提升中職學(xué)生物理實驗探究能力的幾個有效途徑

摘要：激發(fā)中職生的探究意識和興趣是進行有效探究的前提，課后的動手實踐、在校的理實一體化訓(xùn)練、注重探究設(shè)計環(huán)節(jié)的落實、演示實驗轉(zhuǎn)化成探究性實驗以及學(xué)以致用思考力的養(yǎng)成，是提升學(xué)生實驗探究能力的五個有效途徑。

關(guān)鍵詞：中職；物理實驗；探究能力；有效

中職物理作為中職學(xué)校工科類專業(yè)的基礎(chǔ)課之一，是學(xué)習后續(xù)專業(yè)課程的敲門磚。訓(xùn)練和提升學(xué)生的實驗探究能力的過程，是提升學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力的過程，也是提升學(xué)生的實踐意識、動手能力和科學(xué)素養(yǎng)過程，最終達到理論與實踐相統(tǒng)一過程，為學(xué)習和掌握專業(yè)技能打下堅實的基礎(chǔ)。筆者根據(jù)自己的教學(xué)實踐，認為有效提升物理實驗探究能力有以下幾個途徑：

一、 激發(fā)探究興趣是提升探究能力的前提

激發(fā)學(xué)生的探究意愿，更要激發(fā)他們的探究興趣是教師教學(xué)和開展實驗探究活動的首要任務(wù)，對實驗操作感興趣是學(xué)生進行探究的不竭動力，為此，可以從以下三個方面著手進行：

1. 開學(xué)第一節(jié)物理課就要帶領(lǐng)學(xué)生參觀物理器材室、實驗室及眾多的專業(yè)實訓(xùn)室，讓學(xué)生領(lǐng)略實驗設(shè)備的規(guī)模，進行實驗環(huán)境的體驗，增強他們實驗意識和直觀印象。介紹專業(yè)的發(fā)展歷程，明確就業(yè)方向，充分了解自己所學(xué)專業(yè)的具體要求和就業(yè)前景。還可以讓往屆生現(xiàn)身說法，帶領(lǐng)新同學(xué)參觀實訓(xùn)成果展覽室，激勵他們努力實踐提升能力。

2. 教師在平時教學(xué)過程中及時補充一些相關(guān)的有趣的課外知識，對激發(fā)學(xué)生的探究興趣會起到潛移默化的作用。比如，在講“透鏡”這一節(jié)，可以補充介紹目前已建成的“哈勃”太空望遠鏡和在建的歐洲極大望遠鏡；在講“動量守恒定律”這一節(jié)時，可以補充介紹衛(wèi)星在軌道運行時如何進行姿態(tài)和軌道調(diào)整的，飛船在太空前進的動力來源等；再比如，在講“磁場對運動電荷的作用力”這一節(jié)時，可以補充介紹“極光”產(chǎn)生的原因及對地球環(huán)境的影響等。

3. 定期開展講座。定期舉辦相關(guān)學(xué)科前沿科技的發(fā)展動態(tài)的講座，可以讓學(xué)生對某一專題深入了解或?qū)η把乜萍嫉陌l(fā)展動態(tài)了解，激發(fā)學(xué)生的好奇心，促進科學(xué)問題探究興趣產(chǎn)生。比如，可以介紹各國在超導(dǎo)領(lǐng)域的研究及應(yīng)用，介紹中國探月工程及火星的探索最新進展，介紹中國在量子通信方面所取得的進展及前景等。

