山區(qū)中學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與對策研究

李興泉 陳多霞

【摘要】從山區(qū)農(nóng)村中學(xué)就培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)入手，從探究性實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)思想、主要環(huán)節(jié)、注重探究性實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)入、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)等方面，對初中探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)策略做了詳實(shí)的探討。

【關(guān)鍵詞】物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)思想主要環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)策略物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，初中物理探究性實(shí)驗(yàn)的重大突破促進(jìn)物理學(xué)科的飛速發(fā)展。但是，許多農(nóng)村地區(qū)特別是山區(qū)農(nóng)村中學(xué)由于長期受到實(shí)驗(yàn)條件的限制和一些教師專業(yè)不對口等因素的影響，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)還有待于進(jìn)一步的提高。為此，我們廣大的山區(qū)一線教師更應(yīng)該探索科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，使學(xué)生在一些探究性實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐中能逐步了解和掌握這種方法。

一、物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)思想

物理探究性教學(xué)的設(shè)計(jì)首先要足夠“新穎”。正是這種“新穎”的刺激，才能激起學(xué)生對問題探究的興趣和欲望。但是，這種“新穎”既不能有太強(qiáng)的刺激，過強(qiáng)的刺激超過主體的認(rèn)知結(jié)構(gòu)水平，不能接受；也不能有太弱的刺激，這樣起不到刺激認(rèn)知結(jié)構(gòu)上的不平衡。因此，我認(rèn)為山區(qū)中學(xué)物理探究式教學(xué)的指導(dǎo)思想應(yīng)該是“新穎、適度”。

二、物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要環(huán)節(jié)

2011版《九年制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出，科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式之一。科學(xué)探究的形式是多種多樣的，其主要環(huán)節(jié)有：提出問題，猜想與假設(shè)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)，分析與論證，交流與評(píng)估。盡管科學(xué)探究沒有固定的程序，但相對而言仍有一般的程序可循。而這個(gè)一般的程序是學(xué)生做探究的必要知識(shí)，也是完成探究的基本環(huán)節(jié)。由于我們大山深處的學(xué)生見識(shí)少，思路窄，學(xué)習(xí)常常都比較被動(dòng)，見到探究性實(shí)驗(yàn)，覺得無從下手。因此，教師在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以給學(xué)生提供一些必要的“任務(wù)單”讓學(xué)生學(xué)習(xí)探究。在探究性教學(xué)中，教師與學(xué)生的思維活動(dòng)應(yīng)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，雙向互動(dòng)為原則。努力改變傳統(tǒng)的“學(xué)生被老師牽著走”的做法，教師要充分相信每個(gè)學(xué)生都有探索學(xué)習(xí)的潛能，激勵(lì)學(xué)生探索學(xué)習(xí)，教師要尊重學(xué)生，建立師生間、生生間的密切合作關(guān)系，讓學(xué)生能夠進(jìn)行充分的溝通與合作。

三、物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)策略

（一）注重導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生求知的好奇心

教育家蘇霍姆林斯基說“如果教師不想方設(shè)法使學(xué)生進(jìn)入情緒高漲和潛力振奮的內(nèi)心狀態(tài)就急于傳授知識(shí)，這種知識(shí)只能使人產(chǎn)生冷漠的態(tài)度，而不動(dòng)感情的腦力勞動(dòng)則會(huì)帶來疲倦。由此可見，教師應(yīng)給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一種探究的氣氛，一種探究的情景，引發(fā)學(xué)生好奇心是激發(fā)學(xué)生積極性和培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力的有效方法和手段。例如，在《密度》一節(jié)的教學(xué)中，我充分利用在前一節(jié)課中學(xué)生已有知識(shí)“密度=質(zhì)量/體積”引導(dǎo)學(xué)生分析，要搞清楚質(zhì)量與體積的關(guān)系，必須弄清楚控制變量法，教師可以啟發(fā)和引導(dǎo)：（1）物體的質(zhì)量和體積之間存在著什么樣的關(guān)系？（2）同種物體，質(zhì)量相同，體積呢？（3）同種物質(zhì)，體積相同，質(zhì)量呢？（4）不同物體，質(zhì)量相同，體積呢？（5）不同物體，體積相同，質(zhì)量呢？（6）同種物質(zhì)組成的不同物體，質(zhì)量和體積的比值是否相同和相近呢？（7）不同物質(zhì)組成的物體，其質(zhì)量和體積的比值是否相同？

實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)入方式必須注意教師的提問和學(xué)生自己的探究要“新穎、適度”，要能刺激學(xué)生心理產(chǎn)生疑問，這樣才能形成科學(xué)的課堂探究氛圍。

（二）注重實(shí)驗(yàn)的安全設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)

對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)安全改進(jìn)已成為當(dāng)前物理教學(xué)的共識(shí)，尤其山區(qū)中學(xué)，實(shí)驗(yàn)器材短缺，學(xué)生安全意識(shí)差，有些實(shí)驗(yàn)必須教師進(jìn)行改進(jìn)才能完成。

