探究性高職物理實驗教學模式的研究

摘 要 本文針對高職高專教育驗證性實驗的局限，闡述了探究性實驗的教學價值和教學思路，結合實例研究了探究性實驗教學的基本活動方式，并對實施結果給出了初步評價。

關鍵詞 物理實驗；教學模式；探究

中圖分類號：G718.5文獻標識碼：A文章編號：1671-489X（2007）08－0009-03

Research on Mode of Physics Experiment Teaching in Vocational Higher Education

Han Ruigong

Abstract The text aims at the limit of validating experiment， fully elaborates teaching value of investigation experiment and its way of thinking， investigates the basic line of action combing the cases and gives out the elementary evaluation. It provides an available method and thinking for training students' creative capability in physics teaching with taking experiment as the carrier.

Key words physics experiment;teaching mode;investigation

Author's address Weifang Science and Technology Vocational College，Weifang，Shandong262700

實驗是物理學科形成和發(fā)展的基礎，也是培養(yǎng)和造就基礎扎實、有創(chuàng)造力的物理人才的重要手段。隨著教育改革的不斷深入，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力為核心的全面的素質已成為社會各界的共識，與此相適應的新的學科教學模式的研究也日趨深入。在高職物理的教學實踐中我們深深意識到：物理教學不僅要傳授最基本的知識和基本技能，體現(xiàn)高職教育“必須、夠用”的教學思想，更重要的是要有意識地對學生進行探索物理知識的過程與方法的訓練，不失時機地向學生提示物理學科的思想方法，使學生能夠自覺地按照物理學的特點去分析和解決問題，從而改變學生的學習活動方式，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力，凸顯高職教育特色。為實現(xiàn)這一目標，近年來我們以實驗為突破口，嘗試了開放性的探究教學模式，取得了較為明顯的效果。

1探究性實驗教學的基本思路

探究性實驗教學是在教師引導下，學生以新知識的探索者和發(fā)現(xiàn)者的身份，運用已學過的知識和技能，通過實驗獲取新知識的一種教學模式。在教學過程中，教師不把現(xiàn)成的原理和規(guī)律直接告訴學生，而是讓學生在實驗基礎上進行較多的思考和討論。教師根據(jù)教學要求和學生的認知特點提出課題，從設計方法上給予一定的指導，或由學生提出課題，自行設計方案，通過實驗、觀察、閱讀、分析、討論、課外實踐研究等多種活動，“發(fā)現(xiàn)”物理規(guī)律，完成教學任務。

強調教學的探究性是針對傳統(tǒng)的注入式教學而言的。傳統(tǒng)的教學往往是由教師講授知識，大量地灌輸“權威性”的事實，脫離學生實際構筑“知識結構”，通過驗證性實驗，讓學生觀察現(xiàn)象，從而達到理解和印證知識之目的。這種做法對發(fā)展學生的創(chuàng)新能力收效甚微，特別是在社會經(jīng)濟，在網(wǎng)絡媒體迅速發(fā)展的今天已經(jīng)遠遠不適應形勢的要求了。從多方面分析比較可知，驗證性實驗與探究性實驗的差異是極為明顯的（見表1）。

由上表可知，探究性實驗在極大程度上調動了學生的主體參與，將改變我們習以為常的以教師演示、教師講解、學生驗證為主的實驗教學模式。針對教學中普遍存在的這種現(xiàn)象，我們有必要對探究性實驗進行較為深入的研究和探索。

2探究性實驗教學的活動方式

高職高專教育的主要目的是培養(yǎng)技能應用型專門人才，而探究性實驗教學則有助于提高學生自主解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學生的自學能力和創(chuàng)新能力。探究性實驗融合物理知識、技能和方法，表現(xiàn)出一定的新穎性、綜合性和開放性。

在探究過程中，學生遇到的或許是一個簡單的問題，但要求通過多種途徑去研究，體現(xiàn)思維的開放性和綜合性；有時探究課題的歷程比較曲折，必須深入思考，巧妙設計，體現(xiàn)思維的靈活性和深刻性。在實驗過程中，教師應給學生更多的自主權，啟發(fā)學生自行解決問題。

計算機網(wǎng)絡媒體是現(xiàn)代教育活動的一種輔助方式，已經(jīng)被越來越多的教育工作者所接受，已經(jīng)成為探究性物理實驗教學的重要手段，特別是它的開放性、時空觀、信息量、快速瀏覽等功能為高職物理進行探究性實驗教學，提供了良好的條件。

