高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“設(shè)疑”

關(guān)春虹

摘 要：物理學(xué)是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)中一個(gè)很重要的組成部分?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅要“輕知識(shí)、重方法；輕結(jié)論、重過(guò)程”，更應(yīng)當(dāng)關(guān)注“情感態(tài)度和價(jià)值觀”。新課程的實(shí)施，為教師帶來(lái)了新的理念、同時(shí)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)教師提出了更高的要求。教師在教學(xué)中如何把握主導(dǎo)地位，這就要求教師在實(shí)驗(yàn)中各個(gè)階段進(jìn)行“設(shè)疑”，把問(wèn)題還給學(xué)生，讓學(xué)生通過(guò)探究解決問(wèn)題，成為學(xué)習(xí)的主體者，體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，了解科學(xué)研究的方法，增強(qiáng)創(chuàng)新的意識(shí)和實(shí)踐能力，并形成交流與合作的良好習(xí)慣，養(yǎng)成科學(xué)求是的態(tài)度，進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：新課程理念；科學(xué)探究；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；設(shè)疑

1 什么是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“設(shè)疑”

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“設(shè)疑”就是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題設(shè)計(jì)，它是在動(dòng)態(tài)教學(xué)中教師以啟發(fā)導(dǎo)學(xué)調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)而采用的一種教學(xué)手段。詳細(xì)地說(shuō)，它是指在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)題，一步步引導(dǎo)學(xué)生有疑，并為學(xué)生設(shè)置釋疑的階梯。讓學(xué)生在釋疑中求知，在質(zhì)疑中提高，不斷培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

2 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行“設(shè)疑”的原因

物理實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中占有重要地位，實(shí)驗(yàn)不僅是物理學(xué)的重要研究方法，而且又是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要手段。高中物理新課程對(duì)科學(xué)探究有較高的要求，如何在教學(xué)中有效引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，“思維自驚奇和疑問(wèn)開(kāi)始”筆者認(rèn)為在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中“設(shè)疑”的恰到好處可以對(duì)科學(xué)探究起一定的鋪墊作用，從而避免了學(xué)生的盲目性探究，又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展，還可以活躍課堂教學(xué)氣氛，從而實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的雙贏。

3 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何進(jìn)行“設(shè)疑”

采用科學(xué)探究的形式來(lái)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中教師應(yīng)該先構(gòu)建科學(xué)探究教學(xué)模式，通過(guò)指導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生自主、獨(dú)立的探索活動(dòng)，從而讓學(xué)生有效感知和理解物理規(guī)律，獲得情感體驗(yàn)，掌握解決問(wèn)題的方法，發(fā)展探究精神和創(chuàng)新能力。學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，要經(jīng)歷設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、選擇儀器、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、得出結(jié)論、反思結(jié)果、吸取教訓(xùn)、小組討論，嘗試表達(dá)等一系列的活動(dòng)。下面就探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中幾個(gè)過(guò)程來(lái)論述物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何進(jìn)行“設(shè)疑”。

3.1 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的“設(shè)疑”

探究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要充分體現(xiàn)學(xué)生自主性及創(chuàng)造性的原則，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)新知識(shí)，由易到難，循序漸進(jìn)的思維方式。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是：“提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?jiǎn)述實(shí)驗(yàn)原理——介紹實(shí)驗(yàn)裝置——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”，這樣學(xué)生雖然能很完美地完成實(shí)驗(yàn)，得到期待中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但能力方面無(wú)法得到提升，學(xué)生則無(wú)法感受到探索過(guò)程的艱難和樂(lè)趣，與高中新課標(biāo)要求相差甚遠(yuǎn)。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的能力要求較高，不僅要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理有透徹的理解，而且能根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和條件對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行取舍和組合，并制定實(shí)驗(yàn)的方案，通過(guò)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程的描述和具體步驟的實(shí)施，得出有關(guān)的結(jié)論。所以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的“設(shè)疑”模式如下：“提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹獎(jiǎng)?chuàng)設(shè)問(wèn)題情景——對(duì)問(wèn)題進(jìn)行猜想與假設(shè)——制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)——情景檢驗(yàn)（修改設(shè)計(jì)）——實(shí)驗(yàn)成型”。

[案例1] “伏安法”測(cè)電阻的拓展

用伏安法測(cè)量一只定值電阻的實(shí)驗(yàn)，各器材規(guī)格為：（1）待測(cè)電阻RX（約100Ω）（2）直流毫安表（量程0-10mA，內(nèi)阻50Ω）（3）直流電壓表（量程0-3V，內(nèi)阻5kΩ）（4）直流電源（輸出電壓3V，內(nèi)阻可不計(jì)）（5）滑動(dòng)變阻器（0-10Ω，允許最大電流1A）⑹電鍵一只，導(dǎo)線若干。

提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河米郎蟼溆械钠鞑臏y(cè)定待測(cè)電阻RX的阻值.

對(duì)伏安法測(cè)電阻的原型學(xué)生不陌生，很快就設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示.