例如，初中物理教材中有一個(gè)氣體對外做功內(nèi)能減小的實(shí)驗(yàn)：往燒瓶中加入少量的酒精，輕輕搖晃，使酒精汽化，將瓶口用帶著橡皮管的塞子塞緊，用打氣筒通過橡皮管向燒瓶中打氣。當(dāng)瓶內(nèi)氣體將塞子頂出時(shí)，伴隨著“嘭”的一聲響，瓶內(nèi)彌漫著白霧。此時(shí)，用手觸摸燒瓶壁會(huì)感到很涼，原因是瓶內(nèi)氣體將瓶塞頂出時(shí)對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，從而造成酒精蒸汽液化形成白霧。此實(shí)驗(yàn)非常生動(dòng)，實(shí)驗(yàn)中塞子塞得越緊，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象越明顯。但是，用燒瓶做實(shí)驗(yàn)，有燒瓶會(huì)炸裂而造成危險(xiǎn)的擔(dān)憂。進(jìn)行簡單的改進(jìn)，就可以消除后顧之憂。用裝飲料的塑料瓶代替燒瓶即可，可以大膽地將橡皮塞塞得很緊，使實(shí)驗(yàn)的效果更為明顯。

（三）設(shè)計(jì)開放性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維

開放式實(shí)驗(yàn)就是指為達(dá)到統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，讓學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)器材，依據(jù)不同實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)出不同的實(shí)驗(yàn)方案，從而極大的培養(yǎng)學(xué)生的思維發(fā)散性和創(chuàng)造性。如人教版八年級(jí)《音調(diào)的高低與物體振動(dòng)頻率的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)：教材中給出的“紙片過木梳、橡皮筋的振動(dòng)”目的是讓學(xué)生感受音調(diào)的高低與頻率的關(guān)系，但是由于兩實(shí)驗(yàn)的響度小，能夠聽清楚的學(xué)生少，效果不明顯。我是這樣做的，準(zhǔn)備15～20cm的鋼鋸條，并布置學(xué)生也準(zhǔn)備（這在農(nóng)村是很容易找到的），一端伸出桌面，一端按于桌面上，撥動(dòng)鋼鋸條的自由端并逐漸改變伸出桌面的長度來研究音調(diào)于頻率的關(guān)系，效果明顯。

（四）設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生思維的遷移能力

課本上有很多探究性實(shí)驗(yàn)在山區(qū)中學(xué)沒有現(xiàn)成的儀器配備，若不做，則學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)，很難對學(xué)生講清楚，且內(nèi)容顯得枯草無味，為此，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)一些新的實(shí)驗(yàn)情景，培養(yǎng)學(xué)生把所學(xué)知識(shí)遷移應(yīng)用于新的實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力。

例如，初中物理《摩擦力》一節(jié)的教學(xué)中，摩擦力的方向是一個(gè)極難講清楚的難點(diǎn)，教師在課堂上費(fèi)盡口舌也難令學(xué)生滿意。我啟發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：先拿一塊毛巾把它緊鋪在木板上，目的是讓接觸面粗糙，再取一塊海綿，把它放于毛巾面上做一滑動(dòng)。由于海綿的滑向很容易的就觀察到海綿受到滑動(dòng)摩擦力的方向。再取一塊海綿，用兩塊海綿還可以做相對運(yùn)動(dòng)時(shí)各自所受滑動(dòng)摩擦力的方向。通過簡單的實(shí)驗(yàn)，不僅使學(xué)生輕易的突破了難點(diǎn)，而且使思維的遷移性得到很好的發(fā)揮。

（五）設(shè)計(jì)科學(xué)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性

首先，必須保證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不出現(xiàn)科學(xué)性錯(cuò)誤；其次，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要具有物理學(xué)的思想和方法。因此，在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的科學(xué)設(shè)計(jì)。不僅要考慮實(shí)驗(yàn)的原理，而且要考慮實(shí)驗(yàn)過程的邏輯性和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性，還要看實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性，以培養(yǎng)學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

例如，串聯(lián)電路總電阻與分電阻的大小關(guān)系。

提出問題：兩個(gè)電阻串聯(lián)后，總電阻跟兩個(gè)分電阻的大小關(guān)系如何？

猜想與假設(shè)：兩個(gè)電阻串聯(lián)后，總電阻可能大于兩個(gè)分電阻，因?yàn)閮蓚€(gè)導(dǎo)體串聯(lián)后，相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的長度，導(dǎo)體的長度越長電阻越大。

檢驗(yàn)假設(shè)，得出結(jié)論：從理論推導(dǎo)中可得出猜想與假設(shè)的正確性。

然后根據(jù)假設(shè)和猜想，利用物理實(shí)驗(yàn)，在真實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)論的比較、類比、歸納和演繹推理等得出物理規(guī)律，還要進(jìn)行理論與實(shí)驗(yàn)的比較，分析誤差產(chǎn)生的原因。類似的還有對牛頓第一定律的研究等。

總之，探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅要模擬科學(xué)探究之“形”，更要滲透科學(xué)探究之“神”。學(xué)生的探究活動(dòng)并非都是一帆風(fēng)順的，這就需要教師當(dāng)好組織者、引導(dǎo)者、合作者和課程的開發(fā)者，為學(xué)生提供更多發(fā)現(xiàn)和發(fā)展的機(jī)會(huì)。

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