課堂實(shí)驗(yàn)探究的實(shí)踐與思考

洪燕燕

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，在物理學(xué)中每個(gè)概念的建立，每個(gè)定律的發(fā)現(xiàn)都有其堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ).實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的發(fā)展的推動(dòng)者，離開了物理實(shí)驗(yàn)，就沒有物理學(xué)的發(fā)展.

物理實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中具有舉足輕重的作用.從教十幾年來，筆者深刻體會(huì)到：不論是基本概念的建立，還是物理規(guī)律的導(dǎo)出，或是難點(diǎn)的突破，多是通過實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)；學(xué)生不但能從實(shí)驗(yàn)中增加對(duì)物理學(xué)科的興趣，調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自覺性和積極性，還可以通過實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)觀察思維能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、合作交流能力等.中學(xué)物理課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，是新課程理念實(shí)施的關(guān)鍵.

《感應(yīng)電流的方向》是一節(jié)典型的實(shí)驗(yàn)探究課，在新課程背景下如何進(jìn)行有效的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)，下面談?wù)劰P者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐過程的幾點(diǎn)思考.

1 課題引入小實(shí)驗(yàn)要能激發(fā)學(xué)生探索欲望

課前老師先將條形磁鐵插入、拔出閉合鋁環(huán)，閉合鋁環(huán)會(huì)運(yùn)動(dòng)，為什么？

生：磁鐵對(duì)金屬環(huán)的吸引力；

師：磁鐵與鋁環(huán)直接接觸，與鋁環(huán)間互不吸引.再將條形磁鐵插入、拔出不閉合鋁環(huán)，不閉合鋁環(huán)不會(huì)運(yùn)動(dòng).

生：應(yīng)利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象來解釋.

師：要知道兩者間的相互作用，就需要知道環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向.

師問：那么閉合環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針呢？

思考一 新課引入是課堂教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接影響一節(jié)課的教學(xué)效果.用物理小實(shí)驗(yàn)引入新課，能創(chuàng)設(shè)一種發(fā)生驚奇、產(chǎn)生疑問的課堂氛圍.小實(shí)驗(yàn)利用鋁環(huán)一閉合一不閉合，一動(dòng)一靜的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，刺激學(xué)生的視覺，刺激學(xué)生的思維，使學(xué)生回憶起運(yùn)用舊知識(shí)電磁感應(yīng)的條件來解決問題，同時(shí)又提出了新問題“如何判斷環(huán)內(nèi)的感應(yīng)電流方向”，把學(xué)生的思路很自然地引向新課，提出本節(jié)課的探究課題.

2 實(shí)驗(yàn)方案的選擇應(yīng)使實(shí)驗(yàn)探究具有連續(xù)性

師：用什么方法或儀器能直觀反映感應(yīng)電流的方向？

生：靈敏電流計(jì).

師：請(qǐng)回憶前幾節(jié)課如何使用靈敏電流計(jì)，用它來研究什么問題？

生：電流計(jì)與螺線管組成閉合回路，磁鐵插入、拔出螺線管時(shí)，電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，用來探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件；磁鐵快速與緩慢插入、拔出螺線管，由電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的角度，來分析感應(yīng)電流的大小與什么因素有關(guān).

師：如何使用這套經(jīng)典實(shí)驗(yàn)裝置來探究今天的課題？

生：利用電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向可以反應(yīng)感應(yīng)電流方向.

思考二 實(shí)驗(yàn)方案的選擇是物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的前提，直接影響實(shí)驗(yàn)的難度與成敗，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)簡單、安全、直觀、易操作.在前幾節(jié)課探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件及學(xué)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律時(shí)，學(xué)生已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在磁鐵插入、拔出螺線管的過程中電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向不同，已經(jīng)存在疑問.沿用前幾節(jié)課的實(shí)驗(yàn)裝置，讓學(xué)生用熟悉的實(shí)驗(yàn)裝置來探究，不僅降低本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)探究難度，又可以解決前幾節(jié)課留下的疑問，滿足學(xué)生的求知欲.反復(fù)使用同一套實(shí)驗(yàn)裝置來研究電磁感應(yīng)的系列問題，更符合科學(xué)探究過程的邏輯性，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)與探索更具有連續(xù)性.同時(shí)從不同角度挖掘?qū)嶒?yàn)裝置的用途，可培養(yǎng)學(xué)生多角度分析問題，拓展學(xué)生的思維.

3 實(shí)驗(yàn)過程老師的指導(dǎo)要有預(yù)見性

師：電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與回路中的電流方向有什么關(guān)系？如何確定？

生：把電流計(jì)接已知的電源，看看回路中電流從正接線柱流入電流計(jì)時(shí)，電流計(jì)指針向哪邊偏；

師：能直接連接電源嗎？應(yīng)如何操作？

生：要串上一個(gè)阻值較大的電阻（電路圖如圖1）

師：我們要記錄的是螺線管內(nèi)的感應(yīng)電流電流方向，不是回路中的電流方向，在記錄螺線管中的感應(yīng)電流方向時(shí)，應(yīng)注意什么問題，如何記錄？

生：要注意螺線管的內(nèi)導(dǎo)線的繞向.

生：要用俯視的角度記錄螺線管內(nèi)感應(yīng)電流方向是順時(shí)針還是逆電針.

