以實驗為主引領學生延展實驗探究

胡昌友

摘要：實驗既是理化教學的基礎，又是理化教學內容的主要部分，也是理化教學的重要方法，還是理化教學的重要手段。為此，本文結合實驗教學中的實例以實驗為主線，扼要地敘述了引發學生學習興趣、教學生認知、訓練學生手腦并用、促進實驗深入和引領學生延展實驗探究的過程。

關鍵詞：實驗；主線；延展；探究

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2018）01-0174-01

1.以實驗為主線，引發學生學習興趣

"一切有效的工作必須以某種興趣為先決條件"（皮亞杰）。濃厚的興趣能激活學生的思維，使其迅速地進入到學習情境中。例如：人教版九年制義務教育八年級教科書《物理第一冊》中的"引言"課。

上課伊始，筆者規范地做了三個實驗：（1）"燒不破的手帕"；（2）"鎂帶在空氣中燃燒"[現行九年制義務教育九年級教科書《化學第一冊》]；（3）"物體的微小形變"（詳見《教學儀器與實驗》2005年第12期"顯示物體微小形變學具"）。接著，又請學生代表到講臺上動手操做了①"瓶吞雞蛋"（氣體的熱脹冷縮）實驗，②"潛水瓶"（說明潛水艇原理）實驗，③"圓珠筆芯的表演"（帶電體的相互作用）實驗，④"離心軌道"（由小球安全通過圓環最高點而沒墜落的現象，讓學生聯想在游樂場中乘坐"翻滾過山車"的情景）實驗。

這些生動、有趣、而又新奇的實驗，引發了學生的學習興趣也開啟了他們思維的閘門。

2.以實驗為主線，教學生認知

"科學的真理不應該在古代圣人的蒙著灰塵的書上去找，而應該在實驗中和以實驗為基礎的理論中去找"（伽利略）。寥寥數語，道出了以實驗為主線教學生認知的真諦。例如，在與學生討論幾何光學的過程中，筆者用自制學具（詳見《物理實驗》1995年第6期"自制簡易光學學具"），讓學生以"科學家"的身份做了①測定凸透鏡的焦距；②研究透鏡成像的規律；③觀察短焦距的凸透鏡成像；④了解照相機的構造和原理；⑤了解在曝光量一定的情況下，通過改變光圈和快門的組合改變景深的道理；⑥了解幻燈機的構造和原理；⑦了解顯微鏡、望遠鏡的原理等實驗。學生通過動手操做，很快就掌握了幾何光學部分的學習內容。實驗結束，筆者還鼓勵學生總結實驗中的得失，尋找更好的方法，設計并制作出更科學、更美觀、使用更方便的光學學具來。

實例說明：以實驗為主線，教學生認知切實可行。

3.以實驗為主線，訓練學生手腦并用

"實驗是了解和研究自然規律的重要方法，它的作用不只是為了獲取信息，應該使學生認識到實驗操作是在相關原理的指引下進行的，應該學會把實驗獲得的信息演繹、歸納成結論，只動腦不動手或只動手不動腦都不是正確的學習方法"《物理課程標準》。為此，在實驗教學中，筆者注意訓練學生養成手腦并用的習慣。例如，"描繪小燈泡的伏安特性曲線"[人教版全日制普通高級中學教科書（必修加選修）《物理第二冊》]實驗。在實驗中，經常會遇到一些學生按照操作要求連好電路、接通電源后，電路中僅電壓表有示數，而電流表（指針不發生偏轉）沒有示數且小燈泡也不亮的情況；即使改變了滑動變阻器的阻值，也不能奏效。

每當這種情況出現時，筆者在引導學生分析原因的同時，另提供"123"器材[即用1個小燈泡、2節干電池（1號新的）、3根導線組成一個簡易的檢修裝置]，分別對電路中的電流表、電壓表、小燈泡、滑動變阻器等進行快速檢查，排除"故障"。

實驗中蘊藏著極其活躍的因素，隨時會出現許多學生意想不到的問題。為了磨練學生的意志，有時還可以人為地設置一些困境。如，"用描跡法畫出電場中平面上的等勢線" 實驗。可有意地讓探針與引出線銜接處脫節（但從外表又不易察覺），致使實驗中造成靈敏電流計指針不發生偏轉的假象。又如，"用多用電表探索黑箱內的電學元件"實驗。實驗開始前先給學生一些好（晶體二極管、電阻等）壞摻雜在一起的散件，讓他們在認識元件特性之后，再逐一探索黑箱內電學元件。這樣，對訓練學生的思維、活化所學知識和培養健全的人格都是大有益處的。"為了真正過一種光明而幸福的生活，就應該有豐富的知識，應該反復思考，應該學會用腦子和雙手來工作"（克魯普斯卡婭）。

4.以實驗為主線，引領學生延展實驗探究

例如，在學習"平面鏡的應用"教學內容時，筆者用自制的"黑箱"讓學生通過對'擋不住的光線'的探測，起到幫助學生理解潛望鏡有改變光路的作用。

（1）用激光手電作為實驗光源，讓光線從箱體的一側孔射入，由另側孔射出；屏上呈現出光斑。

（2）在"黑箱"頂面預留好的狹縫中插入不同材質的透光片，能夠看到屏上的光斑。

（3）在箱體頂面的狹縫中插入不同材質的擋光片，屏上的光斑依然可見。

（4）對此，引發學生思考：為啥"擋不住這條光線"？

學生可能會認為"激光手電發出的光，其本身具有穿透不透明薄片的本領？"。此時，讓學生在箱體外，用激光手電光對不透明薄片進行穿透光的實驗檢測。

（5）當實驗結果否定了學生的第一種猜想被后，可能會出現"箱內有改變光路的系統存在"的第二種猜想。

（6）當學生的第二種猜想出現時，再引發學生思考："如果箱內有改變光路的系統，可能是那種情況產生這樣的效果？學生經過思考→分析→作圖等系列活動，可能會猜想到箱內有平面鏡存在。于是，給學生兩塊小平面鏡，仍以激光手電做實驗光源，觀察平面鏡改變光路的實驗。隨后，讓學生對"黑箱"再次探測，進一步理解了潛望鏡改變光路的道理。

實驗結束，對水平較高的學生，引導他們進行深層次地思考：①"如果箱內再增加一片小平面鏡，怎樣設置才能得到與上述實驗現象相同的效果？"②"如何利用小平面鏡的反射光，把物體的微小形變放大"等問題，并鼓勵學生繼續實驗（實驗時，叮囑學生使用激光手電做實驗光源，禁止用激光直射眼睛）。

總之，在以實驗為主線引領學生延展實驗探究中，學生不僅獲得了知識和學到了技能，更重要的是讓學生受到了科學方法、科學思想的訓練，養成了探究科學精神和科學品德、發展學習興趣。