探究性物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)注意的幾個問題

陳亮　張德學(xué)

探究實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的一種重要的方法和手段，它把要研究的物理現(xiàn)象清楚地展現(xiàn)在學(xué)生面前，能引起學(xué)生的觀察、思考，使學(xué)生認(rèn)識物理概念和規(guī)律“事半功倍”，是深受學(xué)生歡迎的實(shí)驗(yàn)形式，也是教師施展教學(xué)藝術(shù)的獨(dú)特方法.要想最大程度地發(fā)揮探究實(shí)驗(yàn)的作用，在探究實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)注意以下幾個問題.

一、 提高可見度

探究實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是讓全體學(xué)生對具體的物理現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)過程通過感官直接觀察和感受，考慮到實(shí)驗(yàn)的條件以及感官易受外界條件的制約，要盡可能地增大探究實(shí)驗(yàn)的可見度，提高探究實(shí)驗(yàn)的直觀性，最大程度地發(fā)揮探究實(shí)驗(yàn)的作用.

1.克服空間條件制約

有些探究實(shí)驗(yàn)容易在水平面上完成，卻不利于學(xué)生觀察，如果對此類實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“化面為體”的處理，就可以提高可見度.例如，磁感線的探究實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)將適量的鐵屑均勻地灑在玻璃板上，并置于磁鐵上，通過連續(xù)輕微的敲擊玻璃板，使磁鐵在磁場中逐漸有序排列.這樣實(shí)驗(yàn)雖然完成了，但只能進(jìn)行平面展示.如果事先準(zhǔn)備了一張大小合適的稍厚白紙，在一面均勻地涂抹上膠水，利用膠水的白紙面將玻璃板上的鐵屑粘住就可以進(jìn)行豎直展示了.

2.克服時間條件制約

有些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變化比較快，不易于學(xué)生觀察，如果采用定性比較的方法，就可以增大直觀性.“如探究皮球從手中落地又彈起的這一過程中能量的轉(zhuǎn)化”我們可以給皮球涂上黑顏色，讓它落地.這樣就會在落地處留下了大小不同的黑色圓斑，我們可以根據(jù)圓斑的大小以及皮球彈起的高度就很容易地比較出動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化.

3.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置和方法

現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)的一些實(shí)驗(yàn)探究效果往往不盡人如意，如果對實(shí)驗(yàn)裝置和方法進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，可以克服不足，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的直觀性.在探究電流做功的實(shí)驗(yàn)中，我們可以進(jìn)行下列改進(jìn)：

將電動剃須刀的直流電動機(jī)部分固定在鐵架臺的頂端，從而代替了原實(shí)驗(yàn)中的滑輪和直流電動機(jī)，這樣避免了原實(shí)驗(yàn)的操作上的復(fù)雜，提高實(shí)驗(yàn)的的可見度.

二、增大可信度

探究實(shí)驗(yàn)?zāi)芊襁_(dá)到預(yù)期的效果，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵.只有增大探究實(shí)驗(yàn)的可信度，才能確保實(shí)驗(yàn)的成功.

1.鋪墊實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備知識

學(xué)生對探究實(shí)驗(yàn)中所展示的物理現(xiàn)象的本質(zhì)認(rèn)識，離不開一定的物理準(zhǔn)備知識.一般地說，學(xué)生關(guān)于某個物理問題的準(zhǔn)備知識越豐富，其思維也就越活躍、越深刻，因此，每一個探究實(shí)驗(yàn)，教師都要在認(rèn)真分析研究學(xué)生實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，對實(shí)驗(yàn)做一些必要的講解，介紹實(shí)驗(yàn)所需的一些準(zhǔn)備知識，強(qiáng)調(diào)學(xué)生觀察所注意的事項，講解既可以在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行，也可以配合實(shí)驗(yàn)同時進(jìn)行.通過鋪墊實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備知識，促進(jìn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的深入認(rèn)識，從而提高實(shí)驗(yàn)的可信度.