二、 有效途徑之一：鼓勵學(xué)生課后多動手實踐

1. 拆卸和組裝。筆者始終認為，探究能力的培養(yǎng)和提升主要的途徑在課外，是靠學(xué)生在課堂外的生活中一點一滴積累起來的，是一個漸進的過程。要讓學(xué)生探究能力逐步提升，最先應(yīng)該從日常的、最簡單的、身邊易得的器件進行拆卸和組裝開始。教師可以在這方面做些引導(dǎo)，比如拆卸簡單的廢電池、電燈泡開始，然后可以是小風扇、電吹風、自行車等，再后來可以拆一些更復(fù)雜的，比如機械鐘表、收音機等。特別一提的是，在拆卸機械鐘表過程中，學(xué)生可以看到許多精巧的機械結(jié)構(gòu)和物理現(xiàn)象，比如，大小不一的齒輪相互嚙合轉(zhuǎn)動，這對學(xué)生理解圓周運動的線速度及角速度是非常有幫助的；而從上緊的發(fā)條帶動齒輪轉(zhuǎn)動，學(xué)生能直觀地體會彈性勢能是如何轉(zhuǎn)化成機械動能的。拆卸不是破壞，在拆卸過程中要有適當?shù)挠涗?，能保證在拆卸后能重新組裝起來，關(guān)鍵的是強調(diào)注意安全和做好記錄。

2. 教師示范和引導(dǎo)學(xué)生進行課外小制作

教師建議有條件的學(xué)生，可以在家里（倉庫或雜物間）專門騰出一小間作為自己的動手實踐的“工作室”，3～4人組成小組共同完成教師布置的課后小實驗，也可個人獨立完成。要完成的小實驗可以先做課本上“做一做”的小實驗，如圖1，反映光的全反射的光纖是如何傳導(dǎo)光信息的，利用釣魚用的尼龍線3、紙盒2及手電筒1就可以完成“玩具光纖‘滿天星”制作；利用硬紙皮做成圓錐狀3，在錐狀頂部附近對稱地插上兩根牛奶的吸管4，配上小木棍2及細線1就可做成反沖運動演示器如圖2。

有的時候，教師為了讓學(xué)生課后能順利完成小實驗，要向?qū)嶒炇医杵鞑奶峁┙o學(xué)生，比如，教師在完成“磁場對通電直導(dǎo)線的作用力”教學(xué)后，讓學(xué)生課后完成如圖3的實驗，要向?qū)嶒炇医璩龅钠鞑挠校禾阈未盆F、可以繞水平軸轉(zhuǎn)動的鋁盤（或用電度表內(nèi)的鋁盤）、導(dǎo)電液體（水銀或氯化鈉溶液）、學(xué)生電源、塑料容器、鐵架臺等。把轉(zhuǎn)軸和導(dǎo)電液體分別接到直流電源的兩極上，讓學(xué)生記錄實驗的過程和看到的現(xiàn)象。另外，學(xué)生可以自制“水火箭”（如圖4），所用器材：1普通的飲料瓶、2水、3氣針、4橡皮塞或軟木塞、5給籃球打氣的打氣筒。了解火箭發(fā)射的基本原理，鞏固和加深了對動量守恒定律的理解，引導(dǎo)學(xué)生觀察和記錄“水火箭”發(fā)射高度與水量的關(guān)系。此外，還可以把

