“探究前置，教材后移”教學模式ぴ詬咧形錮斫萄е械氖導初探お

王旭

高中物理新課程理念中，科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方法.其旨在培養學生的科學探究能力、實事求是的科學態度和敢于創新的探究精神.在教學實踐中，本人多次嘗試用“探究前置，教材后移”這種教學模式進行教學，獲得了一些心得體會，遂成此文.

1 二次開發，填補教材留白

南師大物理系劉炳昇教授主張物理教學要用最平常的內容，例如小型實驗，來引導學生獲得不平常的發現.教材有時由于篇幅所限，不可能將所有實驗規律都安排演示實驗或學生探究實驗，實踐層面上教師在該處往往理解為就是以知識的落實為核心開展教學活動，即“教教材”，學生則容易死記教材給出的結論或公式，從而導致教學活動的失色，也影響了學生科學探究能力的提升.教師在備課時可以對教學內容進行二次開發，精心設計，在課堂上和學生一起放下教材、拿起器材，還學生以精彩的探究體驗.下面筆者以人教版高中物理選修3-1第1章第8節“電容器”中關于電容定義式C=[SX（]Q[]U[SX）]的教學活動片段為例淺談自己的教學設計.

1.1 設計思路

教材中關于“電容”這一部分的引入是這樣表述的：“實驗表明，一個電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極間的電勢差U成正比，比值[SX（]Q[]U[SX）]是一個常量.可見，這個比值表征了電容器儲存電荷的特性.”此后教材直接給出了電容的定義式.由于電容器的應用性較強，以講授型為主的知識傳授課很難激起學生的學習興趣.筆者在教學時讓學生先不要預習教材，通過小實驗引入問題后引導學生合理進行猜想，并共同配合使用多種實驗手段從定性到定量來探究Q與U的關系.

1.2 教學活動片段

片斷一 定性猜想

師：電容器是一種可以儲存電荷的電學原件，由兩個彼此絕緣又相距很近的導體組成（讓學生拆分電容器），將其接在電源兩端可對其充電，充電后將電容器兩極短接可進行放電.

演示實驗1 演示電風扇中拆卸下來的電容器的充放電現象.

（1）用220 V的電源給電容器充電后放電，產生明顯的放電火花；

（2）用一節干電池給電容器充電后放電，無明顯現象.

師：對一個已知電容器，所儲存的電荷量Q與什么因素有關？

生：與電壓有關！

片段二 半定量驗證猜想

師：現在老師想請大家一起來完成一個有趣的實驗.石英鐘耗電量極小，且頻率穩定，取下電池后利用電容器充放電時產生短暫的電流可以驅動石英鐘，而石英鐘具有計時功能，我們可以用石英鐘走動時間的長短來說明電容器容納電荷量的多少，大家注意觀察時間.

演示實驗2 演示用石英鐘來觀察電容器的充放電現象.

（1）用一節干電池給電容器充電后放電，觀察石英鐘走動時間的長短；

（2）用兩節干電池給電容器充電后放電，觀察石英鐘走動時間的長短.

師：通過比較兩次石英鐘走動的時間關系，猜想Q與U的定量關系是什么？

生：一節干電池充電，石英鐘走了11秒，兩節干電池充電，石英鐘走了23秒，Q與U可能是成正比關系.

片段三 定量驗證猜想

師：其實電容器放電時電流并非一個定值，要定量找出電容器的Q與U的關系，我們需要更精確的實驗.

演示實驗3 運用DIS系統定量做電容器放電的實驗.

師：在實驗中，我們得到了放電時的i-t圖象，其面積的含義是什么？（類比v-t圖像）

生：電量Q！

師：我們通過計算機軟件積分求出圖象的面積，并把與之對應的電壓U的數值記錄下來，分析數據能得到什么結論？

師：在實驗誤差允許范圍內，對一個已知電容器，其儲存的電荷量Q與U成正比！

……

在以上教學片段之后，老師讓學生回歸課本，給出電容C的概念及物理意義，學生的印象非常深刻，完全不用去死記電容的公式.

2 問題引領，還原教材缺失

教材通常對學生的探究活動會有必要的指導，但在操作步驟和實驗數據處理方法等方面的引導不可能面面俱到，學生往往會產生疑惑.筆者認為此時與其讓學生在課堂上對著教材去揣摩編者的意圖倒不如先脫離教材，由教師穿針引線，引導學生根據科學探究的一般步驟還原真實的物理探究過程.下面是選修3-2第5章第4節《變壓器》的部分教學設計片段.