2.克服知識遷移的負(fù)效應(yīng)

學(xué)習(xí)活動總是在一定的知識和技能基礎(chǔ)上進(jìn)行的，已有的知識對后繼學(xué)習(xí)要產(chǎn)生一定的影響，即所謂知識的遷移作用，遷移作用具有正、負(fù)效應(yīng).如果在教師的探究過程中，學(xué)生已有的知識將他們的思維引入歧途，這就是知識的負(fù)遷移.比如，關(guān)于驗(yàn)證大氣壓存在的“覆杯實(shí)驗(yàn)”，有的學(xué)生會誤認(rèn)為紙片沒有掉下來，是因?yàn)樗匙”诩埰淖饔媒Y(jié)果.再如“玻璃瓶形變”實(shí)驗(yàn)，部分學(xué)生會所學(xué)過的“熱脹冷縮”知識來認(rèn)識毛細(xì)管中的液面上升現(xiàn)象……從而妨礙了他們學(xué)習(xí)新知識和認(rèn)清事物的本質(zhì).如果取一個重量合適的小螺母，放在杯中做“覆杯實(shí)驗(yàn)”，或者用橢圓形的瓶子做“玻璃瓶形變”實(shí)驗(yàn)，從不同側(cè)面擠捏造成毛細(xì)管中的液柱可升可降，就可以消除學(xué)生的錯誤認(rèn)識.為了克服這種由知識遷移的負(fù)效應(yīng)給探究實(shí)驗(yàn)帶來的不良影響，教師應(yīng)從具體的探究實(shí)驗(yàn)出發(fā)，在學(xué)生認(rèn)識水平的基礎(chǔ)上，采取增補(bǔ)探究等措施進(jìn)行防范和矯正，保證探究實(shí)驗(yàn)的可信度.

三、增強(qiáng)趣味性

教育心理學(xué)指出：人的各種活動都是由一定的動機(jī)所引起的，學(xué)生的學(xué)習(xí)也是被一定的學(xué)習(xí)動機(jī)所支配，學(xué)習(xí)興趣是學(xué)習(xí)動機(jī)的重要表現(xiàn)形式.設(shè)計趣味性的探究實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)良好的物理情景，可以極大地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心，激發(fā)出極大的學(xué)習(xí)動力.

1.新——推陳出新，更能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

2.奇——出奇制勝，更能引起學(xué)生的好奇心

如，“壓強(qiáng)概念的引入”實(shí)驗(yàn)：在一個無底無蓋的木箱上面貼上一張白紙，紙面張緊，將四塊磚輕輕的平放放在白紙上，學(xué)生可以觀察到紙面下凹，但沒有破裂.如果單獨(dú)將一塊磚輕輕地豎直放在白紙上，白紙卻破裂了.學(xué)生對一張白紙能承受的四塊磚而紙不破感到吃驚；而對白紙竟不能承受一塊豎直地磚更感到不可思議.在學(xué)生積極思維的基礎(chǔ)上，教師適當(dāng)啟發(fā)、引導(dǎo)，很自然地引出壓強(qiáng)的概念.

3.趣——“興趣是最好的老師”，輕松的學(xué)習(xí)氛圍往往學(xué)習(xí)效率更高

如，學(xué)習(xí)摩擦力時的“魔球”探究：將一個實(shí)心的小球，中間挖一個彎曲的小通道，如圖2所示.用細(xì)繩穿過小孔，通過手拉兩端細(xì)繩的松緊程度，就可以控制小球下滑的快慢及隨意停止.這樣的探究很容易吸引學(xué)生的注意力，揭秘的過程就是壓力大小與摩擦力大小關(guān)系的學(xué)習(xí)過程

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總之，在探究實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，學(xué)生是實(shí)驗(yàn)的主體，處于主體地位；探究實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果取決于實(shí)驗(yàn)本身以及教師指導(dǎo)作用的發(fā)揮.只有充分注意以上幾個問題，并在實(shí)踐中進(jìn)行合理有效地應(yīng)用，才能在“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀”三個維度上，提高學(xué)生的綜合素質(zhì).