思考三 實(shí)驗(yàn)過程現(xiàn)象的準(zhǔn)確記錄是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析、找出規(guī)律的前提，本實(shí)驗(yàn)中螺線管內(nèi)感應(yīng)電流方向的準(zhǔn)確記錄尤其重要.但從電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向要轉(zhuǎn)化為螺線管內(nèi)感應(yīng)電流的方向有一定難度，兩者對(duì)感應(yīng)電流反映的位置不同，而且觀察的角度也不同.部分學(xué)生在觀察分析中沒有注意區(qū)分兩者關(guān)系，如果老師沒有預(yù)知學(xué)生的易錯(cuò)點(diǎn)，沒有做好引導(dǎo)，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)記錄混亂，甚至錯(cuò)誤，將對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析及感應(yīng)電流方向規(guī)律的尋找?guī)砗艽蟮穆闊?

“探究式”教學(xué)模式是以人為本的，努力挖掘?qū)W生的潛能，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造力，達(dá)到鍛煉人，完善人的最終目的，重視過程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)踐過程中自己發(fā)現(xiàn)問題，自行探索問題，自主解決問題，重視自我發(fā)展，自我體驗(yàn)的過程，注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng).但由于學(xué)生的能力和課堂時(shí)間是有限的，課堂上還要完成一定的教學(xué)任務(wù)，因此在學(xué)生探索過程中，老師應(yīng)預(yù)知學(xué)生將面臨的困難，對(duì)難度較大的部分，要給學(xué)生充分的提示和引導(dǎo)，才能保證實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行，確保課堂教學(xué)的完整性與有效性.

4 注重實(shí)驗(yàn)研究的延伸，引導(dǎo)學(xué)生分析與總結(jié)

（1）由學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄尋找感應(yīng)電流的方向的規(guī)律時(shí)，學(xué)生很難找出感應(yīng)電流方向與原磁場(chǎng)磁通量變化及磁場(chǎng)方向之間有什么必然聯(lián)系時(shí)，教師指出“磁通量變化及磁場(chǎng)方向都是描述磁場(chǎng)的物理量，而感應(yīng)電流的方向不是同一類物理量”，引導(dǎo)學(xué)生引入一個(gè)中間量來間接分析三者的關(guān)系.學(xué)生想到了“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向”，從而轉(zhuǎn)化為尋找“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)磁通量變化及磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系”.

（2）學(xué)生在尋找“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)磁通量變化及磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系”時(shí)，有不同的表述.表述一：當(dāng)磁鐵插入螺線管時(shí)（不管N極或S極），感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向總與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)磁鐵拔出螺線管時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向總與原磁場(chǎng)方向相同.表述二：當(dāng)螺線管內(nèi)有原磁場(chǎng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向總與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)螺線管內(nèi)有原磁場(chǎng)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向總與原磁場(chǎng)方向相同.對(duì)兩種表述，老師提出，哪一種更能從本質(zhì)上反映其規(guī)律，更符合定律表述時(shí)用詞的簡潔、嚴(yán)謹(jǐn)、高度概括性.通過教師的啟發(fā)，學(xué)生分析第一種表述雖然比較生動(dòng)、具體，但要使磁通量改變的方式有很多，不一定要磁鐵插入或拔出螺線管，所以認(rèn)為第二表述總結(jié)得較好.

思考四 在研究過程中，實(shí)驗(yàn)的任務(wù)不僅是觀察物理現(xiàn)象，更重要的是找出各物理量之間的數(shù)量關(guān)系，找出它們變化的規(guī)律.這是實(shí)驗(yàn)探究過程的一個(gè)難點(diǎn)，涉及眾多數(shù)學(xué)方法、物理思維的應(yīng)用，突破這一難點(diǎn)需要教師用心引導(dǎo).教師的引導(dǎo)過程不是簡單的敘述，而是引導(dǎo)啟發(fā)的過程，也是學(xué)生思維的過程.在實(shí)驗(yàn)結(jié)果與感應(yīng)電流的方向并不是顯性相關(guān)，需要引入一個(gè)中間物理量才能把握現(xiàn)象與事物本質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系，其思維過程也恰恰是典型的科學(xué)思維過程.對(duì)學(xué)生由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的結(jié)論的不同表述，教師不要直接指出正誤，應(yīng)讓學(xué)生進(jìn)行充分討論，老師只做適時(shí)地引導(dǎo)，“作為定律要能從本質(zhì)上反映其規(guī)律， 定律表述用詞要簡潔、嚴(yán)謹(jǐn)、高度概括性”，讓學(xué)生在爭論中尋找答案，體會(huì)物理定律表述的嚴(yán)謹(jǐn)與科學(xué)性.

實(shí)驗(yàn)是物理科學(xué)的基礎(chǔ)，也是物理知識(shí)的源泉，加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的時(shí)代特征，又是提高物理教學(xué)質(zhì)量的先決條件.探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)改變了以往只靠老師講授、學(xué)生被動(dòng)接受的知識(shí)狀況，從而增強(qiáng)了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力.在有限的課堂時(shí)間內(nèi)，教師要作好學(xué)生的引導(dǎo)者與幫助者，在有效完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，更要讓學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)的相似過程，體驗(yàn)一種科學(xué)的探究思路和方法.隨著時(shí)間的推移，知識(shí)的結(jié)論會(huì)因?yàn)槭褂玫念l率的減少而逐漸淡忘，但他們所獲得的體驗(yàn)和感悟卻會(huì)在新的學(xué)習(xí)過程中得到加強(qiáng)和深化，成為他們學(xué)習(xí)素質(zhì)的組成部分.正如美國國家科學(xué)院院長布魯斯·阿樂伯茲所說的：“當(dāng)學(xué)生獲得了探究的工具，養(yǎng)成了探究的習(xí)慣，他們就真正成了學(xué)習(xí)的主人.在科學(xué)教育中沒有什么事情比這更令人滿足、更重要的了”.