物理探究实验之困惑与探索

1、物理探究实验之困惑与探索作者：镇巴县青水初中 张远学 发表时间：2010-5-18 17:03:53访问次数：1065走进物理新教材近两年，也算是匆匆过了一轮，在两年的教学中感受其与老教材相比变化最大的 莫过于实验。老教材的实验虽很多，但大多以测量型、验证型出现，重在要结果，而新教材中的实 验则是以既要结果更重过程的探究型出现。经统计，北师大版物理初中三册卩中，要求学生进行分 组探究的实验有15个，随堂探究27个，还有一系列实践活动。仅分组探究和随堂探究两类约占总 实验数的一半！探究型实验是让学生从问题或任务出发，通过形式多样的探究活动，以获得知识和技能、发展能 力、培养情感体验为目的的一种学

2、习方式。其环节为：（1）、提出问题、（2）、猜想与假设、（3）、 制定计划与设计实验、（4）、进行实验与收集证据、（5）、分析与结论、（6）、评估、交流与合作。由 于传统的实验教学思想在我们脑海中根深蒂固，所以我们教者（更別说学生）在进行探究性实验教 学过程中必定会出现一系列让自己头痛、一时很难解决的因惑。笔者在实践中，认为最大的因惑冇 四方面。一、常规课堂搞探究时间严重不足一节40分钟的课堂，耍完成探究实验的六个环节，根本不可能。现以我上“探究测量小灯泡 的电功率一节为例（木应是学生分组探究，而我在该节课改为了边引导边演示）：（1）、提出问题: 简单回顾电功率的计算，提出电功率如何测量？灯泡

3、的亮度取决于什么？（用了 4分钟）；（2）、猜 想与假设：学生讨论后做猜想发言，有同学说灯泡的亮度取决于电压的大小，有同学说灯泡的亮度 取决于电流的大小，冇同学说灯泡的亮度取决于实际功率的大小（用了 5分钟）；（3）、制定计划与 设计实验：引导学生分析实验原理、实验器材、实验方法与步骤、实验电路图、设计数据记录表、 注意事项等（用了 15分钟）；（4）、进行实验与收集证据：组装器材进行实验，将收集到的数据和现 彖记录入表格中（用时1（）分钟）；（5）、分析与结论：引导学生分析表中数据得出正确结论（5分钟）。 仅以上五个环节就用了 39分钟，且为教师引导教师演示，若放手让学牛來做，因学生对相关知

4、识的 掌握参差不齐，动手能力差异较大，加z对电学仪表的使用乂很谨慎，40分钟是远远不够的。既使 是优等生能在40分钟内做完，“评估与交流”、实验报告也没有时间完成。二、引导学生分析各个坏节时的“度”难以把握讣学牛进行探究性实验并不是说讣学牛把科学家在长时间内得出的规律在一两个课时内通过实验 探究去获得。因而要想収得预先的教学效果，适当的思路引导还是必婆的，关键在于对引导程度的 把握。（一）、如果引导过于简单的话，学生可能会无从下手，对着仪器摸了半天还不知道要干什么, 或者拿着仪器就乱做，一节课下来倒是玩得开心可什么收获都没有；如果引导过于详细的话，就与 传统的实验没什么差别了，学生变成了看一步

5、做一步，而不是自己思考、自己动手、自己解决出现 的 问题了。（二）、学生的观察能力、实验能力和思维能力是在不断的实践中发展起來的，八年级学牛 刚开始接触物理，过去的观察能力、实验能力和思维能力到底启多少，对其探究过程引导多深？九 年级学生的这些能力到底又发展到了何种程度，尤其是分析能力，这时又该引导多少？三、实验器材紧缺与班大的才盾农村屮学，实验器材过去几乎都是按iii类标准配备，尽管现在各校都高度重视实验教学不断地又 添置了一些器材，但因器材质量、性能、学校资金等原因，各校仪器室能保证每个分组实验开出8 组已是很不错了。而耍让探究实验真疋达到人人动手参与，23人一组最为合适，町我们的班级学

6、生数人都在5()人以上。若按2-3人一组，至少需要17组器材，显然器材相弄太远；若每个实验按 8组开出，则每组人数达6人以上，怎能保证质量？ ！四、“交流与评估”难以有效的实施多次实验结束示让学生交流时，学生无言以对，或者就是问问别组同学的实验结果是什么，从不 注重也不会对实验过程的设计、注意爭项、数据的收集、结论是否全i侨等问题进行交流和自我评佔。 例如在用斜面小年做“测平均速度呻寸，一组同学用测得的数据算出前半程的速度为l4m/s,后半程 的速度为1.2m/s,我告诉他实验数据的记录冇问题，让所冇的组根据实际生活经验來讨论找原因， 儿分钟过去了，没有一组能找岀原因。再如做“探究测量小灯泡的

