物理實驗在探究性學習中的運用

蔡躍強

物理學是一門以實驗為基礎的學科，教師要教好物理、學生要學好物理二者必須都從基礎(物理實驗)人手，用實驗來展開激發學生的探究自然科學奧秘的濃厚興趣，發揮學生參與教學的主動性和積極性，培養學生邏輯思維能力和豐富的想象力及創造能力。在探究性學習中，讓學生邊動手邊探究的教學方法是大家公認的、較好的教學方法，這種方法能體現學生的主體作用，但由于每節課的時間限制和教學進度的要求，對課堂的探究教學不能放任自流，應該加強指導。教師的指導作用主要在“善于啟發”上下工夫，主要體現在：

(1)啟發學生提出問題或猜想。

(2)啟發學生設計驗證猜想的實驗。

(3)引導學生做好實驗。

(4)認真做好實驗總結，及時表揚，同時提出進一步的要求。

教師切忌把實驗方案和結論原原本本的交給學生，讓學生成為“應聲蟲”和“傀儡”，這樣做和“在黑板上做實驗”沒有本質的區別。

而有指導的課堂探究性學習又可分為引課教學、演示教學、分組式教學(包括隨堂實驗)、習題教學綜合教學等方式。

1、生動有趣的引課實驗

用精彩的實驗引入新課，既能吸引所有學生的注意力，激發學生興趣，又能為新課鋪墊，在此基礎上，讓學生動手探究學習或者教師在探究思想指導下進行教學，這種引課的教學方式已被越來越多緊跟改革步伐的教師所運用。

例題一：用如圖1所示的實驗來引入平面鏡成像的課題。

先演示燒杯中的蠟燭火焰風吹不滅；再將水倒人燒杯中直到淹沒火焰，火焰也不滅，為什么呢?

再將整個裝置水平轉動90°，學生看到原來燒杯中既沒有蠟燭更沒有火焰，剛才看到的蠟燭和火焰不過是玻璃板前蠟燭和火焰的虛像。由此輕松、愉快地引入了平面鏡成像的課題。

例題二：從新奇實驗引入，提高學生興趣。

演示筷子提米的實驗：在一玻璃杯中放入一定量的大米，插入一支筷子并壓緊大米，向上提起筷子會很容易地將筷子拔出；重新將筷子插好，再向米中加少量水，等一會兒，拿起筷子就可以把玻璃杯提起。請學生分析討論并舉出身邊的摩擦現象從而引出新課。

演示手提空瓶的實驗：在手上沾些洗衣粉水，握住瓶頸部分(圖2中覆蓋部分)向上提，提不起來；再將瓶子擦干凈，用毛巾覆蓋在瓶頸部分，手握毛巾向上提瓶，瓶很容易提起。通過兩次實驗對比引入新課。

教師不用一句提問便引發了學生探究問題的思維，使學生自發地思考摩擦力究竟與哪些因素有關，以及如何去增大或減小摩擦，而老師只需要去圍繞學生們的主動思維而深入理論知識的探究，更體現了學生的主體性。

例題三：高中閉合電路歐姆定律的引課如下：

用兩個外形一樣的一號電池分別點亮同一個小燈泡，結果一次很亮，一次微微發紅，這是為什么呢?

用電壓表進一步測試可以知道，兩個電池空載的時候路端電壓相差不多，可見，兩個電池的電動勢相同，而接上小燈泡后，一個電池路端電壓減少很少，結果燈泡很亮，另一個路端電壓減少較多，所以燈泡只能微微發紅，可見電源向外供電不僅跟電動勢有關，還跟電源內部情況有關，從而引入對閉合電路的歐姆定律的研究。

在以上幾個引課實驗教學中，教師進入講堂雖然不發一言，卻緊緊地吸引學生們的注意力，他們好奇地、執著地跟著老師的動作、聲音而進入絲絲人扣的教學理論中。

2、有趣、形象直觀的演示

物理教學中只講理論是枯燥無味而難于理鋸的，如果利用演示實驗教學，將有利于學生從實驗中去感受理論得出的原因，加深學生對知識的興趣和印象。

例題一：“繩子不打結，也能提起冰塊”這樣一個有懸念的題目就足以吊起學生的胃口。接著教師進行演示實驗。細線浸入水中，然后把細線放在冰塊上，把鹽沿線撒在冰面上，稍等片刻(約30秒鐘)，看!冰塊被提起。本實驗就是為了說明熱力學第二定律。在自然條件下，熱量由高溫物體傳向低溫物體。

例題二：雞蛋在小于蛋的瓶口進出自如。

本實驗是對氣體壓強微觀機理解釋。氣體壓強在體積、溫度不變的條件下，跟分子的密集程度有關。抽氣，密集程度減小，壓強減小，瓶外壓強大于瓶內壓強，雞蛋被吸人；打氣，密度增大，瓶內壓強大于瓶外壓強，雞蛋被彈出。

3、靈活多變的分組

分組實驗一直是培養學生操作能力、理解物理學科知識的主要方法，也是發展學生綜合能力和探究興趣的重要的教學手段。為了達到人人都得到能力的培養和鍛煉，以及讓學生主動參與探究的教學目的，提供大量的隨堂實驗也是必不可少的。

除了書上規定的規范化的分組實驗和探究式的分組實驗之外，我們還可以多開展一些與探究思維并進的隨堂實驗。例如沖量、共振等。這類課程以學生為主體、探究與指導共同發生作用來提高教學質量，發展學生的綜合能力。

例題一：利用兩個一號電池之間串接一個20～3012的電阻組成一個內阻較大的模擬電源(如圖3所示)，可以讓學生用來探究輸出功率和外電阻的關系。在學生得出初步規律之后，教師再從理論上推導，證明實驗的結論。

例題二：利用一個線圈和一個條形磁鐵，一只靈敏電流計和一節干電池(外加一個高電阻)，可以讓學生探究感生電流的方向和磁極運動方向之間的關系。教師在學生眾多結論的基礎上再總結出楞次定律。

4、實驗教學運用于習題的探究

習題教學中“計算、計算、最后還是計算”這種枯燥無味的教學方法，也是當前課堂教學改革的內容之一。如果其中滲透探究活動的思想、采用精彩的實驗探討問題，就能使物理的探究性學習更生動和完整。

例如，在證明大氣壓強存在的覆杯實驗的基礎上，另做一個如圖4所示的實驗。在杯子里內只盛三分之一的水，蓋上紙片(圖4a)，將整個裝置倒置(圖4b)，松開手指之前提問學生：“松開手指后，杯子里的水和紙片會不會掉下來?”，大多數學生會回答：“會掉下來!”結果松開手指紙片并沒有掉下來，其中的原因可以編制成習題讓學生計算和探究。試問圖4中紙片上穿幾個小孔杯中水是否會流下來?不會!這就是下面要探究的水的表面張力問題。

物理的許多習題都是從實際生活中抽象出來的，都可以在習題中以實驗探究和計算的方式來深化理論。

通過以上分析，我們不難看出物理實驗對物理探究性教學中所起的作用。一方面從學生這邊看增強了學生的積極性和主動性，滿足了他們的好奇心和求知欲，開闊了視野，大大提高了動手能力，使學生對物理知識的認識從感性階段上升到理性水平，更為重要的是加深了學生對從物理實驗中總結出來的物理規律的深刻領會。另一方面，物理實驗也豐富了教師的課堂內涵，實現了師生的良性互動，從而圓滿地完成好物理教育教學任務。

責任編輯：黃春香