提出問(wèn)題：在實(shí)驗(yàn)中我們知道為了實(shí)驗(yàn)安全，不能超量程，這個(gè)實(shí)驗(yàn)行嗎？

經(jīng)過(guò)計(jì)算學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)電流表超量程，接下去他們給換量程0-30mA電流表，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

新的問(wèn)題出現(xiàn)：調(diào)節(jié)范圍很小，誤差大。

設(shè)疑：有沒(méi)有辦法在不改變器材的前提下能獲得較精確的結(jié)果？

在這時(shí)可以讓學(xué)生從電路的連接方式上考慮，引導(dǎo)他們進(jìn)行合作探究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

學(xué)生改變滑動(dòng)變阻器的連接方式如圖2所示，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。最后確定實(shí)驗(yàn)方案。

介紹這種連接方式是“分壓式”電路，并進(jìn)一步提出問(wèn)題：“分壓式”電路有什么特點(diǎn)？對(duì)滑動(dòng)變阻器的選擇有什么要求？同時(shí)每個(gè)小組配發(fā)幾種不同規(guī)格的滑動(dòng)變阻器，進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

可見(jiàn)，憑借一個(gè)實(shí)驗(yàn)原型，恰到好處地設(shè)疑，能使學(xué)生不停地探索，不斷地對(duì)實(shí)驗(yàn)加以修正，從而輕松地掌握實(shí)驗(yàn)的原理，對(duì)“限流式”和“分壓式”電路的特點(diǎn)能夠很好把握，同時(shí)也輕松掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，不會(huì)再認(rèn)為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是高不可攀。實(shí)驗(yàn)操作能力和思維創(chuàng)新能力在釋疑中不斷得到提升。

3.2 實(shí)驗(yàn)儀器使用過(guò)程中的“設(shè)疑”

實(shí)驗(yàn)中儀器使用的傳統(tǒng)教學(xué)模式是：“結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介——教師示范——學(xué)生模仿”。通常都是由教師先簡(jiǎn)單介紹儀器的結(jié)構(gòu)、功能及怎樣操作，同時(shí)給學(xué)生做好示范性操作，最后讓學(xué)生依樣畫葫蘆式地練習(xí)操作，直至熟練掌握為止。這種教學(xué)模式無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主性和積極性，削弱了學(xué)生的探究能力，過(guò)分強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生知識(shí)的傳授，而忽視了對(duì)學(xué)生 “過(guò)程與方法”及“情感、態(tài)度、價(jià)值觀”的培養(yǎng)。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)表面上看學(xué)生在努力認(rèn)真的學(xué)，實(shí)質(zhì)上學(xué)生象機(jī)器在程序化地操作、毫無(wú)熱情。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式?jīng)]有充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教育功能，很容易挫傷學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣和學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，更談不上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力了。為了能夠較好地解決這一問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生自主探究能力，其教學(xué)模式是：“觀察儀器（學(xué)生分析，教師引導(dǎo)）——提出問(wèn)題——儀器操作（學(xué)生生成，教師引導(dǎo)）——發(fā)現(xiàn)問(wèn)題（師生互動(dòng)，共同解決）——得出結(jié)論——進(jìn)行正確的儀器操作”。

[案例2]使用多用電表測(cè)電阻，其教學(xué)模式如下：

活動(dòng)一：引導(dǎo)學(xué)生觀察表盤刻度上標(biāo)的符號(hào)，推測(cè)可測(cè)的物理量

過(guò)程小結(jié)：可測(cè)電阻、交流電壓、直流電流、電壓。

活動(dòng)二：學(xué)生觀察電表未用時(shí)指針沒(méi)有指在電流為零處及在歐姆檔的不同檔位下指針不全指零。

過(guò)程小結(jié)：要進(jìn)行機(jī)械調(diào)零和歐姆調(diào)零。

活動(dòng)三：提出問(wèn)題：如何測(cè)阻值？讓學(xué)生在不同檔位下測(cè)量150歐定值電阻的阻值。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所測(cè)的值進(jìn)行對(duì)比，得出結(jié)論。

過(guò)程小結(jié)：使用歐姆檔時(shí)，指針指在中間刻度線附近讀數(shù)較準(zhǔn)。

活動(dòng)四：進(jìn)一步提出問(wèn)題：測(cè)電阻時(shí)雙手能不能接觸兩表筆的金屬處？讓學(xué)生測(cè)量約為60 KΩ的電位器的電阻。發(fā)現(xiàn)接觸兩表筆金屬處測(cè)量讀數(shù)明顯偏小，是人與被測(cè)電阻的并聯(lián)電阻值。

過(guò)程小結(jié)：測(cè)電阻時(shí)，雙手不能接觸兩表筆的金屬處。

上面案例中，教師并不是強(qiáng)行給學(xué)生灌輸多用電表的使用方法及測(cè)量中的注意事項(xiàng)，而是讓學(xué)生在活動(dòng)中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性，并解決問(wèn)題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，從而很好地掌握知識(shí)，并培養(yǎng)了科學(xué)探究精神。