7、电功率"(灯 泡额定电压3.8v) 吋，同学们设计的电路图出现了如下图所示的三利情况：lasvvprlaa种情况：分别用一节、两节、三节干电池作电源做三次实验，记录的电压值分别为1.5v、3v、 4.5vob种情况：分别用一节、两节、三节干电池作电源做三次实验，读取电压表的示数分别为1.0v、 2.4v、3.7v。c种情况：用四节干电池作电源先后做三次实验，读取电压表的示数分别为3v、3.8v、4.2v。 针对以上三种情况，我首先对同学们有不同的思路、多样的实验方法进行了肯定和表扬，然后引 导他们交流讨论哪种思路最好，那种思路的误差最大？这时同学们又无言以对了。面対这些闲惑，笔者曾多

8、次与同行交流，也得岀了-些零散的经验，现整理如下，意在让更多的 有经验之士共同出谋献策，快速推进探究性实验教学的发展。一、为了解决常规课堂摘探究时间严重不足的问题，我在实际教学采取了下列一些措施：1、强化学生对分组探究性实验的周前预习和课前交流。（1）、周前预习。实验前一周将要做的分组探究实验告知学牛，并发放探究实验学案，让学牛 做好实验相关环节的周询预习（三人一组，合作完成，其分组与实验时分组相同）。探究实验学案 的格式如下： 探究的学案小组成员：合作预习时间:指导教师评价：提出的问题猜想与假设制定计划实验原理和研究方法必要的装置图或电路图所选器材实验步骤收集证据的表格或图像1注意事项进行实

9、验收集证据分析与结论1评估与交流1该实验学案的示三行在实验时才填写。刚开始预习时，有些组不会填写或击不准要害，教师要及 时地进行检查和引导分析，及时鼓励学生出现的优点和纠正存在的不足。若学生周前都能坚持预习, 完成好学案，则剩下的探究过程就完全可以在40分钟的课堂内完成了。（2）、课前交流。各组学牛利用实验课前儿分钟时间，各组对自己的猜想与设计进行小纽交流, 讨论其合理程度和可操作性。2、必要时，调整交换课节，将40分钟的常规课变成两节连上的大课堂，确保探究型实验各环节 有效地完整开展。3、课余开放实验室和仪器室,让那些还需要温故实验或做拓展实验的学生有更多的机会动乎实验。二、引导学生分析各个

10、环节吋“度”的把握问题。若实验前学生已充分做好了预习，实验时尽量不 要做引导或做少量的引导，把更多的时间留给学生去动手操做。实验过程中做好各组的巡视，若发现问题做个别引导最好。三、为解决实验器材紧缺与班大的才盾，我在实验中常采取的措施有：1、一个实验屮把一个班的学生分成两批，一批放在实验课上做，一批放在该天的活动课或休息时 间做。2、两个不同实验同时做。在一节大课堂中完成两个不同实验，一个班的学生被分成了两部分分别 做两个不同实验，40分钟后再交换。3、可能的话，用生活中易找的器材代替实验室专用器材，在原理、探究的问题不变的情况下换做 简易的实验。至于交流与评佔环节要得以冇效的实丿施，关键在于

11、学生的思维开阔程度、知识面宽泛程度、语言组 织能力和动手实践的经验和水平等问题，当然，教师适时恰当地引导、及时的肯定与鼓励、平等和 谐的课堂氛围也是非常重要的。摘要：在以接受式教学为主的传统教学方式屮，教学以教师讲授为主，而很少让学生通 过自己的活动与实践來获得知识，得到发展；依靠学生查阅资料，集体讨论为主的学习活动 很少；教师经常布直的作业多是书面习题与阅读教科书，而很少布置如观察，制作，实验， 读课外书，社会调杏等实践性作业；学生很少有根据自己的理解发表看法与意见的机会，课 堂教学在一定程度上存在着“以课堂为中心，以教师为中心和以课本为中心”的情况，忽 视学生创新精神和实践能力的培养。而物

