)過(guò)內(nèi)容中又增加了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。從“常規(guī)實(shí)驗(yàn)”到“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”是一次飛躍，是學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)入“研究性學(xué)習(xí)”階段。那么，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)？筆者將在教學(xué)中的實(shí)踐和探索的經(jīng)驗(yàn)與讀者共享和探討。

一、“研究性實(shí)驗(yàn)”中教師的指導(dǎo)作用

所謂物理規(guī)律，即是從大量物理現(xiàn)象中抽象并歸納出的能反映事物本質(zhì)的共性。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)某一物理規(guī)律開(kāi)展“研究性學(xué)習(xí)”時(shí)，學(xué)生必須先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)觀察與研究的問(wèn)題和有關(guān)的各種物理現(xiàn)象，再運(yùn)用抽象思維和科學(xué)歸納的方法獲得能反映事物本質(zhì)的共性。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)結(jié)合學(xué)生的獨(dú)立研究，可有效地幫助學(xué)生圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康拈_(kāi)展研究，少走彎路，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成效。

二、研究性實(shí)驗(yàn)需轉(zhuǎn)換學(xué)生的角色

開(kāi)展“研究性學(xué)習(xí)”的精髓在于讓學(xué)生直接參與研究，這就首先必須轉(zhuǎn)換學(xué)生的角色。長(zhǎng)期以來(lái)，在展現(xiàn)物理現(xiàn)象的演示實(shí)驗(yàn)中，或在學(xué)生實(shí)驗(yàn)前，教師從頭至尾向?qū)W生講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求、步驟……，學(xué)生則按部就班地操作1、2、3，完全充當(dāng)被動(dòng)的角色。如果轉(zhuǎn)換學(xué)生的角色，學(xué)生直接作為研究者， “研究性學(xué)習(xí)”始終體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展“研究性學(xué)習(xí)”，需要學(xué)生學(xué)會(huì)逐步獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、學(xué)會(huì)合理地獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理、得出結(jié)論并書(shū)寫(xiě)完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這需要內(nèi)驅(qū)力，是一種主動(dòng)的學(xué)習(xí)，只有轉(zhuǎn)變了角色，學(xué)生即以研究者的心理狀態(tài)投入到研究中去，把被動(dòng)接受知識(shí)，轉(zhuǎn)換為用類(lèi)似科學(xué)研究的方式來(lái)進(jìn)行積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)。

三、“研究性實(shí)驗(yàn)”的實(shí)施（以研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象為例）

初始階段，學(xué)生往往不會(huì)選擇研究對(duì)象和研究范圍，可先以大綱內(nèi)容作為研究起點(diǎn)。下面以《研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象》為課題開(kāi)展研究性實(shí)驗(yàn)。

將電磁感應(yīng)一章分為三個(gè)層面的內(nèi)容，以研究性學(xué)生實(shí)驗(yàn)為主配合演示實(shí)驗(yàn)來(lái)完成這三層面的教學(xué)內(nèi)容。并分成三個(gè)課題展開(kāi)研究性學(xué)習(xí)：

①感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件——法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象；

②感應(yīng)電流方向的確定——楞次定律；

③感應(yīng)電流（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）大小的確定——法拉第電磁感應(yīng)定律。

研究性學(xué)習(xí)要立足于全體學(xué)生的基礎(chǔ)，選取切實(shí)可行的課題，這樣能大大地減少學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)的盲目性，提高課時(shí)的效率，充分發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索功能和創(chuàng)新功能。

如進(jìn)行“感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”課題時(shí)，為使學(xué)生盡快進(jìn)入研究者的角色，從教學(xué)實(shí)際出發(fā)，還可以把本課題分成三個(gè)小專(zhuān)題：

I.“如何形象地表示磁場(chǎng)的磁感線分布”——課前要求學(xué)生運(yùn)用各自的方法來(lái)形象地表示。在課堂中交流時(shí)，發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生照搬書(shū)本的常規(guī)的圖示法，而有的學(xué)生則運(yùn)用多媒體動(dòng)態(tài)地模擬了在三維空間中條型、U型以及直線電流的磁感線分布，由此激發(fā)了更多學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)的愿望。

II.“怎樣改變穿過(guò)線框、線圈的磁通量”——課內(nèi)直接進(jìn)行。課堂上給出一組器材：條型、U型磁鐵、面積不同的線框、副線圈、滑動(dòng)變阻器、電鍵、電源等，要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)開(kāi)展研究。這樣學(xué)生主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生興趣濃厚，課堂氣氛活躍?？纱磐康淖兓芊裼^察到呢？告訴學(xué)生：物理現(xiàn)象的客觀存在總可以直接或間接地表現(xiàn)出來(lái)，教師不失時(shí)機(jī)地給出電流計(jì)，要求同學(xué)組成電路來(lái)觀察——由此讓學(xué)生深刻領(lǐng)悟到：磁通量變化與否與電路中有無(wú)感應(yīng)電流直接相關(guān)，從而得出感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件： 穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。