1換成5L的可樂瓶，5可換成高壓打氣筒重做實驗。

三、 有效途徑之二：理實一體化訓(xùn)練，提升探究能力

理實一體化教學(xué)強調(diào)理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式，學(xué)生既能學(xué)習相關(guān)知識又能動手實踐，達到學(xué)以致用的目標。中職物理是電工、電子或水電專業(yè)的基礎(chǔ)課，學(xué)校有專門的電工實訓(xùn)室，專業(yè)設(shè)備配置都是非常齊全的，能保證每位學(xué)生一個工位的需求，所以教師可以把電學(xué)部分講課地點安排在電工實訓(xùn)室，這樣每個學(xué)生都可以得到及時的訓(xùn)練。比如，用萬用表和功率表直接鞏固多個用電器串聯(lián)的分壓作用及功率分配，多個用電器并聯(lián)的分流作用及分功率與總功率的關(guān)系等，教師在教授完電流經(jīng)過用電器做功要消耗電能與什么因素有關(guān)后，可以借助實訓(xùn)室提供的電能表測定相應(yīng)的用電器模塊，探究電流做功與哪些因素有關(guān)。在上“線圈互感和自感作用”這一節(jié)時，利用實訓(xùn)室里的變壓器模型進行講解，并讓學(xué)生親自動手拆卸和組裝，極大提升了學(xué)生的動手興趣；利用日光燈組裝套件演示自感現(xiàn)象，利用鉗形電流表演示互感現(xiàn)象的應(yīng)用等。講磁場對電流的作用，除了用電動機模型演示外，可以在實訓(xùn)室現(xiàn)場拆卸實物電動機來了解它的結(jié)構(gòu)及工作原理。又比如：在上“交流電”這一章，就涉及電阻、電容、電感對交流電的影響，而電子實訓(xùn)室就有這樣的實驗?zāi)K，把不同頻率的交流電導(dǎo)入模塊，再利用示波器觀察輸出波形的相位特征，就非常直觀地顯示這三種元件對交流電的不同阻礙作用。在講解常用的電容器時，可以用實訓(xùn)室電容模塊板展示各種類型的電容，拆卸觀察電容內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，而涉及的基本邏輯門電路同樣有相應(yīng)的組合模塊進行相關(guān)實驗的演示，變抽象的內(nèi)容為直觀的演示。endprint

四、 有效途徑之三：注重實驗探究的設(shè)計環(huán)節(jié)是提升探究能力的有效途徑

中職生對實驗探究的設(shè)計環(huán)節(jié)在初中時已經(jīng)有所了解，但由于多方面的原因，在很多時候特別是在實驗探究的設(shè)計環(huán)節(jié)往往重視不夠，要么流于形式，要么老師越俎代庖，真正讓學(xué)生進行實驗的自主設(shè)計是很少的。而在中職學(xué)校實踐課的時間是充裕的，完全可以讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案，雖然不是每個探究實驗都能自主探究，但我們可以選取適合學(xué)生自己進行實驗探究方案的實驗讓學(xué)生自己設(shè)計，在實踐中有兩種方案比較可行：一種方案是給出實驗原理由學(xué)生自己設(shè)計實驗方案，比如，在探究“感應(yīng)電流方向的研究”，它的實驗原理很簡單：穿過閉合線圈的磁通量的變化，將引起感應(yīng)電流方向的變化。學(xué)生根據(jù)此原理要考慮用到哪些器材和實施探究的實驗步驟，以及如何記錄數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，最后得出什么結(jié)論等，大部分學(xué)生能很好地選取器材，并完成了探究活動，雖然結(jié)論不一定很完善。另一種方案是給定實驗原器材由學(xué)生自己找尋實驗原理和實驗方案，比如，在探究“測電源電動勢和內(nèi)阻”，每個實驗小組預(yù)先分到的器材有：兩節(jié)干電池、一只電壓表、一只電流表、一個電阻箱、一個滑線變阻器。至于用何種方法或原理來測干電池電動勢和內(nèi)阻，將由各小組自己決定，如何實施探究的實驗步驟，也由學(xué)生自行設(shè)計完成。

雖然兩種方案都有一定的難度，但能調(diào)動學(xué)生參與的熱情，各小組成員充分進行交流、討論，顯現(xiàn)出很好的團隊協(xié)作精神，激發(fā)他們探究積極性，對提升他們的探究能力是很有幫助的。

