實驗改進(jìn)的探索:變演示實驗為學(xué)生分組實驗

摘要:實驗在物理教學(xué)中的作用，大家都有目共睹。無論從教師還是從學(xué)生角度，都希望物理實驗既有趣又有用，既有量又有質(zhì)。然而，在實際操作過程中，總會遇到些難以克服的困難，教師為了完成實驗任務(wù)，勉為其難地做些有量無質(zhì)的實驗，而學(xué)生也為了迎合老師的課堂教學(xué)順利展開而看些有趣卻低效的實驗。為了解決這些實際問題，筆者嘗試著將一些演示實驗改為學(xué)生分組實驗，發(fā)現(xiàn)有一定的效果。

關(guān)鍵詞:演示實驗;學(xué)生實驗;改進(jìn)

中圖分類號:G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1003-6148(2010)9(S)-0011-2

實驗作為物理教學(xué)的一種手段，不僅在感官上能引起學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，而且在能力上，對學(xué)生也有很大的幫助與推動作用。在實際教學(xué)過程中，實驗也確實占了一席之地，然而，有些實驗特別是教師的演示實驗，由于可見度差、學(xué)生參與少等原因，師生同樣花了那么多的精力，但從培養(yǎng)學(xué)生的注意力、觀察力、操作能力、發(fā)現(xiàn)問題并積極探索的能力取向等方面而言，收效甚差。為了扭轉(zhuǎn)這種不利狀況，教師在實驗教學(xué)中可以作出嘗試，將一些傳統(tǒng)的演示實驗改成學(xué)生實驗，并不斷進(jìn)行改進(jìn)，以期達(dá)到更好的教學(xué)效果。下面，就以“電阻的影響因素”為例，與大家進(jìn)行交流。

1 器材準(zhǔn)備

傳統(tǒng)的“電阻的影響因素”是教師演示實驗，器材為幾根金屬絲，并將它們固定在一塊板上，旁邊有標(biāo)注，分別說明了材料、長度和橫截面積，這些都是電阻的影響因素。教師在演示時，只需根據(jù)標(biāo)注，選取適當(dāng)?shù)慕饘俳z進(jìn)行實驗即可。然而，在學(xué)生的猜想環(huán)節(jié)中，學(xué)生也許還會有其他的想法，但是，利用這套裝置，就無法進(jìn)行那些可能猜想的進(jìn)一步實驗探究，使實驗探究行為限制在影響因素的范圍之內(nèi)，對于如何通過實驗排除不相關(guān)因素的能力，卻無法從中得到培養(yǎng)。

為了能真正落實對學(xué)生實驗探究能力的培養(yǎng)，首先將該實驗改為學(xué)生實驗，其次實驗器材的準(zhǔn)備就可以更大膽一些。作為實驗對象的金屬絲，不必被固定在板上，而是還其本來面目，直接一根根擺在實驗桌上，這樣，就缺少了原來應(yīng)有的規(guī)格說明，學(xué)生在實驗時就缺少了選擇的直接依據(jù)，從而給實驗帶來了一定的思維障礙。而這些思維障礙恰恰是學(xué)生所需要的，作為演示實驗，學(xué)生各方面的參與相對較少，主要集中在觀察這個方面;而作為學(xué)生實驗，必須手腦齊上陣，小小的思維障礙的設(shè)置，會提高學(xué)生的興奮度，使學(xué)生在跨越障礙的過程中享受成功的喜悅，從而進(jìn)一步激發(fā)探究的欲望。這看似是教師在實驗準(zhǔn)備時的一個偷懶，實則為教師精心設(shè)計的一個改進(jìn)。

2 實驗過程

2.1 凸現(xiàn)知識滲透

知識的學(xué)習(xí)在于運(yùn)用，教師在新知識的傳授過程中，可以機(jī)智地引導(dǎo)學(xué)生對已有知識進(jìn)行再現(xiàn)，既考察學(xué)生對知識的記憶，又將學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組，并將之運(yùn)用起來，解決眼前的實際問題?；诖四康?，實驗開始前，先讓學(xué)生仔細(xì)觀察所提供金屬絲的區(qū)別并進(jìn)行描述。第一是顏色上的區(qū)別，說明這些金屬絲的材料是不同的;第二是粗細(xì)上的不同;第三是長短上的不同;第四是金屬絲的形狀是可以隨意改變的。這是在實驗器材選擇方面教師為學(xué)生設(shè)置的一個思維障礙的伏筆:通過學(xué)生的觀察與比較，使記憶中的相關(guān)知識得以重現(xiàn)，從而吸引學(xué)生的注意力，使學(xué)生的思維得到熱身，以最佳的狀態(tài)自然而然地投入到下面的實驗探究過程中。然后緊緊圍繞控制變量法的實驗思想，選擇合適的金屬絲，進(jìn)行下面的操作活動。