12、理实验及其教学是物理课程和物理教学的一个重要 组成部分，它既是物理教学的重要基础，乂是物理教学的重要内容、方法和手段。以物理 实验充实教学，是物理学科中体现现代素质教育思想的重耍方而，有利于学生科学素养的形 成。以下是笔者结合口身教学的实际和体会来谈谈物理探究实验的必要性和常用的几种物 理实验教学模式以及提高物理探究实验效果的关键扌凿施和要求。一、物理探究实验的必要性在新课程改革中，义务教育阶段的物理教育目的是培养全体学生的科学素质,依据这一 定位，形成了物理课程改革的基本理念：（一）注重全体学牛的发展，改变学科本位的观念。（二）从牛活走向物理，从物理走向社会。（三）注重科学探究，捉倡学习方式

13、多样化。利 用科学探究式的学习方法正是支持、鼓励和满足了物理课程改革的基木理念，让学牛通过亲 身经历发挥自己的想象力和创造力，去体验探究的方法，尝试自己解开大自然中五彩缤纷的 谜团。物理实验教学，在创设学习坏境和培养学生认知能力中起着重要作用。实验以直观具 体、形象生动的教学形式，符合中学生的心理特点和认知规律，利用新奇、有趣的实验可在 激发学生兴趣的同时，培养学生的观察能力，实验课增加了学生的动手机会，增加了学生 的主动性。学生通过亲口动手做实验，能体会到“发现”和“获得成功”的快乐。在实验中， 学生的认知心理得到发展，学牛的判断能力，手脑并用能力，全血细致地分析，解决问题 的方式，以及实验

14、技能得到发展。在实验中同学之间配合、讨论、争议、融合，因此可以锻炼学生的勇气、信心、意志等。通过实验还可以培养学生的合作精神。二、常见的儿种物理探究实验的教学模式1 “发现一理解”模式这种模式用于提出问题，培养洞察力，获得、界定和理解概念，培养学生发现规律的能 力和提高实验基本技能。发现来源于观察，观察就一定有发现。虽然每个学生都在观察同一个实验现象，但由于 受不同的前概念、理论、不同的诠释、不同的智力结构的影响，因而每个学生所“看”到的 “内容”也不同。只有让学生把看到的都说出来，才能找到学生在各自观察中所发现的主 要方面和共同点，才能找出止确的方面和错误所在，再经过分析达到正确、一致的理解

15、。（1）“发现一理解”模式的特征学生通过对实验现象的观察，发现事实，再经过归纳大家发现事实的共同点，经过抽象, 概括，总结出规律。教学过程如下图所示。观察诠释理解（2）“发现一理解”模式的设计笫一、要选择实验教学冃标，确定要解决的问题。第二、实验的设计方法及教师的实验 技能，要保证操作熟练，实验现象突出，一次成功。第三、教师要善于选择达到教学日标的 策略、手段、方法把握和控制教学过程，引导学生进行观察、思考和分析、归纳结论。（3）“发现一理解”模式的教学实例：教学结构框图如下问题利用“演示”手段，对物理规律内容逐一验证。学生在观察、思考中理解规律内容。教学过程教学实例：光的折射演示1:出示一水

16、箱，再出示一枝激光笔，关上灯看到一束激光在空气屮沿肓线传播， 再让学生观察激光斜射入水中时，观察光在进入两种介质分界血处传播方向的变化情况，并 具体描述出来。演示2：讣学牛观察激光斜射入玻璃砖小，再从玻璃砖小射出空气中，观察光在进入两 种介质分界面处传播方向的变化情况，并具体描述出来。学主经过观察归纳出一部分光线在水面处发牛了反射，这部分光线比较暗；另一部分光 线进入了水屮，但是在界面处光线没有沿宜线传播，而是改变了传播方向，发生偏折；进入 水中后，这部分光线继续沿直线传播。教师最后给出光的折射概念当光从一种介质射入另一种介质时，光的传播方向发生 改变的现象叫做光的折射。学生在黑板把观察到的光

17、线传播路径価出来，引导学生像研究光的反射一样给出法线、 入射光线、折射光线、入射角和折射角。演示3：改变入射光线的角度，让学主找到入射光线、折射光线和法线的关系；找到入 射角和折射角人小的关系；以及入射角人小发生变化时，折射角的变化情况。教学中“演示”是研究的手段，围绕“研究”安排教学过程，用演示的方法对物理规律 内容的逐一细致研究，逐一验证，使学牛深刻理解物理规律成立的条件，并理解物理规律建 立的过程。“发现一理解”模式对引入概念或规律的教学起到规范作用，同时也培养了学生 掌握利用实验手段去发现事物的变化、联系和规律的科学方法。2. “验证一掌握”模式“验证一掌握”模式川于理解、分析、掌握物

