山區中學物理探究性實驗教學的設計與對策研究

◆李興泉 陳多霞

(甘肅省古浪縣古豐初級中學)

物理是一門以實驗為基礎的學科，初中物理探究性實驗的重大突破促進物理學科的飛速發展。但是，許多農村地區特別是山區農村中學由于長期受到實驗條件的限制和一些教師專業不對口等因素的影響，學生的實驗技能和實驗素養還有待于進一步的提高。為此，我們廣大的山區一線教師更應該探索科學的實驗方法，使學生在一些探究性實驗與實踐中能逐步了解和掌握這種方法。

一、物理探究性實驗教學的指導思想

物理探究性教學的設計首先要足夠“新穎”。正是這種“新穎”的刺激，才能激起學生對問題探究的興趣和欲望。但是，這種“新穎”既不能有太強的刺激，過強的刺激超過主體的認知結構水平，不能接受；也不能有太弱的刺激，這樣起不到刺激認知結構上的不平衡。因此，我認為山區中學物理探究式教學的指導思想應該是“新穎、適度”。

二、物理探究性實驗教學的主要環節

2011版《九年制義務教育物理課程標準》明確指出，科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方式之一?？茖W探究的形式是多種多樣的，其主要環節有：提出問題，猜想與假設，進行實驗與收集數據，分析與論證，交流與評估。盡管科學探究沒有固定的程序，但相對而言仍有一般的程序可循。而這個一般的程序是學生做探究的必要知識，也是完成探究的基本環節。由于我們大山深處的學生見識少，思路窄，學習常常都比較被動，見到探究性實驗，覺得無從下手。因此，教師在探究性實驗教學中可以給學生提供一些必要的“任務單”讓學生學習探究。在探究性教學中，教師與學生的思維活動應以學生為主體，教師為主導，雙向互動為原則。努力改變傳統的“學生被老師牽著走”的做法，教師要充分相信每個學生都有探索學習的潛能，激勵學生探索學習，教師要尊重學生，建立師生間、生生間的密切合作關系，讓學生能夠進行充分的溝通與合作。

三、物理探究實驗教學設計策略

(一)注重導入，激發學生求知的好奇心

教育家蘇霍姆林斯基說“如果教師不想方設法使學生進入情緒高漲和潛力振奮的內心狀態就急于傳授知識，這種知識只能使人產生冷漠的態度，而不動感情的腦力勞動則會帶來疲倦。由此可見，教師應給學生創設一種探究的氣氛，一種探究的情景，引發學生好奇心是激發學生積極性和培養創新思維能力的有效方法和手段。例如，在《密度》一節的教學中，我充分利用在前一節課中學生已有知識“密度=質量/體積”引導學生分析，要搞清楚質量與體積的關系，必須弄清楚控制變量法，教師可以啟發和引導：(1)物體的質量和體積之間存在著什么樣的關系？(2)同種物體，質量相同，體積呢？(3)同種物質，體積相同，質量呢？(4)不同物體，質量相同，體積呢？(5)不同物體，體積相同，質量呢？(6)同種物質組成的不同物體，質量和體積的比值是否相同和相近呢？(7)不同物質組成的物體，其質量和體積的比值是否相同？

