基于DIS的高中物理探究實驗教學

艾尼·買買提

【摘 要】物理是一門以實驗為基礎的科學，自主探究式實驗教學能夠培養(yǎng)學生觀察思維能力、動手操作能力、分析解決問題的能力、探索和創(chuàng)新能力。將中學物理驗證性實驗改為探究式實驗是新課程改革“三維目標”的內(nèi)在要求。本文分析了目前中學物理實驗教學存在的問題，并結合自己的教學實踐，以布魯納發(fā)現(xiàn)學習理論、建構主義理論和薩其曼的探究教學理論為指導，提出了新課程實施后基于數(shù)字化信息系統(tǒng)DIS的高中物理探究式實驗的教學新模式。

【關鍵詞】高中物理 DIS 探究式實驗教學c

《普通高中物理課程標準》指出：實驗是物理課程改革的重要環(huán)節(jié)，是落實物理課程目標、全面提高學生科學素養(yǎng)的重要途徑，也是物理課程改革的重要資源[1]?；跀?shù)字化信息系統(tǒng)DIS的探究式實驗教學，就是在教師的引導下，由學生自主設計實驗，利用傳感器采集數(shù)據(jù)信息、借助計算機實驗軟件分析數(shù)據(jù)，努力探索結論和規(guī)律的過程，通過探索過程促進學生主體性發(fā)展，培養(yǎng)學生科學探究能力。這種探究式物理實驗教學與布魯納發(fā)現(xiàn)學習理論、建構主義理論以及薩其曼的探究教學理論存在著嚴格的內(nèi)在一致關系。教師在教學過程中要創(chuàng)設能引起學生興趣的問題和情景，使學生通過質(zhì)疑、探究、表述、小組討論、教師點評，從而獲得新知識。在這種半“發(fā)現(xiàn)式”學習知識的過程中，同時也體驗到學習知識的過程與方法。在國外，20世紀初杜威把“實驗的探究法”引入教育領域；美國心理學家布魯納提出“發(fā)現(xiàn)學習教學”；20世紀50年代，美國芝加哥大學施瓦布教授在“教育現(xiàn)代化運動”中倡導“探究式教學”。在國內(nèi)，各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡以及教育理念的差異導致探究性實驗未能充分應用于高中物理教學課堂。

一、高中物理探究式實驗教學模式

1、明確教師主導地位。探究式物理實驗教學之所以稱為“半發(fā)現(xiàn)式”學習方式，就在于教師既要培養(yǎng)學生的探究能力、創(chuàng)新能力、提出問題和解決問題的能力，同時也要讓學生取得優(yōu)秀的考試成績。這就需要教師在課堂上結合某一知識點為學生明確探究實驗的主題和范圍，對范圍之外的問題可留在課后自己查資料解決。在實驗結束后，要對同學們的探究學習結果作一個客觀、科學的評價。

2、強調(diào)學生的主體地位。無論是薩其曼主張的“探究式學習”模式，還是布魯納倡導的“發(fā)現(xiàn)學習”無一例外都需要學生參與科學知識建構的過程，這與目前新課程理念是一致的。這種強調(diào)學生主體地位的探究式學習方式非常有利于培養(yǎng)同學們的創(chuàng)新思維，開發(fā)學生潛能。

在教師確定了探究學習范圍之后，同學們就可以圍繞問題的核心提出自己解決問題的方法。DIS傳感器的引入，豐富了學生的實踐體驗，借助于傳感器，實驗的操作難度降低了，使學生更容易掌握，從而使學生能投入更多精力關注數(shù)據(jù)之間的物理關系和數(shù)據(jù)背后更深入層次上的物理分析。這種基于數(shù)字化信息系統(tǒng)DIS的高中物理探究式實驗的教學新模式完全符合新課標的“三維目標”要求。

二、基于數(shù)字化信息系統(tǒng)DIS的探究式實驗教學案例

下面就以作者在“用DIS探究加速度與力的關系和加速度與質(zhì)量的關系”為例，分享高中物理探究式實驗的教學新模式：

引入新課：演示斜面小車滑動快慢等多種情況，提出問題

1、小車質(zhì)量、加速度與作用力之間是什么關系；

2、用什么方法探究他們之間的關系。

學生討論之后得出：用“控制變量法”研究他們之間的關系。

實驗步驟：（1）用天平測小車質(zhì)量（2）測量鉤碼的重力（3）在軌道上放置小車并安裝傳感器，連接線路，將細線連接小車，跨過滑輪系住小鉤碼，釋放小車測定加速度（4）保持小車質(zhì)量不變，改變鉤碼的大小重復實驗（5）保持鉤碼的大小不變，改變小車質(zhì)量重復實驗（6）處理數(shù)據(jù)并作a-F圖和a-1/m圖，歸納結果。

實驗數(shù)據(jù)處理：點擊DIS選用欄目中的“牛頓第二定律”，計算機提供繪制a-F圖和a-M圖線的功能。得出結論：F=MA

教師點評：（1）軌道應保持水平。（2）小車與軌道的摩擦力要小。（3）鉤碼質(zhì)量也應小些。

整個教學過程就像一場演出，教師類似于主持人，需要先準備一個情景引入，然后，把舞臺交給學生。在學生“演出”出現(xiàn)問題的時候，教師出來救場。演出結束時，教師再以主持人的身份總結，落幕。教師除正確引導外，恰當?shù)慕虒W評價也必不可少。這種探究性實驗不僅能激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的分析概括能力和創(chuàng)新能力，還能增強學生的主體參與意識。

三、高中物理探究式實驗教學需要注意的問題

“探究性實驗教學”是新課程改革中的熱點、亮點和難點，是貫徹落實三位一體課程目標的重要環(huán)節(jié)。探究性實驗教學模式就是在科學探究的理念指導下，讓學生親身經(jīng)歷對未知結論的探索過程，使學生獲得物理實驗研究方法的訓練，初步形成科學態(tài)度，提高學生分析問題、解決問題的能力。1、注意課前預習，課堂時間很寶貴，高效課堂必須建立在充分的課前預習基礎之上。2、要注意營造有利于探究的氛圍，激發(fā)學生學習興趣，鼓勵學生大膽猜想，查資料解決問題。3、教師可適當參與小組討論，及時把握問題方向。4、對于課程要求以外的問題，鼓勵同學們課后上網(wǎng)查資料解決。蘇霍姆林斯基曾指出：“我們老師在課堂上只需要做到兩件事，第一：要教給學生一定范圍的知識；第二：要使學生變得越來越聰明?！弊鳛槲锢斫處?，應該貫徹“一切為了學生的終生發(fā)展”的教學理念，讓學生喜歡物理實驗課，讓物理實驗課真正活起來！