山區(qū)中學(xué)物理探究性實驗教學(xué)的設(shè)計與對策研究

◆李興泉 陳多霞

(甘肅省古浪縣古豐初級中學(xué))

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，初中物理探究性實驗的重大突破促進(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)由于長期受到實驗條件的限制和一些教師專業(yè)不對口等因素的影響，學(xué)生的實驗技能和實驗素養(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)的實驗方法，使學(xué)生在一些探究性實驗與實踐中能逐步了解和掌握這種方法。

一、物理探究性實驗教學(xué)的指導(dǎo)思想

物理探究性教學(xué)的設(shè)計首先要足夠“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、物理探究性實驗教學(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)行實驗與收集數(shù)據(jù)，分析與論證，交流與評估。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。而這個一般的程序是學(xué)生做探究的必要知識，也是完成探究的基本環(huán)節(jié)。由于我們大山深處的學(xué)生見識少，思路窄，學(xué)習(xí)常常都比較被動，見到探究性實驗，覺得無從下手。因此，教師在探究性實驗教學(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)生的思維活動應(yīng)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，雙向互動為原則。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學(xué)生都有探索學(xué)習(xí)的潛能，激勵學(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、物理探究實驗教學(xué)設(shè)計策略

(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，這種知識只能使人產(chǎn)生冷漠的態(tài)度，而不動感情的腦力勞動則會帶來疲倦。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“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？

實驗的導(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)注重實驗的安全設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識

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

例如，初中物理教材中有一個氣體對外做功內(nèi)能減小的實驗：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，伴隨著“嘭”的一聲響，瓶內(nèi)彌漫著白霧。此時，用手觸摸燒瓶壁會感到很涼，原因是瓶內(nèi)氣體將瓶塞頂出時對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，從而造成酒精蒸汽液化形成白霧。此實驗非常生動，實驗中塞子塞得越緊，實驗現(xiàn)象越明顯。但是，用燒瓶做實驗，有燒瓶會炸裂而造成危險的擔(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，使實驗的效果更為明顯。

(三)設(shè)計開放性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維

開放式實驗就是指為達(dá)到統(tǒng)一實驗?zāi)康?，讓學(xué)生自主選擇實驗器材，依據(jù)不同實驗原理設(shè)計出不同的實驗方案，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《音調(diào)的高低與物體振動頻率的關(guān)系》實驗的改進(jìn)：教材中給出的“紙片過木梳、橡皮筋的振動”目的是讓學(xué)生感受音調(diào)的高低與頻率的關(guān)系，但是由于兩實驗的響度小，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)計創(chuàng)新性實驗，培養(yǎng)學(xué)生思維的遷移能力

課本上有很多探究性實驗在山區(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，很難對學(xué)生講清楚，且內(nèi)容顯得枯草無味，為此，教師要創(chuàng)設(shè)一些新的實驗情景，培養(yǎng)學(xué)生把所學(xué)知識遷移應(yīng)用于新的實驗的創(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極難講清楚的難點，教師在課堂上費盡口舌也難令學(xué)生滿意。我啟發(fā)學(xué)生設(shè)計這樣一個實驗：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。由于海綿的滑向很容易的就觀察到海綿受到滑動摩擦力的方向。再取一塊海綿，用兩塊海綿還可以做相對運動時各自所受滑動摩擦力的方向。通過簡單的實驗，不僅使學(xué)生輕易的突破了難點，而且使思維的遷移性得到很好的發(fā)揮。

(五)設(shè)計科學(xué)性實驗，培養(yǎng)學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性

首先，必須保證實驗設(shè)計不出現(xiàn)科學(xué)性錯誤；其次，實驗設(shè)計要具有物理學(xué)的思想和方法。因此，在探究性實驗教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生對實驗方案進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的科學(xué)設(shè)計。不僅要考慮實驗的原理，而且要考慮實驗過程的邏輯性和實驗數(shù)據(jù)的精確性，還要看實驗結(jié)果的合理性，以培養(yǎng)學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性和實事求是的科學(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：兩個電阻串聯(lián)后，總電阻跟兩個分電阻的大小關(guān)系如何？

猜想與假設(shè)：兩個電阻串聯(lián)后，總電阻可能大于兩個分電阻，因為兩個導(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，利用物理實驗，在真實可行的實驗基礎(chǔ)上，通過對實驗結(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)行理論與實驗的比較，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，探究性實驗教學(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。