下面對探究性實驗教學的活動方式方法，結合高職物理教學的特點，進行具體討論。探究性實驗可依據(jù)教學內容和教學方法，學生的實際情況和個性品質，學校資源和教師現(xiàn)有的水平，進行整合或更新，其大致步驟為：

（1）明確目的，突出主題。教師根據(jù)教學內容和教學目標、要求，從生產生活和社會實踐中提出一此富有啟發(fā)性的問題，設計一些富有探索性的實驗，使學生明確學習目標，從而激發(fā)學生的探索心理，形成探究問題的情境，促使學生積極思考、查閱資料、構思實驗，提出某種假設，作出操作上、現(xiàn)象上、結論上的某些預測。

（2）優(yōu)化實驗，觀察現(xiàn)象。教師給出初步的實驗設計方案，學生對實驗方案進行優(yōu)化，自己確立實驗場所，選用實驗儀器，邊操作邊記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，掌握感性材料。

（3） 探尋規(guī)律，作出結論。在教師的指導下，學生根據(jù)實驗事實進行討論、歸納總結。學生通過一系列的思維活動，概括出有關的反應原理或規(guī)律，并使之條理化、系統(tǒng)化。

（4）鞏固開拓，遷移發(fā)展。面對新的問題，學生能準確運用所學到的知識解決實際問題，教師及時給予指導和評價，使剛學的新知識得以鞏固提高，遷移發(fā)展新知識，達到縱向聯(lián)系，橫向拓展的目的。

這類探究性實驗教學的基本要求是：以問題為基礎，遵循“問題—假設—實驗—觀察—再假設—再實驗—分析、綜合—結論”的思路貫穿始終。教師要根據(jù)教學重點設計實驗，提出富有啟發(fā)性的問題，引導學生積極思維。我們的做法是：將課堂搬到實訓中心，搬到工廠、車間，搬到科技示范園，搬到田間地頭，把演示實驗與學生分組實驗有機結合起來，把實驗教學與專業(yè)模塊訓練有機結合，把上崗實習與探究性實驗教學有機結合。

如高職物理中的“楞次定律及電磁感應現(xiàn)象”，研究目的與構思：我們在組織探究性實驗教學時，首先確定研究的內容和要尋求的結論；組織全體學生上網(wǎng)或到實驗室查閱文獻資料，搞清電磁研究的歷史和實驗進展；其次讓學生大膽推測可能形成的現(xiàn)象和結果。

實驗觀察：通過磁鐵與線圈的相對運動，確定感生電流的方向，并與理論數(shù)據(jù)比較，以確定電與磁的辯證關系。

結果與現(xiàn)象推測：（1）磁鐵運動方向與電流方向的對比與定性研究；（2）磁鐵運動快慢與能量的變化規(guī)律；（3）產生電流與磁鐵運動方向關系的內在原因。

實驗結論：閉合回路中感生電流的方向，總是以它所激發(fā)的磁場來阻礙引起感生電流的磁感應通量的變化（增加或減少）。

實驗方案設計：（1）用漆包線自制匝數(shù)在50-200匝，繞制方向相反的線圈兩個?？刹殚営嘘P資料定量研究漆包線電阻與電流、長度、截面積的關系，合理設計線圈用料。（2）取條形磁鐵兩個，形狀、大小不同，最好選用磁性相差較大的，且定量研究磁分子與磁鐵形狀、大小的關系，初步研究磁的結構與分子形態(tài)，尋求物質的組成與物質能量的本質所在。（3）做磁鐵與線圈相對運動的實驗。（4）在反復實驗的基礎上，總結出電流方向的規(guī)律性，得出楞次定律，如下圖所示：

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過上述4個步驟的反復探究和實驗，可以得出楞次定律及其實質。這一實驗過程，是學生按照“探究”這一主題設計，并自我實施的一種有效的最佳方案。教師則主要是指導，并就學生提出的不同實驗器材和可能出現(xiàn)的其他假設（問題），必要時給予技術上的指導。學生結合實驗對各種因素優(yōu)化組合進一步探索，最終獲得楞次定律的基本知識和實驗探索過程的方法訓練，科學揭示了楞次定律的內涵。

