問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式探究

摘?要：在新課程背景下，實踐探究構(gòu)建了問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式，流程設(shè)計：探究原理—操作實驗—處理數(shù)據(jù)—分析誤差—拓展延伸，教學(xué)案例進一步說明了具體的操作流程。實踐研究表明，該實驗課教學(xué)模式充分體現(xiàn)了教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)理念，以問題為線索，引導(dǎo)學(xué)生積極參與實驗課堂教學(xué)，具有較強的可操作性，能明顯提高課堂教學(xué)效率，提高物理成績，培養(yǎng)學(xué)生能力。

關(guān)鍵詞：問題引導(dǎo);物理實驗;教學(xué)模式;實踐探究

一、 研究背景

2010年甘肅省高中進入新課程改革，2012年全省全面推行。教育主管部門讓教師通過各種渠道培訓(xùn)學(xué)習(xí)，使教師的教學(xué)理念發(fā)生轉(zhuǎn)變，明確新課程課堂教學(xué)的主旋律是營造一個民主、和諧、自由、發(fā)展的教學(xué)環(huán)境;新課程提倡自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式（主要包括：①自主學(xué)習(xí);②小組合作學(xué)習(xí);③探究學(xué)習(xí)。）;新課程在教學(xué)行為和學(xué)習(xí)方式上，教師的教學(xué)行為強調(diào)幫助、引導(dǎo);學(xué)生的學(xué)習(xí)方式倡導(dǎo)以弘揚人的主體性、能動性、獨立性為宗旨的自主學(xué)習(xí)。2017年出版了新的高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，課程目標(biāo)要求提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，其中在過程與方法方面，要求重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、自主學(xué)習(xí)能力、實踐能力及解決問題的能力，這就要求在高中物理教學(xué)中要重視物理實驗和科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。

筆者所在中學(xué)教研室，在教育主管部門提出的“3+X”高效課堂教學(xué)模式基礎(chǔ)上，提出了“新授課”“復(fù)習(xí)課”“試卷講評課”三課型結(jié)構(gòu)，并在全校嘗試。不同學(xué)科用同樣的模式，出現(xiàn)了死搬硬套的現(xiàn)象，教學(xué)效果不佳。而物理實驗課，師生都比較輕視。具體表現(xiàn)是學(xué)校沒有提出一定的結(jié)構(gòu)模式，教研活動沒有教師選擇學(xué)生實驗課上公開課;學(xué)生視實驗課為玩鬧課，只有個別學(xué)生動手操作，更談不上正確處理實驗數(shù)據(jù)，進行誤差分析等，最后抄寫一份實驗報告完事。因此，在新課程背景下，實踐研究如何引導(dǎo)學(xué)生積極參與到實驗課堂教學(xué)中，提高學(xué)生的動手操作能力，數(shù)據(jù)處理能力和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維能力尤為必要。

二、 研究過程

（一）問卷調(diào)查

為了具體了解新課標(biāo)下高中物理實驗課堂教學(xué)實施情況，筆者在2020年6月對所在學(xué)校高二年級200多名學(xué)生進行了問卷調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容涉及學(xué)生對物理實驗課的興趣;課堂上學(xué)生的參與情況、教學(xué)效果;學(xué)生喜歡怎樣的物理實驗課;學(xué)生對物理實驗課的意見和建議四個方面。調(diào)查結(jié)論：一是盡管有80%學(xué)生喜歡上物理實驗課，但僅有20%的學(xué)生基本掌握實驗原理，真正進行了實驗操作，數(shù)據(jù)處理;二是65%的學(xué)生實驗課的目標(biāo)就是完成實驗報告，考試復(fù)習(xí)是識記原理、步驟和數(shù)據(jù)處理方法;三是學(xué)生希望教師在實驗課上關(guān)注差生，教學(xué)中要注意分層教學(xué)，通過問題引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)。因此認(rèn)識到目前的物理實驗課堂教學(xué)學(xué)生參與度不夠，教學(xué)效果差，更達不到新課標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生實驗探究能力的要求。

為此筆者總結(jié)多年的教學(xué)經(jīng)驗，構(gòu)建了新課程背景下，體現(xiàn)教為主導(dǎo)、學(xué)為主體的“問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式”進行實踐研究。