實驗的導入方式必須注意教師的提問和學生自己的探究要“新穎、適度”，要能刺激學生心理產生疑問，這樣才能形成科學的課堂探究氛圍。

(二)注重實驗的安全設計，培養學生的安全意識

對現有實驗安全改進已成為當前物理教學的共識，尤其山區中學，實驗器材短缺，學生安全意識差，有些實驗必須教師進行改進才能完成。

例如，初中物理教材中有一個氣體對外做功內能減小的實驗：往燒瓶中加入少量的酒精，輕輕搖晃，使酒精汽化，將瓶口用帶著橡皮管的塞子塞緊，用打氣筒通過橡皮管向燒瓶中打氣。當瓶內氣體將塞子頂出時，伴隨著“嘭”的一聲響，瓶內彌漫著白霧。此時，用手觸摸燒瓶壁會感到很涼，原因是瓶內氣體將瓶塞頂出時對外做功，內能減小，溫度降低，從而造成酒精蒸汽液化形成白霧。此實驗非常生動，實驗中塞子塞得越緊，實驗現象越明顯。但是，用燒瓶做實驗，有燒瓶會炸裂而造成危險的擔憂。進行簡單的改進，就可以消除后顧之憂。用裝飲料的塑料瓶代替燒瓶即可，可以大膽地將橡皮塞塞得很緊，使實驗的效果更為明顯。

(三)設計開放性實驗，培養學生的發散思維

開放式實驗就是指為達到統一實驗目的，讓學生自主選擇實驗器材，依據不同實驗原理設計出不同的實驗方案，從而極大的培養學生的思維發散性和創造性。如人教版八年級《音調的高低與物體振動頻率的關系》實驗的改進：教材中給出的“紙片過木梳、橡皮筋的振動”目的是讓學生感受音調的高低與頻率的關系，但是由于兩實驗的響度小，能夠聽清楚的學生少，效果不明顯。我是這樣做的，準備15～20cm的鋼鋸條，并布置學生也準備(這在農村是很容易找到的)，一端伸出桌面，一端按于桌面上，撥動鋼鋸條的自由端并逐漸改變伸出桌面的長度來研究音調于頻率的關系，效果明顯。

(四)設計創新性實驗，培養學生思維的遷移能力

課本上有很多探究性實驗在山區中學沒有現成的儀器配備，若不做，則學生缺乏感性認識，很難對學生講清楚，且內容顯得枯草無味，為此，教師要創設一些新的實驗情景，培養學生把所學知識遷移應用于新的實驗的創新能力。

例如，初中物理《摩擦力》一節的教學中，摩擦力的方向是一個極難講清楚的難點，教師在課堂上費盡口舌也難令學生滿意。我啟發學生設計這樣一個實驗：先拿一塊毛巾把它緊鋪在木板上，目的是讓接觸面粗糙，再取一塊海綿，把它放于毛巾面上做一滑動。由于海綿的滑向很容易的就觀察到海綿受到滑動摩擦力的方向。再取一塊海綿，用兩塊海綿還可以做相對運動時各自所受滑動摩擦力的方向。通過簡單的實驗，不僅使學生輕易的突破了難點，而且使思維的遷移性得到很好的發揮。

(五)設計科學性實驗，培養學生思維的嚴謹性

首先，必須保證實驗設計不出現科學性錯誤；其次，實驗設計要具有物理學的思想和方法。因此，在探究性實驗教學中，教師要引導學生對實驗方案進行認真細致的科學設計。不僅要考慮實驗的原理，而且要考慮實驗過程的邏輯性和實驗數據的精確性，還要看實驗結果的合理性，以培養學生思維的嚴謹性和實事求是的科學態度。

例如，串聯電路總電阻與分電阻的大小關系。

提出問題：兩個電阻串聯后，總電阻跟兩個分電阻的大小關系如何？

猜想與假設：兩個電阻串聯后，總電阻可能大于兩個分電阻，因為兩個導體串聯后，相當于增加了導體的長度，導體的長度越長電阻越大。

檢驗假設，得出結論：從理論推導中可得出猜想與假設的正確性。

然后根據假設和猜想，利用物理實驗，在真實可行的實驗基礎上，通過對實驗結論的比較、類比、歸納和演繹推理等得出物理規律，還要進行理論與實驗的比較，分析誤差產生的原因。類似的還有對牛頓第一定律的研究等。

總之，探究性實驗教學不僅要模擬科學探究之“形”，更要滲透科學探究之“神”。學生的探究活動并非都是一帆風順的，這就需要教師當好組織者、引導者、合作者和課程的開發者，為學生提供更多發現和發展的機會。