3.3 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的“設(shè)疑”

實(shí)驗(yàn)的正確操作與否決定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得的誤差大小，從而影響對(duì)科學(xué)的正確認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中學(xué)生也可以體驗(yàn)當(dāng)時(shí)科學(xué)家的心路歷程，體驗(yàn)科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中如何不斷完善實(shí)驗(yàn)條件，逐步得到物理規(guī)律，感受科學(xué)探究的艱辛及成功的喜悅。在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程的教學(xué)中，教師可以變“教”為“導(dǎo)”，通過(guò)“設(shè)疑”一步步地引導(dǎo)學(xué)生操作。把問(wèn)題留給學(xué)生，把時(shí)間留給學(xué)生，讓學(xué)生得出實(shí)驗(yàn)的發(fā)展完善過(guò)程，讓學(xué)生經(jīng)歷從實(shí)驗(yàn)的初始設(shè)計(jì)到逐步完善的過(guò)程，充分揭示科學(xué)家思維的形成過(guò)程。

[案例3]探究加速度與質(zhì)量和合外力的關(guān)系

問(wèn)題引導(dǎo)1：要探究三個(gè)物理量間的關(guān)系，應(yīng)該采取什么方法？

問(wèn)題引導(dǎo)2：如何讓拉力恒定不變？

問(wèn)題引導(dǎo)3：對(duì)小車質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量有什么要求？

問(wèn)題引導(dǎo)4：如何減小摩擦力？如果沒(méi)有條件減少摩擦力，有沒(méi)有辦法“平衡”摩擦力？如何“平衡”？

問(wèn)題引導(dǎo)5：如何判定小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)？

問(wèn)題引導(dǎo)6：小車做加速運(yùn)動(dòng)，加速度如何求？

問(wèn)題引導(dǎo)7：能否用其他方法來(lái)測(cè)量本實(shí)驗(yàn)的物理量。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程學(xué)生是活動(dòng)的主體，結(jié)合教師的步步“設(shè)疑”，逐步完成實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程使學(xué)生體會(huì)到科學(xué)探究歷程艱辛的同時(shí)，也感受到科學(xué)家思維的形成過(guò)程及成功的喜悅，并能最大限度地調(diào)動(dòng)思維和學(xué)習(xí)的自覺(jué)性和主動(dòng)性，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

3.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)“設(shè)疑”

物理學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的科學(xué)，物理學(xué)的規(guī)律是實(shí)驗(yàn)的總結(jié)與歸納。通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)的分析處理能使學(xué)生加深對(duì)物理規(guī)律的理解。同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理的可探究的素材是多層面的，教學(xué)中應(yīng)該注意適當(dāng)?shù)亍霸O(shè)疑”以引導(dǎo)學(xué)生加以挖掘，以培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)探究上的發(fā)散性思維，并對(duì)學(xué)生思維的流暢性和深刻性也有積極的作用。

[案例4]探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

問(wèn)題引導(dǎo)1：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如何求加速度？——利用Δs=aT2

問(wèn)題引導(dǎo)2：為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，如何求加速度？——采用逐差法

問(wèn)題引導(dǎo)3：還有沒(méi)有其他方法求加速度？——圖象法（v-t圖象）

問(wèn)題引導(dǎo)4：如何求速度？——利用中時(shí)速度等于平均速度

整個(gè)處理過(guò)程中，教師的及時(shí)“設(shè)疑”不斷激發(fā)學(xué)生對(duì)探究的結(jié)果進(jìn)行多層面的驗(yàn)證，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)散性思維及樹(shù)立正確的科學(xué)價(jià)值觀和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

4 結(jié)束語(yǔ)

探究性教學(xué)從情景的提出到情景的解決，由易到難，由淺入深，由近及遠(yuǎn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)養(yǎng)成學(xué)生科學(xué)求是的態(tài)度，進(jìn)一步培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的首要任務(wù)并不在于直接給學(xué)生傳授現(xiàn)成的知識(shí)，而在于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，問(wèn)題是思維的動(dòng)力、創(chuàng)新的基石，思維是由問(wèn)題引起的，學(xué)生才能有解決問(wèn)題的愿望和迫切要求；如果沒(méi)有問(wèn)題，學(xué)生就不可能有求知的愿望，更談不上去發(fā)展和更新，產(chǎn)生新思想的起點(diǎn)，教學(xué)也就不可能取得成效。“學(xué)貴有疑”，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中須不斷設(shè)疑，巧妙引導(dǎo)學(xué)生釋疑。這對(duì)于學(xué)生掌握物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)、培養(yǎng)各種能力、調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性極有好處。同時(shí)課堂設(shè)疑是教師的基本功之一，這就要求教師要認(rèn)真鉆研教材，精心備課，深入了解學(xué)生心理，提高自身的業(yè)務(wù)水平。