五、 有效途徑之四：把課內(nèi)的演示實驗變?yōu)樘骄啃缘膶W(xué)生實驗

在物理教學(xué)的過程中，有許多簡單易操作的演示實驗，傳統(tǒng)做法大部分都由老師演示和講解，如果把這些實驗交由學(xué)生自己進行演示和講解，會帶來不一樣的教學(xué)效果。有的演示實驗還可以變成學(xué)生的探究活動，比如：當用平拋豎落儀演示平拋運動與自由落體的關(guān)系時，可用照相機（或手機）的連拍功能同時拍下兩個小球運動的軌跡，然后把拍攝的照片交由學(xué)生自己比較分析，得出“平拋運動在豎直方向做自由落體運動”的結(jié)論。又比如：揭示磁場對運動電荷影響的演示實驗，實驗中要用到感應(yīng)圈產(chǎn)生高壓加到陰極射線管上，以往出于安全的考慮，通常由老師演示實驗過程，然后得出結(jié)論。若改該實驗為學(xué)生自己的探究過程，具體分為兩個步驟進行探究，探究一：把電子感應(yīng)圈產(chǎn)生的直流高壓加到陰極射線管，觀察和描述顯示出電子束前進的熒光徑跡；探究二：再用蹄形磁鐵從不同方向靠近，電子束發(fā)生偏折，讓學(xué)生自己總結(jié)磁場對電子束形成電流的影響作用。把演示變?yōu)樘骄啃詫嶒?，能充分調(diào)動學(xué)生的參與熱情，活躍課堂的教學(xué)氣氛，教學(xué)效果也就顯現(xiàn)出來了。

很多時候教師在課堂上的演示實驗，僅僅是部分學(xué)生看清楚、看明白掌握了，而且在課上也不可能讓太多學(xué)生上臺實驗，有興趣的學(xué)生想做沒法做，所以我的做法是把實驗器材留在班級里，并委派一位負責任的學(xué)生保管即可，這樣就可以讓想做的學(xué)生在課后都能親自動手完成。在我上完磁場對電流的作用這一節(jié)，課后學(xué)生就自己探究了感應(yīng)圈產(chǎn)生的高壓能擊穿幾張紙，并且還探究了高壓放電與距離的關(guān)系，課后學(xué)生的自我探究極大提升了他們的探究熱情。

六、 有效途徑之五：訓(xùn)練學(xué)生的思考能力達到學(xué)以致用的目的

要循序漸進地引導(dǎo)學(xué)生做生活的有心人，學(xué)會觀察和思考，進而把生活現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為恰當?shù)奈锢砟Ｐ蛠硖骄俊１热绻珗@里的旋轉(zhuǎn)飛椅，要分析它做圓周運動向心力的來源時，可以把它轉(zhuǎn)化成物體做圓錐擺運動，通過對圓錐擺模型的受力分析，可知飛椅的重力和繩拉力的合力，提供了旋轉(zhuǎn)飛椅所需的向心力。還有我們經(jīng)?？吹浇诌厵淮袄铩坝绖拥那锴[”，若把它轉(zhuǎn)化成磁體與通電線圈相互作用的模型，就知道，它是不能“永動的”，是通電線圈產(chǎn)生磁場與磁體磁場相互作用的結(jié)果，是要消耗電能的。我們還要訓(xùn)練學(xué)生把所學(xué)的物理知識用于解釋生活現(xiàn)象，比如，用空氣中水蒸氣的液化現(xiàn)象來解釋夏天空調(diào)室外機為何會一直滴水，這些水是哪里來的呢？用學(xué)過流速與壓強的關(guān)系解釋人為什么不能站在高速行駛的動車附近？利用光波的偏振性做成的偏振片有哪些方面的應(yīng)用？還有利用學(xué)過的光電效應(yīng)解釋數(shù)碼照相機和攝像機是如何把光信號轉(zhuǎn)化成電信號的？要提升學(xué)生的探究能力，很重要的一點就是要提升學(xué)生的思維能力，這一方面要經(jīng)常訓(xùn)練學(xué)生能夠把生活現(xiàn)象物理（模型）化地進行分析；另一方面要學(xué)會用所學(xué)的物理知識解釋生活中的物理現(xiàn)象。

實踐出真知，只有學(xué)生勤于實踐、勇于實踐、大膽探索，才能不斷提升自己的探究水平，才能逐步培養(yǎng)起探究意識和創(chuàng)新意識。學(xué)校、家庭和社會要營造崇尚科學(xué)探究的氛圍，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，積極進取和探索，才能真正提升中職學(xué)生的物理實驗探究能力。

作者簡介：毛德賢，福建省三明市，福建省尤溪職業(yè)中專學(xué)校。endprint