以“楞次定律”教學(xué)為例談高中物理探究性實驗教學(xué)的設(shè)計

陳芹

以應(yīng)試為目的的傳統(tǒng)物理課堂，是由教師直接而快速地將物理規(guī)律灌輸給學(xué)生，因此學(xué)生可能會運(yùn)用物理規(guī)律來答題，而對規(guī)律的實質(zhì)卻一知半解.新的課程標(biāo)準(zhǔn)要求以探究的方式進(jìn)行高中物理教學(xué)，只有如此，才能讓學(xué)生理清規(guī)律的來龍去脈，并將課堂所學(xué)和客觀實在聯(lián)系起來，發(fā)展其發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力.

1 高中物理探究性實驗的內(nèi)涵

物理探究性實驗可以這樣來定義：學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過實驗操作和觀察等方式參與到物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和總結(jié)活動中，切實體驗構(gòu)建物理規(guī)律的過程，進(jìn)而使自身的相關(guān)能力得到培養(yǎng).

物理基本概念和規(guī)律教學(xué)的過程中，教師需要給予學(xué)生適當(dāng)?shù)狞c撥，引導(dǎo)他們設(shè)計實驗、規(guī)范操作、觀測實驗現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)并處理，進(jìn)而形成自己對物理規(guī)律的認(rèn)識.學(xué)生應(yīng)該處于整個探究過程中的主體地位，他們會在此過程中加強(qiáng)處理各種問題的能力，他們的創(chuàng)造性思維也能得以訓(xùn)練，學(xué)習(xí)的激情和興趣不斷地被激起.高中物理的探究性實驗教學(xué)也需要學(xué)生積極主動地思考，敢于質(zhì)疑，勇于探索，從而培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣，鍛煉他們的學(xué)習(xí)能力、動手能力.

2 高中物理探究性實驗教學(xué)的設(shè)計思路

怎樣來將探究性實驗教學(xué)整合進(jìn)高中物理課堂呢？筆者認(rèn)為，有關(guān)教學(xué)活動的設(shè)計應(yīng)該按照以下的幾個環(huán)節(jié)來組織.

首先要讓學(xué)生明確“探究什么”，科學(xué)探究活動都應(yīng)該有一個明確的探究對象，高中物理探究性實驗活動的內(nèi)容就是物理問題.在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，選擇怎樣的問題至關(guān)重要，教師必須結(jié)合學(xué)生實際情況，設(shè)計出最能激發(fā)學(xué)生探究欲望的物理問題，而且該問題是否能聯(lián)系學(xué)生的生活實際、探究過程的可操作性都必須加以考慮.我們對問題的設(shè)計要打破物理教材的束縛，合適的設(shè)計應(yīng)該要最接近學(xué)生物理學(xué)習(xí)的最近發(fā)展區(qū).

第二步是指導(dǎo)學(xué)生思考“如何探究”.在這一環(huán)節(jié)，教師要鼓勵學(xué)生注重假設(shè)，積極猜想，很多偉大的物理發(fā)現(xiàn)都源于科學(xué)家大膽的假設(shè)和猜想，可以這樣說物理規(guī)律的探索就是以猜想和假設(shè)為起始的落腳點.此外，學(xué)生之間要相互交流各自的猜想，在溝通中完善自己對結(jié)論的猜想.

第三步是實驗論證.這是探究性實驗教學(xué)的主要環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生的工作包括設(shè)計實驗和實驗操作.學(xué)生的自主實驗不是漫無目的的胡亂操作，教師要引導(dǎo)學(xué)生組織好縝密的實驗思路，規(guī)劃實驗步驟，實驗操作和現(xiàn)象記錄的分工協(xié)作.教師要巡視每一個小組的討論和研究，及時地參與到其中，旁敲側(cè)擊，給予點到為止的指導(dǎo).

第四步是結(jié)論歸納.這一環(huán)節(jié)是鍛煉學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力和歸納能力.不同類別的實驗需要學(xué)生或是用表格法列出相應(yīng)的實驗現(xiàn)象進(jìn)行比較（例如，探究影響電荷間相互作用力的因素）；或是用圖象法發(fā)掘定量的正反比規(guī)律（例如，探究加速度與[HJ1.5mm]力、質(zhì)量的關(guān)系）.教師在此過程中，應(yīng)該鼓勵學(xué)生設(shè)計科學(xué)的數(shù)據(jù)記錄表格，耐心運(yùn)算，仔細(xì)畫圖，進(jìn)而結(jié)合猜想，大膽地進(jìn)行歸納和總結(jié).

第五步是交流體會.在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生不僅僅是交流自己的探究成果，還應(yīng)該包括自己實驗設(shè)計和實驗操作中的感受和體驗，這也是實驗技巧和動手能力取長補(bǔ)短的一個契機(jī).

