巧用物理實(shí)驗(yàn)引申探究能力

嚴(yán)峰

物理學(xué)科是實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，但在過去的教學(xué)中，往往存在輕視實(shí)驗(yàn)，輕視培養(yǎng)探究能力的現(xiàn)象.新課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生不僅要具備良好的思維習(xí)慣，還要嘗試運(yùn)用科學(xué)原理及研究方法，對(duì)科學(xué)進(jìn)行理解掌握，培養(yǎng)一定的科學(xué)探究能力及科學(xué)素養(yǎng).所以，教師應(yīng)該結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分析及推理，在此過程中，可以更深層次地挖掘知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生探究的能力.

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師應(yīng)該認(rèn)真?zhèn)湔n，根據(jù)學(xué)生學(xué)情，認(rèn)真設(shè)計(jì)教學(xué)方案，讓學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及推理，更深層次挖掘相關(guān)知識(shí).許多高中一線教師，一直探究如何有效開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的思維、探究、創(chuàng)新能力，本文提出三點(diǎn)想法，旨在提供借鑒.

一、創(chuàng)建情境，以生為本，激發(fā)興趣

大千世界中物理知識(shí)眾多，教師應(yīng)善于運(yùn)用熟悉的物體、現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)不同的意境，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高運(yùn)用物理知識(shí)解決身邊現(xiàn)象的能力.

比如講解“角動(dòng)量守恒定律”時(shí)，為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、探究本節(jié)課的興趣，教師先用幻燈片放映直升飛機(jī)的開啟過程：開啟主螺旋槳電源，螺旋槳依照順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)—機(jī)身反向轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整螺旋槳控制電位器—螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)加速—機(jī)身反向轉(zhuǎn)動(dòng)加速.根據(jù)幻燈片展示現(xiàn)象，教師提出問題：“飛機(jī)為什么要安裝螺旋槳，螺旋槳起什么作用，沒有它飛機(jī)會(huì)怎樣？”.教師告知學(xué)生：“學(xué)習(xí)本節(jié)課就可以解決以上問題.”由于本節(jié)課知識(shí)難度較大，學(xué)生理解困難，為避免挫敗學(xué)生積極型，教師首先用幻燈片演示“角動(dòng)量守恒定律”現(xiàn)象，給予學(xué)生一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，更大激發(fā)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的動(dòng)力.又如，“磁現(xiàn)象和磁場”是磁場章節(jié)中重要的一節(jié)，生活中學(xué)生也有所接觸，初中學(xué)習(xí)已有基礎(chǔ)，但是磁之間的相互作用是抽象的，為了滿足學(xué)生探究新實(shí)驗(yàn)的興趣，課前教師布置問題：“生活中有哪些磁現(xiàn)象，舉例說明熟悉的現(xiàn)象及應(yīng)用”，上課后讓學(xué)生踴躍回答，教師通過多媒體方法讓學(xué)生了解更多的磁場、太陽的磁場和自然界（比如極光、黑子）的一些現(xiàn)象及應(yīng)用（磁懸浮列車、飛鴿依靠地磁場識(shí)路）.由于學(xué)生初中已有相關(guān)知識(shí)基礎(chǔ)，在教師的引導(dǎo)下，他們能提出通電導(dǎo)線對(duì)小磁針的作用.教師指出其實(shí)在1820年，奧斯特就已經(jīng)探究出成績，多媒體展示奧斯特的實(shí)驗(yàn)過程，因磁場的抽象性，所以增加了學(xué)生理解的難度，教師要引導(dǎo)學(xué)生大膽提出疑問.為了有效解決這些問題，教師在本節(jié)課盡量采用多媒體教學(xué)，給學(xué)生更強(qiáng)的直觀性，不僅有效提高了學(xué)生的知識(shí)面，還激發(fā)了學(xué)生動(dòng)手探究的欲望.

教師不僅可以創(chuàng)設(shè)與生活、經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的背景，也可以創(chuàng)設(shè)一些新穎與奇特、懸念與沖突的情景問題，激發(fā)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī).教師在教學(xué)過程中要注意強(qiáng)化學(xué)生的主動(dòng)參與意識(shí)，只有通過設(shè)置熟悉、新穎、懸念的背景，才能激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與探索欲望，提高探究能力.

二、問題引導(dǎo)，聯(lián)系猜想，深層探究

針對(duì)某些抽象的物理知識(shí)，教師提供實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生在已有知識(shí)或?qū)嶒?yàn)基礎(chǔ)上，萌發(fā)新的想法和觀念，設(shè)計(jì)形成初步的實(shí)驗(yàn)框架.通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生容易將抽象的物理知識(shí)具體化、形象化，更深層次地探究及挖掘出難以理解的知識(shí).

