“問題—操作”交互式物理實驗教學模式初探

李巖

(黑龍江護理高等專科學校，哈爾濱150086)

“問題——操作”交互式的物理實驗教學模式是指在實驗教學的過程中，教師提出一系列引導性的問題，用問題引導學生的操作，同時，鼓勵學生在實驗中根據自己的操作提出一些實際的問題供教師和全班討論。在這樣的教學過程中，一方面師生相互提出問題形成交互，另一方面，學生在實驗中也不單單是按部就班操作，而是時刻還要注意思考教師提出的問題，這樣，問題和操作又緊密地結合，進行交融，形成交互。

一、有效設置引導問題

學生在實驗學習過程中必然會遇到許多認知問題，這些問題交織在一起，成為學生學習的心理動力和課堂教學的契機。學生有很強的求知欲，時常表現為思想上的困惑和疑問，正是這些思想和認知問題驅動學生去追求知識、探索真理。教師可以以問題為契機，精心設計，釋疑解惑，幫助學生完成學習目標。通過問題的層層設問和討論，不斷激發思維火花，使之成為有序的思維訓練過程。教師要以問題的設計，促使學生思考，逐步培養學生自己發現問題、分析問題和解決問題的能力，使學生真正成為意義的主動建構者。

傳統的實驗教學只重視純知識的教學，久而久之，學生只會處理已簡化了的物理對象和理想化的物理模型，遇到實際問題就不知所措。因此，教師應在實驗中，不斷創設問題情境，培養學生解決實際問題的能力。

那么，我們應如何設計實驗中的問題呢？根據不同實驗的具體目標，根據實驗原理、器材，實驗誤差等都能提出很多問題給學生。然而，能真正引發學生興趣，促進學生思考的，并能積極引導學生自主操作的問題就需要我們從學生實際出發，根據學生實驗操作中遇到的實際問題，以建構主義學習理論為指導，設計能引發認知沖突、激勵學生自主探究的問題。事實上，在實驗中學生操作遇到的問題如果我們加以搜集整理，就能提出較好的問題來。

二、有效培養操作能力

操作能力是物理實驗能力的核心，操作能力的培養必須在實驗中進行。然而，并不是進行了實驗就能培養和提高學生的操作能力。要想提高操作能力，必須使學生進行積極地思考，一方面思考老師提出的引導性問題，一方面要善于思考實驗操作中發現的新問題，解決不了的，要善于和同伴合作學習，甚至搜集整理供全班討論。也就是說動手與動腦要有機地結合。

三、注重實驗報告及評價

許多教師不重視學生實驗報告。在幾年的實驗室觀察中，幾乎沒見到有教師要求學生實驗后做實驗報告的，最多將原始數據檢查一下。認為實驗就是增加一下感性認識，學生動動手而己，滿足一下好奇合，做實驗報告花費時間，不如讓學生做實驗題等。殊不知實驗報告對學生的反省認知水平的提高以及對整個實驗能力的提高都有重要作用，尤其是對實驗數據的分析與處理，對誤差的分析等，是進一步改進實驗設計、操作等的依據。此外，教師通過學生的報告能夠發現學生思維中存在的一些問題，同時也是保證學生積極認真實驗的一種手段。教師對學生實驗過程及實驗報告的有效評價實際上更能激發學生的求知欲。梁樹森老師在《物理學習論》中對學習興趣有這樣的論述：“一個人雖有學習動機，若無學習活動，是不會產生興趣的；如果有動機也有活動，但活動結果沒有滿足感，也難以產生興趣；只有活動結果反饋回來獲得滿足感后，才會使學習動機得到強化，并使學習興趣隨之而生。這種模式可表示為：學習動機→學習活動→結果滿足→興趣。”因此，對學生報告的積極評價不但是發展學生思維的需要，也是培養學習動機和興趣的需要。

四、“問題——操作”交互式的物理實驗教學案例

【實驗題目】描繪小燈泡的伏安特性曲線

【教學目標】

1、一般目標：

（1）培養認真細致的科學態度

（2）激發問題意識，培養勤于思考的習慣。

2、具體目標：描繪小燈泡的伏安特性曲線，并分析曲線的變化規律。

【問題及操作】

1、預習實驗的引導性問題：

根據我們所學的歐姆定律，對于電阻值一定的純電阻電路來說，測量其兩端的一系列的電壓和電流值，描繪它的伏安特性曲線，理論上是過坐標原點的一條直線，而實際上電路受各種因素的影響，得到的不一定是直線。現在我們要測小燈泡的伏安特性曲線，請大家先想一想用什么樣的電路好，自己先設計一個，再預習教材對比一下，有什么不同。哪個好？

2、實驗操作的引導性問題及操作

問題：

觀察教材圖示，看一下電流表采用了內接法還是外接法，這樣接有什么好處？滑動變阻器是分壓接法還是限流接法，為什么這樣接？

操作步驟一：確定電流表、電壓表的量程，照圖連好電路。（注意開關應斷開，滑動變阻器與燈泡并聯部分電阻為零）

問題：

（1）在幾年的實驗中，許多同學都會把電路接錯，只將滑動變阻器接了兩個接線柱，根據小燈泡的參數和滑動變阻器的阻值實際計算一下小燈泡的電壓范圍，了解這種接法的缺點。你有什么好辦法接線保證接得又快又不易出錯嗎？

操作步驟二：閉合開關S，調節滑動變阻器，使電流表、電壓表有較小的明顯示數，記錄一組電壓U和電流I值。

問題：

（3）如教材圖示，當滑動觸頭C靠近A端時，電壓表和電流表有示數，小燈泡不亮，什么原因？所得數據有效嗎？

操作步驟三：用同樣的方法測量并記錄約12組U值和I值。

操作步驟四：斷開開關S，整理好器材。

操作步驟五：在坐標紙上，以U為橫坐標、I為縱坐標建立直角坐標系，并根據表中數據描點，連接各點得到I-U圖線，（注意：連接各點時，不要出現折線）

問題：

（4）分析你所畫出的圖線，是直線嗎？是什么樣的？為什么是這樣的？你做這個實驗得出的結論是什么？

【報告與評價】

1、請同學們根據前面的實驗，自己寫實驗報告。格式自定。自我評價可以談談收獲與不足，以及你的疑問和設想等。

2、學生的問題：多數是線路接觸不良問題，經提示，都能解決，還有接線錯誤，同學互查是非常好的。給予肯定和表揚。