III.趁熱打鐵提出問(wèn)題，“哪些方法可產(chǎn)生感應(yīng)電流？”這樣就一下打開(kāi)學(xué)生思路的大門(mén)，有的提出用相對(duì)運(yùn)動(dòng)、有的提出用改變磁場(chǎng)方向和強(qiáng)弱、有的提出用改變線框（線圈）形狀、面積大小、線圈匝數(shù)……。當(dāng)學(xué)生一旦發(fā)揮出主觀能動(dòng)作用時(shí)，研究性學(xué)習(xí)的展開(kāi)也就變得自然了。

四、課堂教學(xué)中適當(dāng)增加一些體驗(yàn)性的實(shí)驗(yàn)研究活動(dòng)

真正的研究實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)活動(dòng)不僅可以讓學(xué)生獲得對(duì)知識(shí)的真正理解，而且還可以讓學(xué)生得到“如何去獲得知識(shí)”的能力，而這正是研究性學(xué)習(xí)的一個(gè)很重要的宗旨。

例如：1牛的力是多大，20牛的拉力是多大，這完全可以讓學(xué)生在課堂上直接實(shí)驗(yàn)研究以親自體驗(yàn)：用手托起兩只雞蛋所需的力約為1牛頓，用手拉開(kāi)易拉罐所需的力約為20牛頓。再如力的作用效果與力的三要素有關(guān)，我們也可以讓學(xué)生在開(kāi)關(guān)門(mén)的研究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中體驗(yàn)力的作用效果與三要素的關(guān)系；用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量物體重力時(shí)測(cè)力計(jì)要保持靜止，這一點(diǎn)也可以讓學(xué)生將測(cè)力計(jì)加速上升或加速下降進(jìn)行具體體驗(yàn)，通過(guò)這種方式獲得的知識(shí)，要比在牛頓的著作中或在一本教科書(shū)中搜尋答案更有意義。

五、開(kāi)展課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，增加學(xué)習(xí)內(nèi)容的開(kāi)放性

“研究性學(xué)習(xí)”課程面向每一個(gè)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，面向?qū)W生的整個(gè)生活世界，尊重每一個(gè)學(xué)生發(fā)展的特殊需要，具有開(kāi)放性。在教學(xué)內(nèi)容方面，可以增加課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

1.小實(shí)驗(yàn)、小制作。教師可指導(dǎo)學(xué)生利用現(xiàn)有的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展小制作活動(dòng)，這有利于激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立操作能力和制作能力。

2. 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和設(shè)計(jì)活動(dòng)。教師指導(dǎo)學(xué)生對(duì)課本上的演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)或小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的多方案設(shè)計(jì)或圍繞某一實(shí)驗(yàn)課題，要求學(xué)生緊緊聯(lián)系生活實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并在條件允許時(shí)，親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。這有利于加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的科學(xué)方法教育，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。

3.自制教具活動(dòng)。教師指導(dǎo)學(xué)生緊緊圍繞物理教材，自制物理教具，不僅能彌補(bǔ)某些教具數(shù)量的不足，而且能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

六、開(kāi)展STS教育，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的實(shí)踐性

“研究性學(xué)習(xí)”以學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活和社會(huì)實(shí)踐為基礎(chǔ)挖掘課程資源，而非在學(xué)科知識(shí)的邏輯序列中構(gòu)建課程?！把芯啃詫W(xué)習(xí)”以活動(dòng)為主要開(kāi)展形式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的親身經(jīng)歷，要求學(xué)生積極參與到各項(xiàng)活動(dòng)中去，在“做”、“考察”、“實(shí)驗(yàn)”、“探究”、“體驗(yàn)”、“創(chuàng)作”等一系列的活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)、解決問(wèn)題，體驗(yàn)、感受生活，發(fā)展實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[2]。

STS教育強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)科學(xué)在社會(huì)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。它具有素質(zhì)教育的內(nèi)涵，是當(dāng)前國(guó)際理科教學(xué)改革的熱點(diǎn)。教材中有很多聯(lián)系社會(huì)生產(chǎn)、生活實(shí)際的內(nèi)容，教學(xué)中要把這些內(nèi)容作為重點(diǎn)，也有很多是身邊的物理現(xiàn)象，教會(huì)學(xué)生用物理知識(shí)去解釋這些現(xiàn)象。

綜上所述，“研究性學(xué)習(xí)”與“物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)”有很多融合點(diǎn)。如何采取研究性學(xué)習(xí)的方式來(lái)搞好物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)很有價(jià)值的課題，有待我們進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1]季誠(chéng)響，趙莉麗，楊小靜. 在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探討[J]. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn). 2010（05）

[2] 苗潔.改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J]. 科技信息. 2010（21）

作者簡(jiǎn)介：

王璇（1976-），女，河南許昌人，許昌衛(wèi)生學(xué)校講師，在讀碩士，研究方向?yàn)槁殬I(yè)教育管理。