高中物理探索性實驗教學研究

黃文輝

摘 要：實驗是物理學科的基礎，是物理教學的有機組成部分之一，也是學生獲得物理知識與技能的重要方法。為了進一步增強高中物理教學效果，非常有必要開展探索性實驗教學的研究。現以人教版必修二探究功與速度變化的關系實驗為例，就高中物理探索性實驗教學的基本步驟進行簡要研究。

關鍵詞：高中物理；探索實驗；實驗反思

《普通高中物理課程標準》指出：“高中物理課程有助于學生體驗科學探究過程，了解科學研究方法，增強創新意識和實踐能力，發展探索自然、理解自然的興趣與熱情。課程應適當讓學生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考。通過多樣化的教學方式，培養其科學探究能力，使其逐步形成科學態度與科學精神。”根據課程標準提出的這些基本理念，高中物理課程更應當關注探索性實驗教學，努力提高學生的實驗技能。筆者結合多年高中物理教學經驗，將探索性實驗教學劃分為如下三大步驟：

一、導入探索課題，做好實驗準備

正所謂“好的開始是成功的一半”，實驗課題導入是至關重要的一個步驟。南宋著名學者朱熹曾說：“讀書無疑者，需教有疑，有疑者，卻要無疑，到這里方是長進。”課堂教學不怕學生有疑問，怕的是學生提不出任何問題，只是人云亦云，盲目聽信教材或是教師的話。提出問題是探索實驗的起點，沒有問題就沒有開展實驗探究的意義。正式開始實驗探索之前，教師應當鼓勵學生積極發表建議與看法，以學生提問的方式導入課題。

探究功與速度變化的關系實驗之前，由于筆者要求他們自主完成探索，因此學生問題非常多。有學生提問需要準備哪些實驗器材，有學生提問怎樣設計實驗步驟，還有學生提問實驗報告怎么填寫。這幾個問題看似簡單，但是如果不能明確這些簡單問題，實驗探索就無法順利進行。面對絡繹不絕的提問，筆者先不給出答案，而是充分利用學生的好奇心，引導他們先查找資料看能否自己找出相關答案。這樣一來，學生的探索欲望極為強烈，為后面教學活動的開展奠定了良好的基礎。

二、正式組織教學，引導自主探索

新課程教學改革主張打造“教師為主導，學生為主體”的新型課堂模式，這也就決定了教師在實驗探索當中扮演的是合作者、引導者和學習顧問的角色，而不是代替學生進行探索。高中生已經具備一定的物理學習經驗，從某種意義上而言，學生具有一定的自主探索能力。為了體現探索性實驗的特點，教師應當引導學生自主探索，通過親身實踐體會物理知識發生發展的過程。

正式組織探索性實驗時，教師應當有效指導學生完成如下自主探索任務：猜想或假設實驗結果、制訂實驗計劃與實施實驗計劃、進行實驗和收集數據、分析與論證。只要順利完成這些任務，實驗教學目標就順利達成。

功與速度變化的關系探索性實驗教學中，圍繞筆者給出的這幾個任務，學生積極展開了自主探索。學生首先提出猜想：功與速度變化是不是成最簡單的正比關系？如果是，可以通過什么方法進行驗證？根據猜想，學生制訂實驗計劃，明確實驗器材、實驗步驟和實驗方法。然后，按照制訂好的實驗計劃，學生拿出打點計時器、橡皮條、小車、長木板、釘子和刻度尺，著手驗證實驗猜想。最后，記錄小車做勻速運動的情況，用刻度尺量出計數點之間的距離，求得橡皮筋對小車做功后的速度，發現W∝v2。

三、安排實驗反思，鞏固探索知識

如同教師有教學反思一樣，學生的探索實驗也應當包括實驗反思。實驗反思是探索性實驗最后一個步驟，往往也是普遍被學生所忽視的一個步驟。結合過去教學實踐來看，由于缺少相應的反思與交流，探索性實驗教學暴露出囫圇吞棗的問題，不利于進一步增強教學品質。為了全面提高學生科學探究能力，實驗教學結束之后，教師應當至少給出十分鐘時間要求學生合作交流并互相分享實驗探索成果、交換實驗報告，從而取他人之所長，補自身之所短。

探索功與速度變化實驗結束之后，雖然大部分學生順利驗證了自己的猜想，但是觀察交流反思情況，筆者發現很多學生存在疑慮。例如：小車不可避免受到摩擦力的作用，這樣怎么保證橡皮筋對物體的功就是合外力的功呢？每條橡皮筋拉伸的長度不一致，造成實驗數據出現細微偏差，怎樣克服這個問題？紙帶上相鄰各點的間距不均勻，影響了計算小車速度的準確性，如何避免這種情況的發生？問題一經提出，學生之間馬上展開熱烈討論，積極分享成功經驗。有人認為：實驗中應當注意平衡摩擦力，可以將木板一端墊高；為了保證橡皮筋拉伸長度一樣，應當選用同種橡皮筋；紙帶上點間距相等的一段是橡皮筋對小車做功完畢時的情形，應當選擇這一小段計算小車的速度。學生對自己的實驗進行反思，從而發現自己實驗的不足之處；那些對他人實驗探索發表積極意見的學生，也加深了對實驗內容的認識，以便進一步改進實驗方案。雙方都能受益，何樂而不為呢？

探索性實驗旨在動員全體學生參與物理研究，滿足學生物理學習需求。不論采用什么方法，不論設計何種教學過程，教師都應當注意動員學生主體參與探索。以上是筆者對高中物理實驗教學環節所作的一般探討，具體教學實踐中，教師可以根據教學實際和學生實驗水平，對相關環節進行調整，以便更好地滿足課堂教學目標。

參考文獻：

[1]羅曉鳴.芻議中學物理學生實驗基本技能的培養[J].江蘇（數理化課堂），2011.

[2]田洋.新課程理念下中學物理演示實驗教學的改進研究[D].東北師范大學，2008.

編輯 司 楠