2.1 設計思路

教材在“探究實驗”中有一段這樣表述的：“建議先保持原線圈的匝數不變，改變副線圈的匝數，研究其對副線圈電壓的影響.然后再保持副線圈的匝數不變，研究原線圈的匝數對副線圈電壓的影響.”教材沒有考慮原線圈的兩端電壓對副線圈兩端電壓也有影響，也沒有給出如何處理實驗結果的方法，筆者在教學時通過設計小實驗引入新課，用問題來穿針引線，引導學生思考變壓器的輸出電壓U2與哪些因素有關，再追問探究方法，學生很容易想到用常見的控制變量法來設計實驗.數據處理時引導學生類比“探究a與F和m的關系”的數據處理方法.

2.2 教學設計片段

片段一 提出猜想

演示實驗 （1）用小燈泡接交流2 V電源，燈泡亮；

（2）變壓器原線圈接交流2 V電源，用小燈泡接變壓器副線圈（匝數大于原線圈），燈泡比（1）亮；

問題1：為什么燈泡會亮？而且會更亮？

設置意圖：引導學生思考變壓器的工作基礎以及副線圈兩端電壓與匝數的關系.

問題2：若要燈泡更亮還可以怎么做？

設置意圖：引導學生思考副線圈兩端電壓與原線圈兩端電壓的關系，從而引導學生利用控制變量法設計實驗探究U2與U1、n1、n2的關系.

片段二 數據處理

學生分組實驗完成后，將實驗三個環節的數據匯總，引導學生利用圖象分析定量關系.其中U2-U1圖、U2-n2圖在誤差允許范圍內都是過原點的傾斜直線，而U2-n1圖形似一條雙曲線.

問題3：U1、n2一定時，U2與n1是不是成反比？如何通過圖象反映出來？

設置意圖：類比“探究a與F和m的關系”中F一定時，探究a與m的關系的數據處理方法，化曲為直.

教師小結：綜上，其中的比例系數k通過實驗數據代入，接近于1，若是理想變壓器k=1，進而得到理想變壓器的電壓規律.

在分組實驗之前筆者帶領學生對所選器材和實驗步驟進行了有效的梳理，對實驗細節也適當的加以提醒，比如U1的準確值不能直接從學生電源讀，也需要用多用電表交流電壓檔進行測量.實驗完成之后，教師帶領學生回歸教材，介紹實驗結論的適用條件等細節，學生看到自己動手得到的結論赫然出現在課本上時，那種成就感不言而喻.

3 精心組織，提升思維品質

數學家波利亞認為教師在學生的課堂學習中，僅僅是“助產士”，他的主導作用在于引導學生自己去發現盡可能多的東西；引導學生積極地參與提出問題、解決問題.實驗探究課中，學生按照教材上引導的方案和暗示的內容進行探究學習時，往往不是根據實驗數據和現象，分析總結結論，而是直接從教材中尋找結論，也就失去了分析、論證能力的訓練，容易讓探究學習流于形式.

例如人教版選修3-5第16章第1節是“探究碰撞中的不變量”，教材有意識地將這一節安排在“動量和動量定理”及“動量守恒定律”之前，目的就是突出“探究”這一主題.建構主義理論強調教師提供“真實的學習環境”，本節中教材提出了“實驗的基本思路”和實驗中“需要考慮的問題”，同時還提供了三種參考案例，學生根據教材中所給的提示及方案進行探究活動時，探究的進程順利了，但制定計劃與設計實驗的過程缺失了.筆者認為教師可以嘗試以探究的組織者和合作者的角色引導學生在不依賴教材的前提下，根據探究需要設計方案，然后動手操作并處理數據.學生自己謀劃出來的方案，也許存在著某些不足，有些甚至不具可操作性，比如這節課中的測碰撞前后的速度是一個難點，學生容易考慮不周全.教師可以通過對探究實驗的問題引導，合理點撥，引領學生分析論證，借助學生間的交流，讓一籌莫展的同學受到啟發，發現不足，完善認知.學生自己的設計體現出思考的力量，這樣才能真正體驗到通過探究獲得成功的快樂，這樣的物理課會讓學生越來越想上，最終提升了思維品質和科學素養.

“探究前移，教材后置”就是期望將學習活動落實在學生學習的最近發展區內，讓學生體驗到“跳起來摘到桃子”的喜悅，提高實驗探究的能力.“探究前移，教材后置”就是以弱化教材來強化探究，教師在使用、處理教材時，應該從探究教學的需要出發，對教材深度開發，設置符合學生心理和認知水平的問題情景，使學生帶著種種疑問走進課堂，在解釋疑問的過程中，產生新的問題，通過合作探究，激發創新思維，體驗探究方法，完成知識建構.