比如，“慣性”章節(jié)是高中物理知識(shí)的難點(diǎn)問題，學(xué)生已有初中知識(shí)基礎(chǔ)，知道慣性是物體保持自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，但學(xué)生很難理解慣性與質(zhì)量的關(guān)系.所以給學(xué)生進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)演示：在試管中放入塑料小球并裝滿水，木塞塞口，把試管放在小車上，自上而下自然釋放，教師讓學(xué)生注意觀察塑料小球的運(yùn)動(dòng)情況.實(shí)驗(yàn)開始之前，教師先讓學(xué)生預(yù)測塑料小球的運(yùn)動(dòng)情況，然后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.與學(xué)生預(yù)測相反，塑料小球向后運(yùn)動(dòng).為了讓學(xué)生聯(lián)系猜想，教師給學(xué)生充分時(shí)間進(jìn)行討論，這幾分鐘學(xué)生會(huì)積極討論，有的學(xué)生會(huì)靜靜思考，質(zhì)疑精神強(qiáng)的學(xué)生懷疑實(shí)驗(yàn)不科學(xué)，經(jīng)過學(xué)生充分的思考、提問問題、聯(lián)系猜想及探究之后，教師指導(dǎo)學(xué)生做第二個(gè)實(shí)驗(yàn)：在試管中放入金屬小球并灌滿水，木塞塞口，把試管放在小車上，自上而下自然釋放.讓學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并與第一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比.讓學(xué)生以小組形式列表比較、討論兩組實(shí)驗(yàn)的不同.小組學(xué)生總結(jié)出：兩個(gè)小球的質(zhì)量不同；水、塑料小球、金屬小球均具有慣性；試管中沒有空余部分，慣性大的物體向前運(yùn)動(dòng)，慣性小的物體則反向運(yùn)動(dòng).通過兩次實(shí)驗(yàn)演示，學(xué)生理解了慣性與質(zhì)量之間的關(guān)系，認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)的直觀性，對(duì)實(shí)驗(yàn)探究產(chǎn)生興趣.

為了挖掘?qū)W生的探究能力，教師可以給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生提出疑問、假設(shè)、猜想，在保證安全的情況下，讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究.在實(shí)驗(yàn)操作中，教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的操作步驟，聯(lián)系思考與相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理及理論知識(shí).通過積極參與實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以直觀地理解深層次知識(shí).

三、實(shí)踐操作，觀察總結(jié)，內(nèi)化能力

新課程標(biāo)準(zhǔn)要求，教師應(yīng)調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與課堂，在實(shí)驗(yàn)操作過程中，觀察總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納相關(guān)知識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)總結(jié)能力；通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以掌握并區(qū)別不同的試驗(yàn)方法，養(yǎng)成良好的思維推理習(xí)慣，切實(shí)提高學(xué)生的探究能力及創(chuàng)新能力.

例如講解“大氣壓”時(shí)，教師可以這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：學(xué)生以小組合作形式自主進(jìn)行，能培養(yǎng)學(xué)生們合作潛能.第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是“覆杯留水”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之后，很多學(xué)生以為是水把紙給粘住了.教師組織學(xué)生進(jìn)行第二個(gè)實(shí)驗(yàn)： “細(xì)管留水”，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)出確實(shí)存在大氣壓，但是部分學(xué)生學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，提出新的問題：大氣壓的方向如何.此時(shí)，教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行第三個(gè)實(shí)驗(yàn)：用小的“橡膠帽”吸引大玻璃.通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠自主觀察并總結(jié)出各個(gè)方向都存在大氣壓，而且大氣壓壓力較大.這些實(shí)驗(yàn)可以教師單獨(dú)演示，但是更應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)操作，通過邊思考邊動(dòng)手，使學(xué)生積極主動(dòng)地參與學(xué)習(xí).

所以，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，條件允許情況下，教師應(yīng)盡量將演示實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為獨(dú)立實(shí)驗(yàn)或小組合作探究實(shí)驗(yàn)，在小組自主創(chuàng)作中，能培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力、合作能力及探究能力.

很多現(xiàn)代企業(yè)要求剛畢業(yè)的學(xué)生具有較強(qiáng)的創(chuàng)新精神及創(chuàng)新能力，實(shí)驗(yàn)課設(shè)置的目的也是培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，但是如何有效利用物理實(shí)驗(yàn)達(dá)到此目的，是廣大一線物理教師一直困擾的問題.這要求教師要注意結(jié)合學(xué)生們的知識(shí)基礎(chǔ)與生活經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)意境—提出問題—實(shí)踐操作，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，真正成為學(xué)習(xí)的主人.