2.2 擴(kuò)充探究容量

在本實驗的猜想環(huán)節(jié)中，學(xué)生很容易提出這樣的猜想:導(dǎo)體的電阻是否跟導(dǎo)體的形狀有關(guān)呢?而傳統(tǒng)的演示實驗教具，由于金屬絲被固定住了，導(dǎo)致了缺乏這一內(nèi)容的實驗探究。對這一問題的解決，教師往往是采取這樣的方法:先通過實驗得出影響電阻的因素，然后在此基礎(chǔ)上，改變導(dǎo)體的形狀，而導(dǎo)體形狀的改變，并沒有因此改變導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積這些電阻的影響因素，因此從理論上得出，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的形狀無關(guān)。這種手段從理論角度來說，效果非常明顯，但是終究缺乏事實依據(jù)。而在該學(xué)生實驗中，由于金屬絲未加以固定，學(xué)生就可以在實驗過程中，隨意改變金屬絲的形狀，測得相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析比較，就能獲得“導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的形狀是無關(guān)的”這一具有說服力的結(jié)論。

2.3 增加實驗變數(shù)

本實驗作為演示實驗來做，一般而言沒有什么意外發(fā)生，教師會很順利地得到實驗結(jié)果。而當(dāng)把它作為一個學(xué)生實驗來進(jìn)行時，相應(yīng)的問題就會應(yīng)運(yùn)而生。其一，每一小組的實驗數(shù)據(jù)會有較大的差別，這是由于各自的器材選擇及其實際操作上的差異造成的。這種數(shù)據(jù)差異對實驗結(jié)果并不會產(chǎn)生不利影響，相反，由于大家從各自不同的實驗情況，得到同一實驗結(jié)論，從而更有力地說明實驗結(jié)果的正確性和普遍性。因此說，我們需要這種數(shù)據(jù)差異。其二，學(xué)生在實驗時，會發(fā)生數(shù)據(jù)異?，F(xiàn)象。當(dāng)自己的猜想與實際結(jié)果發(fā)生沖突時，學(xué)生就會不解，產(chǎn)生疑問，找尋原因，抑或?qū)で髱椭?。其中，發(fā)生較為普遍的就是短路問題。由于所有的金屬絲都是不固定的，當(dāng)把其中一根金屬絲接入電路中時，若與其余未接入的金屬絲相碰，就有可能發(fā)生局部短路故障;或者，這根金屬絲本身相碰，也會發(fā)生局部短路故障，導(dǎo)致電阻變小，從而使電路中的電流發(fā)生異?，F(xiàn)象。然而，在學(xué)生的頭腦中還沒有真正形成短路(或者局部短路)這個概念，問題的出現(xiàn)及解決，將有助于學(xué)生進(jìn)一步理解短路與局部短路的含義。同時，這也為后面關(guān)于變阻器的電阻絲認(rèn)識設(shè)下伏筆。因此，這種異?，F(xiàn)象的發(fā)生也正是我們所需要的。

2.4 提供合作機(jī)會

和其他學(xué)生實驗一樣，本實驗也為學(xué)生提供了交流、合作的機(jī)會。首先，本實驗的器材數(shù)量較多且擺放零散，需要學(xué)生的默契配合才能在有限的時間內(nèi)順利、有序地完成任務(wù);其次，作為探究實驗，過程中有太多的問題擺在大家的面前，如在識別金屬絲時，需要學(xué)生通過相互提醒，達(dá)到知識的共識;如在尋找電阻究竟與哪些因素有關(guān)方面，學(xué)生可以相互補(bǔ)充，追求因素更完整;如在探究方法上，從熟悉的控制變量法，到較為陌生的轉(zhuǎn)換法，學(xué)生可以逐步改進(jìn)，促進(jìn)方法更科學(xué);如在操作實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題方面，學(xué)生可以相互指點，共同探討，最終使問題得到圓滿的解決。只有通過一次次的實踐、一次次的磨合，才能促進(jìn)彼此各方面能力的發(fā)展。所以，從合作能力的培養(yǎng)方面考慮，教師也應(yīng)該為學(xué)生提供更多的分組實驗的機(jī)會，而變演示實驗為學(xué)生實驗，不失為一種有效途徑。

3 實驗反思

由此可見，本實驗類型的轉(zhuǎn)變，不僅能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生的角色由被動轉(zhuǎn)為主動，而且有利于學(xué)生從感性的直接認(rèn)識升華到理性的探索研究;既學(xué)到了知識，又從中享受到了探索的樂趣，對知識的領(lǐng)悟也達(dá)到了更高的層次與境界，真正做到知識與能力、態(tài)度與情感的共進(jìn)。而學(xué)生實驗必須長期堅持下來，才能看到學(xué)生在操作能力上的進(jìn)步，否則，偶爾地開展學(xué)生實驗，對學(xué)生來說，只是圖個新鮮，并不能真正了解實驗的含義，更不用說從中有所收獲。因此，從多方面考慮，教師都應(yīng)該利用各種條件，為學(xué)生創(chuàng)造更多的機(jī)會，進(jìn)入自主實驗的領(lǐng)域，讓過程與方法這維目標(biāo)得以真正落實，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。與本文類似的情況在初中物理教學(xué)中還有不少，筆者還會不斷地進(jìn)行探索與嘗試，使我們的初中物理教學(xué)不只局限于眼前的分?jǐn)?shù)，更注重學(xué)生能力發(fā)展，為學(xué)生提供終身教育。

(欄目編輯趙保鋼)