（二）構(gòu)建問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式

問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式流程設(shè)計：探究原理—操作實驗—處理數(shù)據(jù)—分析誤差—拓展延伸。具體操作如下：

1. 問題引導(dǎo)，探究原理

物理教材中每一個學(xué)生物理實驗都具有明確的實驗?zāi)康模鴮嶒灥脑砀墙虒W(xué)的核心，所以實驗教學(xué)中最要緊的是讓學(xué)生理解并明確實驗原理。實驗原理弄清楚了，就好比牽住了牛鼻子，意味著該實驗的設(shè)計思路有了，然后需要選擇什么樣的器材，如何進行實驗操作，怎樣記錄實驗數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)也就水到渠成了。而探究實驗原理先要讓學(xué)生明確實驗?zāi)康模缓笸ㄟ^問題引導(dǎo)讓學(xué)生理解并明確實驗原理。

2. 巡查指導(dǎo)，操作實驗

學(xué)生理解了實驗原理，就會選擇實驗器材，反之，通過器材的選擇，可以檢測學(xué)生對實驗原理是否理解。因此學(xué)生操作實驗前，先讓學(xué)生選擇器材，教師訂正，并對一些新器材或?qū)W(xué)生而言較難使用的器材做一說明;然后呈現(xiàn)實驗步驟，讓學(xué)生操作實驗。教師巡查各小組的實驗操作，有意識地引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好習(xí)慣并嚴(yán)格規(guī)范實驗要求。在這個環(huán)節(jié)，一定讓學(xué)親身經(jīng)歷實驗操作過程，加深印象，進一步理解實驗原理，掌握儀器的使用，切記教師代替操作。

3. 提示方法，處理數(shù)據(jù)

高中物理學(xué)生實驗數(shù)據(jù)處理方法主要有直接比較法，平均法、描跡法和圖像法。其中圖像法是數(shù)據(jù)處理最常用的重要方法，其優(yōu)點一是作圖可以舍掉一些偶然誤差較大的測量值，因此求得值的偶然誤差較小，二是可以形象直觀地看出兩個物理量之間的關(guān)系。運用圖像法處理數(shù)據(jù)要教會學(xué)生記錄數(shù)據(jù)、列表、描點、作圖的方法。

4. 歸納結(jié)論，分析誤差

物理實驗的結(jié)論分析包括得出實驗結(jié)論和誤差分析。驗證性實驗表述結(jié)論時，一般在結(jié)論前加上在誤差范圍內(nèi)，探究性實驗結(jié)論直接表述。分析實驗誤差一是分析實驗原理造成的系統(tǒng)誤差，二是分析實驗操作測得數(shù)據(jù)造成的偶然誤差。

5. 改進實驗，拓展延伸

分析近幾年的高考實驗試題可以看出，實驗命題或者是直接考查基礎(chǔ)實驗或者是對基礎(chǔ)實驗的改進或創(chuàng)新。因此可以通過布置儀器的改進，類似實驗原理的設(shè)計，數(shù)據(jù)的不同處理方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和推理能力。

（三）問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式實踐

筆者運用構(gòu)建的“問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式”在所帶高一年級三個班多次進行教學(xué)實踐，取得了比較好的教學(xué)效果。下面是筆者在教研組內(nèi)，采用構(gòu)建的問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式上的一節(jié)實驗課案例。

問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)設(shè)計案例

【教學(xué)內(nèi)容】

《探究功與物體速度變化的關(guān)系》

【教學(xué)重難點】

1. 探究功與物體速度變化的關(guān)系的實驗原理;

2. 打點計時器的使用，運用紙帶求瞬時速度;

3. 用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)。

【教學(xué)流程設(shè)計】

（一）引入

播放運動員發(fā)任意球和雪崩的視頻，思考其中物體能量的轉(zhuǎn)化和做功過程。

（二）呈現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)

1. 熟練掌握打點計時器的使用、運用紙帶求瞬時速度和恒力做功的計算;

2. 學(xué)習(xí)用圖像法處理實驗數(shù)據(jù);

3. 通過實驗操作提高動手能力。

（三）探究實驗原理

1. 教師引導(dǎo)

