以“楞次定律”教學為例談高中物理探究性實驗教學的設計

陳芹

以應試為目的的傳統物理課堂，是由教師直接而快速地將物理規律灌輸給學生，因此學生可能會運用物理規律來答題，而對規律的實質卻一知半解.新的課程標準要求以探究的方式進行高中物理教學，只有如此，才能讓學生理清規律的來龍去脈，并將課堂所學和客觀實在聯系起來，發展其發現問題、解決問題的能力.

1 高中物理探究性實驗的內涵

物理探究性實驗可以這樣來定義：學生在教師的引導下，通過實驗操作和觀察等方式參與到物理規律的發現和總結活動中，切實體驗構建物理規律的過程，進而使自身的相關能力得到培養.

物理基本概念和規律教學的過程中，教師需要給予學生適當的點撥，引導他們設計實驗、規范操作、觀測實驗現象、記錄數據并處理，進而形成自己對物理規律的認識.學生應該處于整個探究過程中的主體地位，他們會在此過程中加強處理各種問題的能力，他們的創造性思維也能得以訓練，學習的激情和興趣不斷地被激起.高中物理的探究性實驗教學也需要學生積極主動地思考，敢于質疑，勇于探索，從而培養學生主動學習的習慣，鍛煉他們的學習能力、動手能力.

2 高中物理探究性實驗教學的設計思路

怎樣來將探究性實驗教學整合進高中物理課堂呢？筆者認為，有關教學活動的設計應該按照以下的幾個環節來組織.

首先要讓學生明確“探究什么”，科學探究活動都應該有一個明確的探究對象，高中物理探究性實驗活動的內容就是物理問題.在進行教學設計時，選擇怎樣的問題至關重要，教師必須結合學生實際情況，設計出最能激發學生探究欲望的物理問題，而且該問題是否能聯系學生的生活實際、探究過程的可操作性都必須加以考慮.我們對問題的設計要打破物理教材的束縛，合適的設計應該要最接近學生物理學習的最近發展區.

第二步是指導學生思考“如何探究”.在這一環節，教師要鼓勵學生注重假設，積極猜想，很多偉大的物理發現都源于科學家大膽的假設和猜想，可以這樣說物理規律的探索就是以猜想和假設為起始的落腳點.此外，學生之間要相互交流各自的猜想，在溝通中完善自己對結論的猜想.

第三步是實驗論證.這是探究性實驗教學的主要環節，這一環節中，學生的工作包括設計實驗和實驗操作.學生的自主實驗不是漫無目的的胡亂操作，教師要引導學生組織好縝密的實驗思路，規劃實驗步驟，實驗操作和現象記錄的分工協作.教師要巡視每一個小組的討論和研究，及時地參與到其中，旁敲側擊，給予點到為止的指導.

第四步是結論歸納.這一環節是鍛煉學生的數據分析能力和歸納能力.不同類別的實驗需要學生或是用表格法列出相應的實驗現象進行比較（例如，探究影響電荷間相互作用力的因素）；或是用圖象法發掘定量的正反比規律（例如，探究加速度與[HJ1.5mm]力、質量的關系）.教師在此過程中，應該鼓勵學生設計科學的數據記錄表格，耐心運算，仔細畫圖，進而結合猜想，大膽地進行歸納和總結.

第五步是交流體會.在這一環節中，學生不僅僅是交流自己的探究成果，還應該包括自己實驗設計和實驗操作中的感受和體驗，這也是實驗技巧和動手能力取長補短的一個契機.

3 高中物理探究性實驗教學的設計實例

“楞次定律”是《電磁感應》這一章的重點，也是難點.以往的教學中，教師也會在課堂進行演示實驗的操作，但是單純的被動接受導致學生只能獲得膚淺的感性認識，進而導致他們對規律只是一知半解，只能通過習題的反復訓練來熟悉這條規律，這樣進行往往是事倍功半.如果將探究的工作交給學生，讓他們體驗發現規律的過程，效果會更好，下面探討一下通過探究性物理實驗對本節進行教學的設計思路.

（1）設計情境，提出問題

首先可以通過一個個問題導入新課，一系列由淺入深的問題可以不斷刺激學生的求知欲，一些似懂非懂的問題尤其能激起學生的興趣.本節內容，筆者認為可以設計這樣一些問題：

a.怎樣才能產生電磁感應現象？

b.使用老師所提供的實驗器材能否發生電磁感應現象？如果你認為可以，請設計相應的電路（例如，用條形磁鐵插入、抽出實驗探究的實驗），并陳述電流存在的證據.

c.你能想到哪些方式可以引起閉合回路中的磁通量發生變化？

d.感應電流是否也能在它所處的環境激發出磁場？如果你認為可以，請進一步思考怎樣確認該磁場的方向.

e.請你進行實驗，研究原磁場的方向和感應電流磁場方向間的關系.

（2）組織討論，鼓勵猜想

讓學生以學習小組的形式對相關問題展開討論，鼓勵學生進行大膽地猜想，并讓他們積極地和其他同學進行交流.五個問題的前四個是和學生的知識基礎有關，屬于一定程度的復習，學生的答案較為統一；最后一個問題，已經涉及“楞次定律”的范疇，學生對該問題的答案應該是不一致的.爭議的解決，自然而然地過渡到下一個環節——實驗.

（3）圍繞猜想，進行實驗

結合學生對第五個問題猜想上的爭議，比較分歧所在，此時教師的工作不是評價學生猜想的對錯，而是要開始引導學生設計實驗，對自己的猜想進行檢驗.教師要提醒學生注意判斷和記錄原磁場磁通量的變化情況，并能夠通過電流表指針偏轉情況來判斷電流的方向，進而結合線圈的繞線方向來判斷感應電流磁場的方向.教師要引導學生設計合理的實驗記錄表格（例如，用條形磁鐵插入、抽出實驗設計探究表格如下）

（4）整理記錄，歸納結論

實驗結束后，教師引導學生對比實驗記錄，驗證自己的猜想是否正確，讓猜想得以驗證的同學總結歸納物理規律；而實驗結果與猜想有沖突的同學，要提醒他們反思實驗中可能出現的錯誤或誤差，鼓勵他們改進實驗思路，重新操作，如果依然有誤，則可提醒他們要敢于質疑自己先前的猜想，并從相反的角度來歸納相關結論.

（5）展示成果，交流體會

教師要給出時間，讓學生展示自己有關感應電流方向規律[HJ1.65mm]的認識，并進一步給出教材有關“楞次定律”的描述.當然交流不應停滯于此，教師更要鼓勵學生交流自己在猜想過程，實驗過程中所遇到的困難，所發生的錯誤，以及自己克服困難、糾正錯誤的智慧.

在上述的教學設計中，學生始終站在探究活動的主陣地上，從感性認識到理性分析，最終在實驗操作中鎖定有關“楞次定律”的認識.這一過程，學生收獲的不僅僅是這一知識點的理解和掌握，更有探究能力的培養和動手能力的鍛煉，當然最后的展示和交流，也幫助學生進一步完善自己的物理思維和科學方法.

綜上所述，高中物理探究性實驗教學需要教師引導學生從自己的基礎出發，借助已知來探索未知，構建物理規律，同時發展他們猜想、質疑、實驗等多項科學探究能力.也就是說，探究性實驗教學能有效地將高中物理課堂轉化為真正地科學課堂，實實在在地提升學生的科學素養.