3 高中物理探究性實驗教學(xué)的設(shè)計實例

“楞次定律”是《電磁感應(yīng)》這一章的重點，也是難點.以往的教學(xué)中，教師也會在課堂進(jìn)行演示實驗的操作，但是單純的被動接受導(dǎo)致學(xué)生只能獲得膚淺的感性認(rèn)識，進(jìn)而導(dǎo)致他們對規(guī)律只是一知半解，只能通過習(xí)題的反復(fù)訓(xùn)練來熟悉這條規(guī)律，這樣進(jìn)行往往是事倍功半.如果將探究的工作交給學(xué)生，讓他們體驗發(fā)現(xiàn)規(guī)律的過程，效果會更好，下面探討一下通過探究性物理實驗對本節(jié)進(jìn)行教學(xué)的設(shè)計思路.

（1）設(shè)計情境，提出問題

首先可以通過一個個問題導(dǎo)入新課，一系列由淺入深的問題可以不斷刺激學(xué)生的求知欲，一些似懂非懂的問題尤其能激起學(xué)生的興趣.本節(jié)內(nèi)容，筆者認(rèn)為可以設(shè)計這樣一些問題：

a.怎樣才能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象？

b.使用老師所提供的實驗器材能否發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象？如果你認(rèn)為可以，請設(shè)計相應(yīng)的電路（例如，用條形磁鐵插入、抽出實驗探究的實驗），并陳述電流存在的證據(jù).

c.你能想到哪些方式可以引起閉合回路中的磁通量發(fā)生變化？

d.感應(yīng)電流是否也能在它所處的環(huán)境激發(fā)出磁場？如果你認(rèn)為可以，請進(jìn)一步思考怎樣確認(rèn)該磁場的方向.

e.請你進(jìn)行實驗，研究原磁場的方向和感應(yīng)電流磁場方向間的關(guān)系.

（2）組織討論，鼓勵猜想

讓學(xué)生以學(xué)習(xí)小組的形式對相關(guān)問題展開討論，鼓勵學(xué)生進(jìn)行大膽地猜想，并讓他們積極地和其他同學(xué)進(jìn)行交流.五個問題的前四個是和學(xué)生的知識基礎(chǔ)有關(guān)，屬于一定程度的復(fù)習(xí)，學(xué)生的答案較為統(tǒng)一；最后一個問題，已經(jīng)涉及“楞次定律”的范疇，學(xué)生對該問題的答案應(yīng)該是不一致的.爭議的解決，自然而然地過渡到下一個環(huán)節(jié)——實驗.

（3）圍繞猜想，進(jìn)行實驗

結(jié)合學(xué)生對第五個問題猜想上的爭議，比較分歧所在，此時教師的工作不是評價學(xué)生猜想的對錯，而是要開始引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗，對自己的猜想進(jìn)行檢驗.教師要提醒學(xué)生注意判斷和記錄原磁場磁通量的變化情況，并能夠通過電流表指針偏轉(zhuǎn)情況來判斷電流的方向，進(jìn)而結(jié)合線圈的繞線方向來判斷感應(yīng)電流磁場的方向.教師要引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計合理的實驗記錄表格（例如，用條形磁鐵插入、抽出實驗設(shè)計探究表格如下）

（4）整理記錄，歸納結(jié)論

實驗結(jié)束后，教師引導(dǎo)學(xué)生對比實驗記錄，驗證自己的猜想是否正確，讓猜想得以驗證的同學(xué)總結(jié)歸納物理規(guī)律；而實驗結(jié)果與猜想有沖突的同學(xué)，要提醒他們反思實驗中可能出現(xiàn)的錯誤或誤差，鼓勵他們改進(jìn)實驗思路，重新操作，如果依然有誤，則可提醒他們要敢于質(zhì)疑自己先前的猜想，并從相反的角度來歸納相關(guān)結(jié)論.

（5）展示成果，交流體會

教師要給出時間，讓學(xué)生展示自己有關(guān)感應(yīng)電流方向規(guī)律[HJ1.65mm]的認(rèn)識，并進(jìn)一步給出教材有關(guān)“楞次定律”的描述.當(dāng)然交流不應(yīng)停滯于此，教師更要鼓勵學(xué)生交流自己在猜想過程，實驗過程中所遇到的困難，所發(fā)生的錯誤，以及自己克服困難、糾正錯誤的智慧.

在上述的教學(xué)設(shè)計中，學(xué)生始終站在探究活動的主陣地上，從感性認(rèn)識到理性分析，最終在實驗操作中鎖定有關(guān)“楞次定律”的認(rèn)識.這一過程，學(xué)生收獲的不僅僅是這一知識點的理解和掌握，更有探究能力的培養(yǎng)和動手能力的鍛煉，當(dāng)然最后的展示和交流，也幫助學(xué)生進(jìn)一步完善自己的物理思維和科學(xué)方法.

綜上所述，高中物理探究性實驗教學(xué)需要教師引導(dǎo)學(xué)生從自己的基礎(chǔ)出發(fā)，借助已知來探索未知，構(gòu)建物理規(guī)律，同時發(fā)展他們猜想、質(zhì)疑、實驗等多項科學(xué)探究能力.也就是說，探究性實驗教學(xué)能有效地將高中物理課堂轉(zhuǎn)化為真正地科學(xué)課堂，實實在在地提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).