實驗前的討論比實驗過程更重要
2008-04-29 00:00:00李善保
物理教學探討 2008年16期
實驗探究一般有“提出問題、猜想與假設、制訂計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作”等七個環節，事實上，這七個環節決非能在一節課內面面俱到地展開。筆者認為，實驗探究重在實驗前的方案設計，即“制訂計劃與設計實驗”環節，而方案制訂，重在討論，實驗前的充分討論比實驗過程更重要。下面就蘇科版物理教材九年級下冊第１５章第３節“電熱器 電流的熱效應”的教學實踐，談點看法。
案例：實驗探究“影響電流熱效應的因素”。
（1）提出問題：電流通過導體產生熱量的多少與哪些因素有關？
（2）引導學生猜想：電流的大小、導體的電阻及通電時間等因素。
（3）針對以上猜想，引導學生討論如何設計實驗來驗證？
在討論設計驗證實驗時，一位同學設計了如圖1、2所示的兩個實驗電路，這與課本的實驗電路不同，我沒有立即評價，而是讓他向大家匯報他的設計思路。結果發現，按此思路，也可以完成實驗，即利用圖1所示的電路可以研究通電導體產生的熱量與電阻的關系，利用圖2所示的電路可以研究通電導體產生的熱量與電流的關系。于是筆者當即提出以下問題引導學生進一步討論：
問題1：在總體實驗器材相同的條件下，只用一個電路能否完成所要進行的研究？
問題2：選擇電阻R1、R2時，兩電阻的阻值大小相差較大還是較小好？為什么？
問題3：若沒有電流表和滑動變阻器，如何研究電流產生的熱量與電阻、電流大小的關系？
問題4：實驗中如果R1（或R2）是電阻絲，采用電阻絲通電產生熱量給液體加熱，如圖3所示，怎樣檢測電阻絲的發熱量？為了使實驗效果更為明顯，所用液體應選擇水還是煤油？這是因為什么的緣故？
通過以上一系列問題的討論，尤其是根據一位學生獨特的思維方式，得出與課本不完全一致的設計方案時，老師不是輕易否定學生的方法，而是讓該生說出自己的設計思路，全體學生進行評價，發現該同學的設計方案也是可行的。在此基礎上，教師又一一引導，精心設計問題1至4，引出學生的激烈討論，讓學生進入了探究的思維空間，把他們的觀點和思考淋漓盡致地展現出來。使他們不僅僅是明確了影響電流熱效應的因素是什么、驗證實驗怎么做的問題，更重要的是學生在討論過程中，暴露了“為什么要這樣做”的思維過程，從而培養了學生的實事求是的科學態度和敢于創新的探索精神。這一課例，說明實驗探究課的教學重心不在實驗過程，而應“未雨多綢繆”，在于實驗前的充分討論，討論對于課堂探究具有十分關鍵的教學意義。
1 實驗前的討論提高了課堂效率
探究的課堂不是教師一手包辦，但也不是完全放手讓學生“自主探究”，教師要很好把握兩者之間的“度”。一般的做法是：先分析該探究要解決什么問題，問題有哪幾種解決方法，根據現有條件和探究要求，分別應選擇哪種方法。然后根據實驗方法來確定實驗器材，并按這些方法的邏輯關系設計出實驗探究步驟。
以上課例中，教師首先提出問題，引導學生猜想和假設，并進一步明確實驗目的，即探究電流通過導體時產生的熱量與電流、電阻大小的關系。至于通電時間，乃生活經驗，無需探究。當學生設計出不同的電路后，教師宜進一步引導學生講解設計的意圖和思路，并通過討論來補充完善，以形成一個完整的實驗步驟。對材料的選擇也進行充分討論。通過這樣的討論與評價，學生知道了盡管方法有很多，但宜選擇操作簡單、器材普及、實驗精確的方案。只有在明確了實驗的設計方案、器材、實驗步驟以及需要注意的問題后，學生才開始進行實驗探究，這就保證了實驗的成功率，提高了實驗探究課的教學效率，學生又能從中體驗到科學探究的樂趣。
2 實驗前的討論提升了學生的思維品質
思考是課堂的主旋律（蘇霍姆林斯基語）。如何有效提升學生的思維品質則是探究課堂的重要目標。上述案例中，如果我們不讓學生進行討論，而直接告訴學生將R1、R2兩個電阻與滑動變阻器及電流表串聯在電路中來進行實驗，那學生很快能完成實驗，并能得到正確的實驗結果。但學生沒有體驗到探究過程的曲折，無法享受到探究過程的樂趣，更不可能有思維品質的提升。
實驗探究之前，教師正是抓住了課堂的生成，即從學生中來的兩個實驗方案，并充分利用好生成的資源，即比較不同實驗方案，優化“制定計劃與設計實驗”環節，有效拓展了學生的思維，實驗前討論器材的選擇（不同電阻、沒有電流表和滑動變阻器以及被加熱的液體），這些都為后面的實驗作好了鋪墊，學生也正是在這些討論中，學習觀察，發現問題，并進一步解決問題，思維的深刻性得到發展。
