基于科學探究的物理實驗教學實施策略

丁志強

摘 要：基于新課標對科學探究的教學要求，結合物理實驗教學的特點與現(xiàn)狀，就若干實驗教學案例在教學設計、教學內(nèi)容等方面開展研究，提出一些教學策略，以期為實驗教學提供一些有益參考。

關鍵詞：科學探究;實驗教學;策略

《義務教育物理課程標準（2011年版）》指出：“科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方式之一。”而實驗教學是引導學生構建物理知識、形成物理概念及規(guī)律的重要途徑，也是科學探究的重要載體。傳統(tǒng)實驗教學中，多數(shù)教師會依據(jù)因篇幅有限而簡化的教材設計開展教學，無形中削弱了實驗教學理應體現(xiàn)的探究價值。為此，筆者通過蘇科版初中物理若干實驗教學的案例研究，探尋實驗教學與科學探究的內(nèi)在關聯(lián)與外在表現(xiàn)，總結些許有助于提高實驗教學實效的策略與方法。

一、借助實驗巧設情境，激發(fā)探究的興趣點

案例一：“杠桿平衡條件”教學引入

在用杠桿探究“平衡條件”之前，筆者展示了“蠟燭蹺蹺板”這個實驗。如圖1所示，將蠟燭的兩邊先后點燃，蠟燭就會像蹺蹺板一樣開始上下擺動。因為這個實驗的趣味性很強，而且又有別于日常生活中的蹺蹺板，學生就會想：“為什么蠟燭能自動完成上下擺動？”緊接著，筆者引導學生開展對“蠟燭的燃燒對兩邊的力與力臂的影響”這一問題開展討論，為后續(xù)猜想影響杠桿平衡條件的因素打好基礎。

圖1：蠟燭蹺蹺板 ? ?圖2：“浮袋”實驗演示圖

案例二：“浮力”教學引入

在開展浮力教學之前，筆者演示了一個“浮袋”實驗。如圖2所示，點燃酒精燈并對準垃圾袋的袋口加熱，垃圾袋會不斷膨脹，過一段時間后松手，垃圾袋就能自行向上飄到空中。實驗結束后，筆者引導學生分別對“在對垃圾袋內(nèi)部加熱時，垃圾袋發(fā)生了怎樣的變化？”和“垃圾袋能漂到空中的原因是什么？”這兩個問題進行探討，從而讓學生了解空氣能產(chǎn)生浮力。

實施策略：德國著名的民主教育家第斯多惠說過“教育的藝術不在于傳授的本領，而在于激勵、喚醒和鼓舞?！币虼耍柚恍┮庀氩坏降娜の秾嶒?，不只是借助趣味抓住學生眼球，更重要的是，通過展示給學生實驗本身的真實情境，引導學生關注現(xiàn)象背后的物理問題以及對問題的思考，從而讓實驗真正為課堂的探究性教學打開一條有效通道，這是一項切實有效且富有意義的教學措施。

二、完善實驗教學過程，體現(xiàn)探究的實效性

案例三：“探究凸透鏡成像規(guī)律”教學過程

在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗教學中，大多數(shù)教師常用的方法是，讓學生先改變蠟燭或光屏到凸透鏡的距離，直到在光屏上呈現(xiàn)最清晰的像，然后記錄像的性質(zhì)、物距、像距，并將物距、像距與焦距進行比較得出成像規(guī)律。由于實驗設計過于籠統(tǒng)，往往會導致學生在實驗過程中耗費大量時間，甚至出現(xiàn)錯誤操作的情況，這是非常低效的實驗教學。

因此，筆者對上述實驗設計做了三個方面的改進，一是用發(fā)光二極管“F”代替蠟燭作為物體，讓學生將它放在凸透鏡的兩倍焦距處，在凸透鏡另一側(cè)移動光屏找到一個與物體等大的像。二是明確讓學生將物體分別放在兩倍焦距以外、一倍焦距和兩倍焦距以內(nèi)的某一位置，然后通過移動光屏找到最清晰的像。以上兩個改進設計中既有“規(guī)定動作”又有“自選動作”，通過實踐操作，不僅能讓學生較為容易的掌握實驗操作要領和方法，而且能有效培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。