18、理概念和物理规律，增长认知水平。学生学习主要以听讲、阅读形式接受物理知识，学生的学习以间接经验为主。实验给 学 生创设一个理论联系实际的过程，使学到的理论、推理的判断，通过实验来检验其真理性。 实验的验证法与想像、推理、判断结合构成科学的演绎方法，既能鼓励学生的勇于创新梢 神，发展具预见能力，乂能随时否定错课，防止走上歧途，正确掌握知识。(1) “验证一掌握”模式的特征明确命题内容抓住命题要点，设计实验，通过対命题的实验验证，达到掌握物理概念和 物理规律的冃的。教学过程如结构框图所示。命题>实验脸证>掌握“验证一掌握”模式的设计利用“验证一掌握”模式进行实验教学，要根据课程和学牛思

19、维的发展，提出准确的问 题，“准确地提出问题，就向解决问题迈出了一大步”。将问题转化为实验，耍力求简单，重 点突出，现象明显。演示实验时，老师要操作熟练，提问恰当，讲解精准，引导学生主动 观察，充分发表各h对看到现象的解释。老师应该针对学生观察和思维上的种种难点，在通 俗讲解的同吋，还可以辅以其他的简单实验或实例加以说明，确保实验的信度。学生实验 中，要让学生了解实验方案，并设置思考问题，引导学牛的思索、归纳结论。(3) “验证一掌握”模式的教学实例：导体电阻教学结构框图:针对物理従律或物理结论的内容，进行演示实验研究，根据实验事实验证物理结论的止 确性。a= p教学过程针对影响电阻人小 的因

20、素，设计好要验证的内容，包括直接相关 因素导体材料电阻率p、导体长度1、导体横截面积s,间接因素是否弯曲、外 加电压u、经过的电流一一i等，进行全面考察。由实验结果直接验证规律。3 “应用一操作”模式“应用一操作”模式用于问题的解决和探究，实验综合技能的获得，发展合作精神。物理实验操作技能，即物理实验屮的动手操作技能，包括准确而熟练地使川基本仪器、 仪器的组装和故障的排除。操作技能的训练过程，也就是操作技能形成的过程。学牛首先要 知道做什么和怎样做，实验中动作才能冇序，经过多次练习，才能使动作比较协调。利用 学到的实验技能，在进行实际测最屮，又能将知识与技能紧密结合，形成更高的学习能力。(1)

21、 “应用一操作”模式的特征根据要求或命题，应用基木仪器的操作和使用技能，由相应的物理规律确定实验原理, 再依据实验原理设计实验方案，安排实验步骤，应用实验仪器、设备和学到的物理实验的基 本技能，进行实际测量操作。教学过程如下图所示。命题 1应用理论、实验技能(2) “应用一操作”模式的设计利用“应用一操作”模式进行教学，是让学牛利用实验室提供的仪器设备，进行实验操 作和测量分析，掌握操作技能或完成测量。教学中，首先要弄清命题要求，再根据实验原理 制订实验方案。实验原理的理解程度，往往影响対操作步骤和实验条件的明确程度，没有 明确实验原理和仪器的操作规范，这样的实验操作将在很人程度上影响着实验结

22、果。(3) “应用一操作”模式的教学实例：教学实例一：测电阻的实验方案的设计教学结构框图:教学过程设置情景：教师有一个定值电阻，如何测出它的阻值？请同学们设计电路，并请一位同 学到前面完成实验器材连接，测出待测电阻的卩ri值。绝人多数同学画出伏安法测电阻的实验电路图，前而同学也顺利测出电阻人小。教师进 一-步引导，如果多提供一个阻值己知的定值电阻ro,在只有电压表或电流衣时如何解决测 电阻的问题？学牛在接卜來的设计过程屮遇到了困难，引导学生在缺少电压表不能直接测得待测电阻 电压的情况下，可利用并联电路电压相等的特点加以解决。同理，在缺少电流表能肓接测电 流时，可利用串联电路电流相等的特点加以解决。再引导学生发现这些方法都有相同的原理，电阻的表达式均可以表示为rm,同学们归纳出，前两幅图利用了并联电路电压相等的特点，不同的电路图为我们提供了间接的 测电压的方法；后两幅图利用了串联电路电流相等的特点，根据电