3探究性實驗教學的啟示

（1）探究性實驗有助于開發(fā)學生的智慧潛力。探究性實驗教學以“問題”“現(xiàn)象”“方法”為基本要素，以假設、實證、類比為基本研究方法，給學生造就了較大程度的自由思考、自行設計、自主實驗的時空條件，為幫助學生新異思想的萌發(fā)提供了良好的情境。在實驗中我們觀察到，學生表現(xiàn)出來的嚴謹、專注、自信和果斷是以往教學中難以見到的。由此我們深深體會到：學生的智慧潛能很大一部分尚未得到開發(fā)和利用，我們在實驗教學應科學把握有利時機，積極創(chuàng)設寬松的教學環(huán)境，使更多的具有創(chuàng)造潛能的學生盡快地脫穎而出。

（2）探究性實驗教學提高了學生的學習能力。通過探究性實驗，學生深切體驗到收集課題資料，設計實驗方案，運用科學方法自我研究和進行資料查尋的重要性。當課本上的現(xiàn)成知識不足以解決問題時，一部分學生自覺地表現(xiàn)出前所未有的超前獲取知識的能力。雖然能力變化的機制是較為復雜的，能力自評的信心還有待研究，但有一點可以認定：探究性實驗研究的思想方法對學生深入學習物理乃至其他學科，都具有積極的遷移作用。

（3）探究性實驗激發(fā)了學生學習物理的濃厚興趣。源于教學內容和教學方式的改變導致學生學習物理興趣的變化，往往比其他外界的新奇刺激引起的興趣更為穩(wěn)定。課堂教學從“講、聽、記、練”到“看、想、做、用”，改變的不僅是學生的學習活動方式，更重要的是改變著學生的學習思維品質和內在的動力，這樣使學生更理性地投入到學習中去，不斷進取，努力追求自我完善。這正是現(xiàn)代教學觀的具體體現(xiàn)，也符合高職教育規(guī)律和教學特點。

（4）探究性實驗有助于加速青年教師的快速成長。探究性實驗教學是一種依賴物理實驗解決問題、獲取知識規(guī)律的教學模式，具有很大的靈活性和開放性。這對物理教師特別是青年教師而言無疑是一個挑戰(zhàn)，它要求教師努力去發(fā)掘，去研究。傳統(tǒng)的按教材體系設計教學的方法，難以體現(xiàn)探究性教學的特征，必須予以改革。教學設計是充分反映教師創(chuàng)造力的一個研究過程，教師必須在查閱大量資料，搞清有關實驗問題的來龍去脈，尋求解釋疑難現(xiàn)象的理論依據(jù)上，對實驗方案的可行性作出論證并嘗試實踐。面對學生探究過程中的問題和爭議，教師常常需要反復思考方可形成符合事實的結論。我們深切體會到，在物理教學中嘗試探究性實驗教學模式，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的有效途徑。要使探究性實驗教學真正閃爍創(chuàng)造的光輝，在很大程度上取決于教師自身的教學創(chuàng)造力。

探究性物理實驗教學需要有充足的教育設備資源、精湛的教師隊伍和良好的育人環(huán)境，更需要有科學的思想和先進的教育理論作指導。

首先，探究性實驗不僅是實驗操作方式上的改變，更重要的是從鼓勵參與、強調過程、突出開放的教學情境中，促使學生積極融入，主動探究，聯(lián)系實際解決問題，幫助學生走出封閉的教室，在實踐中形成科學的世界觀和人生觀。這是高職物理教學中實施素質教育和培養(yǎng)學生可持續(xù)性學習能力的一項有益的嘗試，也是當前提倡的學科教學中實施創(chuàng)新教育的一種可行的途徑，值得我們研究。

第二，探究性實驗教學充分借鑒科學家研究問題的方法和思路，特別關注“問題—假設—實證—推理—結論”基本程式的運用。但由于物理現(xiàn)象的復雜性和多樣性，每一環(huán)節(jié)均需運用物理基本原理和特征的思維方法，因而探究性實驗是物理知識（概念、規(guī)律等）和物理方法（分類、類比、假說、模型化等）有效融合的一種教學方式。

第三，基于探究性實驗教學的特點，要求教師首先改變教學觀念和教學策略，重新調整自己與學生的關系，充分考慮學生的選擇和意見，與學生進行平等的合作和探究，提供簡潔而富有啟迪作用的指導語，提高具有開放特征的探究性實驗教學的組織能力；要針對不同的教學內容，挖掘適于學生探究的素材，謹慎論證特定條件下開展探究性實驗教學的可行性和最佳時機，處理好各種教學內容之間的銜接關系，實事求是地運用、評價、推廣探究性實驗教學模式。