案例四：“伏安法測電阻”教學過程

基于教材內(nèi)容，筆者主要設計了以下三個教學過程：一是測定值電阻的阻值，引導學生根據(jù)實驗原理選擇實驗器材，設計并修正實驗電路和數(shù)據(jù)記錄表格，強調(diào)實驗操作的規(guī)范性，目的是讓學生掌握伏安法測電阻的基本方法。二是測小燈泡燈絲電阻的阻值，在鞏固伏安法應用的基礎上，引導學生重點探究燈絲阻值差異較大的原因，通過學生用手摸小燈泡外壁親身體驗燈絲的溫度變化，引導學生辨析燈絲阻值與其溫度的關系，讓學生真正理解測小燈泡燈絲阻值實質(zhì)上是在測量它在不同工作狀態(tài)時的阻值。

實施策略：如果將物理教學置于教育哲學的高度，并加以理性的過濾，那最后留下來的，大概只是“關注過程，優(yōu)化過程”這幾個字了，這正是教好物理的關鍵之所在[1]。讓學生親歷完整的實驗過程，重蹈關鍵性知識的發(fā)生過程，這是科學探究在實驗教學中的重要體現(xiàn)。

三、拓展實驗教學內(nèi)容，挖掘探究的潛在價值

案例五：“光的色散”教學內(nèi)容

為了讓學生能深刻理解白光是由多種色光混合而成的，筆者在學生完成教材設置的分解白光實驗之后，通過拓展教學內(nèi)容，引導學生對白光的色散現(xiàn)象開展了更為深入的探究性教學，教學過程如下：

師：實驗證明，白光可以被分解成多種色光。那么，這些被分解出來的色光是否能被混合成白光？

生：能。

師：我們可以通過什么方式去證明？

生：做實驗。

師：好的，只不過通過實驗證明還得添加一個什么器材？（當學生回答有困難時，可以提示學生用逆向思維去思考問題）

生：還需要一塊三棱鏡。

師：對，那這塊三棱鏡應該被放在哪里？

生：放在原來的三棱鏡和光屏之間。

師：很好，那就請大家先在虛線框中畫出第二塊三棱鏡的位置圖，也就是畫出三棱鏡的頂角和底邊位置，然后經(jīng)組內(nèi)討論確定可行的實驗方案，最后按方案開展實驗進行論證。

（學生分組討論與實驗）

在學生原有知識儲備與思維能力的基礎上，通過進一步完善與拓展教材實驗設計，引導學生開展更為深入的探究性學習，不僅有助于學生構建更為系統(tǒng)的知識結構，而且有助于培養(yǎng)學生的探究意識與能力。

案例六：“特殊方法測電阻”教學內(nèi)容

在學生應用伏安法完成小阻值（10Ω）定值電阻和小燈泡電阻的測量實驗之后，筆者又增加了讓學生測大阻值（100Ω）定值電阻的實驗教學，這是一項極具探究價值的教學內(nèi)容。在應用伏安法測該電阻過程中，學生會發(fā)現(xiàn)因電流表示數(shù)很小而導致讀數(shù)不準確的問題，筆者通過引導學生首先分析電流過小的原因，然后分別圍繞改進實驗器材和實驗方案開展探討，找到解決問題的方法，最后通過實驗完成測量任務。以上的拓展性教學，不僅能說明伏安法不是萬能的，它是有適用條件的，而且能培養(yǎng)學生的辯證性和發(fā)散性思維，滿足學生的個性化發(fā)展需求。

實施策略：實驗教學不能一味的讓學生按照教材設計重復實驗操作或是再現(xiàn)實驗現(xiàn)象[2]。為此，教師應基于教材設計，在恰當?shù)臅r機嵌入特定的教學情境，通過讓學生經(jīng)歷科學探究、開展深度學習，從而凸顯實驗教學服務科學探究的重要價值和積極意義。

基于科學探究的實驗教學為學生形成探究意識、提升探究能力、建立科學思維構建了一條有效途徑。驚喜有趣的實驗設計、步步推進的實驗內(nèi)容、勾連有序的實驗環(huán)節(jié)體現(xiàn)了物理學的探究之趣、科學之美，這為物理實驗教學指明了前進的方向。

參考文獻：

[1]吳加澍.對物理教學的哲學思考[J].課程？教材？教法，2005（7）：64-69.

[2]江山.實驗探究：培養(yǎng)物理學科核心素養(yǎng)的有效途徑[J].中學物理教學參考，2015（23）：2-5.