2. 學(xué)生設(shè)計方案

分組設(shè)置物理情景，使物體在恒力的作用下由靜止開始運動。說明計算力對物體做的功W和小車獲得的速度v的計算方法。

3. 選擇方案并明確原理

根據(jù)已有的實驗器材，選擇恒力作用下小車在木板上運動，探究小車功與速度的關(guān)系。

（1）測量牽引力對小車做的功W

問題1：在木板上運動時會受到阻力，可以采用什么方法進行補償？

問題2：在什么情況下，可以近似用重物的重量G代表小車受到牽引力F？

（2）測量由于牽引力做功而使小車獲得的速度v。

問題3：如何測量小車的速度v？

（3）尋找W與v的關(guān)系。

問題4：如何找到功與速度的關(guān)系？

（四）學(xué)生操作實驗

參考實驗步驟：

1. 按圖裝好實驗器材，把木板稍微傾斜，平衡阻力;

2. 理好紙帶，接通電源，釋放小車;

3. 換用紙帶，改用重量為2G重物進行實驗;

4. 計算牽引力做功W，而使小車獲得的速度v，得到幾組數(shù)據(jù)。

（五）數(shù)據(jù)處理

以W為縱坐標(biāo)，分別以v、v2和v3等為橫坐標(biāo)作圖像，得出實驗結(jié)論。

（六）分析結(jié)論、拓展延伸

問題5：為什么W-v2圖像不過坐標(biāo)原點？

問題6：本實驗中如果用氣墊導(dǎo)軌來代替長木板，是否需要平衡小車受到的摩擦力？

問題7：本實驗中如果用力傳感器測拉力，是否需要滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量？

問題8：本實驗中如何改進實驗器材，可以防止小車滑到木板另一端時沖出木板？

【組內(nèi)評課】

本節(jié)實驗課教學(xué)得到了教師的一只好評，其中幾位教師的評課實錄如下：

教師1：運用足球發(fā)任意球和雪崩兩段視頻引入，激發(fā)了學(xué)生探究功能關(guān)系的興趣。

教師2：課堂教學(xué)，充分體現(xiàn)了以問題為線索，引導(dǎo)學(xué)生進行思考、交流，讓全體學(xué)生參與課堂到教學(xué)的特色。

教師3：重視實驗原理的探究過程，體現(xiàn)了教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)理念，學(xué)生參與度高。

教師4：在學(xué)生操作實驗和處理數(shù)據(jù)時，教師能巡查督導(dǎo)，指出學(xué)生的操作錯誤和不足;在學(xué)生展示實驗結(jié)果時，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新點，及時進行表揚和鼓勵。

教師5：設(shè)計問題讓學(xué)生思考實驗器材的改進和實驗方案的創(chuàng)新方法，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

教師6：本節(jié)實驗課堂教學(xué)符合新課程重視學(xué)生實驗探究能力和解決實際問題能力培養(yǎng)的目標(biāo)要求。

教師7：學(xué)生只用一種方案進行實驗，若準(zhǔn)備更多實驗器材，用多種方案探究，教學(xué)效果會更好。

三、 研究結(jié)論

問題引導(dǎo)下師生互動型高中物理實驗課堂教學(xué)模式，可以提高課堂教學(xué)效率，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，而且能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。具體體現(xiàn)為：通過問題引導(dǎo)學(xué)生思考、探究和交流，充分體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性;教學(xué)以一系列的問題為線索，吸引學(xué)生的注意力，不僅能夠有效培養(yǎng)學(xué)生對物理實驗的學(xué)習(xí)興趣，而且能潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，進行學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo);考慮各層次的學(xué)生，設(shè)計由易到難的問題，因材施教，使全體學(xué)生參與其中;組織全體學(xué)生參與實驗操作和數(shù)據(jù)處理，能夠培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力和數(shù)據(jù)處理能力;實驗的拓展延伸問題能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

四、 總結(jié)

總之，文章在新課程背景下，探究構(gòu)建了問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式，教學(xué)案例進一步說明了探究原理—操作實驗—處理數(shù)據(jù)—分析誤差—拓展延伸流程設(shè)計的具體操作。研究表明以問題為線索，引導(dǎo)學(xué)生探索實驗原理，親歷實驗操作過程、處理實驗數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生分析實驗誤差，鼓勵學(xué)生拓展延伸實驗創(chuàng)新的高中物理實驗課堂教學(xué)，具有較強的可操作性，能明顯提高課堂教學(xué)效率。

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作者簡介：李潤英，甘肅省定西市，甘肅省定西市安定區(qū)東方紅中學(xué)。