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1、浅析物理课堂中的探究实验教学 摘要：在以接受式教学为主的传统教学方式中，教学以教师讲授为主，而很少让学生通过自己的活动与实践来获得知识，得到发展；依靠学生查阅资料，集体讨论为主的学习活动很少；教师经常布置的作业多是书面习题与阅读教科书，而很少布置如观察，制作，实验，读课外书，社会调查等实践性作业；学生很少有根据自己的理解发表看法与意见的机会，课堂教学在一定程度上存在着“以课堂为中心，以教师为中心和以课本为中心”的情况，忽视学生创新精神和实践能力的培养。而物理实验及其教学是物理课程和物理教学的一个重要组成部分，它既是物理教学的重要基础，又是物理教学的重要内容、方法和手段。以物理实验充实教学，是物
2、理学科中体现现代素质教育思想的重要方面，有利于学生科学素养的形成。以下是笔者结合自身教学的实际和体会来谈谈物理探究实验的必要性和常用的几种物理实验教学模式以及提高物理探究实验效果的关键措施和要求。一、物理探究实验的必要性在新课程改革中，义务教育阶段的物理教育目的是培养全体学生的科学素质，依据这一定位，形成了物理课程改革的基本理念：（一）注重全体学生的发展，改变学科本位的观念。（二）从生活走向物理，从物理走向社会。（三）注重科学探究，提倡学习方式多样化。利用科学探究式的学习方法正是支持、鼓励和满足了物理课程改革的基本理念，让学生通过亲身经历发挥自己的想象力和创造力，去体验探究的方法，尝试自己解开
3、大自然中五彩缤纷的谜团。物理实验教学，在创设学习环境和培养学生认知能力中起着重要作用。实验以直观具体、形象生动的教学形式，符合中学生的心理特点和认知规律，利用新奇、有趣的实验可在激发学生兴趣的同时，培养学生的观察能力，实验课增加了学生的动手机会，增加了学生的主动性。学生通过亲自动手做实验，能体会到“发现”和“获得成功”的快乐。在实验中，学生的认知心理得到发展，学生的判断能力，手脑并用能力，全面细致地分析，解决问题的方式，以及实验技能得到发展。在实验中同学之间配合、讨论、争议、融合，因此可以锻炼学生的勇气、信心、意志等。通过实验还可以培养学生的合作精神。二、常见的几种物理探究实验的教学模式1“发
4、现理解”模式这种模式用于提出问题，培养洞察力，获得、界定和理解概念，培养学生发现规律的能力和提高实验基本技能。发现来源于观察，观察就一定有发现。虽然每个学生都在观察同一个实验现象，但由于受不同的前概念、理论、不同的诠释、不同的智力结构的影响，因而每个学生所“看”到的“内容”也不同。只有让学生把看到的都说出来，才能找到学生在各自观察中所发现的主要方面和共同点，才能找出正确的方面和错误所在，再经过分析达到正确、一致的理解。（1）“发现理解”模式的特征学生通过对实验现象的观察，发现事实，再经过归纳大家发现事实的共同点，经过抽象，概括，总结出规律。教学过程如下图所示。（2）“发现理解”模式的设计第一、
5、要选择实验教学目标，确定要解决的问题。第二、实验的设计方法及教师的实验技能，要保证操作熟练，实验现象突出，一次成功。第三、教师要善于选择达到教学目标的策略、手段、方法把握和控制教学过程，引导学生进行观察、思考和分析、归纳结论。（3）“发现理解”模式的教学实例：教学结构框图如下利用“演示”手段，对物理规律内容逐一验证。学生在观察、思考中理解规律内容。教学过程教学实例：光的折射演示1：出示一水箱，再出示一枝激光笔，关上灯看到一束激光在空气中沿直线传播，再让学生观察激光斜射入水中时，观察光在进入两种介质分界面处传播方向的变化情况，并具体描述出来。演示2：让学生观察激光斜射入玻璃砖中，再从玻璃砖中射出
6、空气中，观察光在进入两种介质分界面处传播方向的变化情况，并具体描述出来。学生经过观察归纳出一部分光线在水面处发生了反射，这部分光线比较暗；另一部分光线进入了水中，但是在界面处光线没有沿直线传播，而是改变了传播方向，发生偏折；进入水中后，这部分光线继续沿直线传播。教师最后给出光的折射概念当光从一种介质射入另一种介质时，光的传播方向发生改变的现象叫做光的折射。学生在黑板把观察到的光线传播路径画出来，引导学生像研究光的反射一样给出法线、入射光线、折射光线、入射角和折射角。演示3：改变入射光线的角度，让学生找到入射光线、折射光线和法线的关系；找到入射角和折射角大小的关系；以及入射角大小发生变化时，折射
7、角的变化情况。教学中“演示”是研究的手段，围绕“研究”安排教学过程，用演示的方法对物理规律内容的逐一细致研究，逐一验证，使学生深刻理解物理规律成立的条件，并理解物理规律建立的过程。“发现理解”模式对引入概念或规律的教学起到规范作用，同时也培养了学生掌握利用实验手段去发现事物的变化、联系和规律的科学方法。2“验证掌握”模式“验证掌握”模式用于理解、分析、掌握物理概念和物理规律，增长认知水平。学生学习主要以听讲、阅读形式接受物理知识，学生的学习以间接经验为主。实验给学生创设一个理论联系实际的过程，使学到的理论、推理的判断，通过实验来检验其真理性。实验的验证法与想像、推理、判断结合构成科学的演绎方法
8、，既能鼓励学生的勇于创新精神，发展其预见能力，又能随时否定错误，防止走上歧途，正确掌握知识。(1)“验证掌握”模式的特征明确命题内容抓住命题要点，设计实验，通过对命题的实验验证，达到掌握物理概念和物理规律的目的。教学过程如结构框图所示。(2)“验证掌握”模式的设计利用“验证掌握”模式进行实验教学，要根据课程和学生思维的发展，提出准确的问题，“准确地提出问题，就向解决问题迈出了一大步”。将问题转化为实验，要力求简单，重点突出，现象明显。演示实验时，老师要操作熟练，提问恰当，讲解精准，引导学生主动观察，充分发表各自对看到现象的解释。老师应该针对学生观察和思维上的种种难点，在通俗讲解的同时，还可以辅
9、以其他的简单实验或实例加以说明，确保实验的信度。学生实验中，要让学生了解实验方案，并设置思考问题，引导学生的思索、归纳结论。(3)“验证掌握”模式的教学实例：导体电阻教学结构框图：针对物理定律或物理结论的内容，进行演示实验研究，根据实验事实验证物理结论的正确性。教学过程针对影响电阻大小的因素，设计好要验证的内容，包括直接相关因素导体材料电阻率、导体长度l、导体横截面积s，间接因素是否弯曲、外加电压U、经过的电流I等，进行全面考察。由实验结果直接验证规律。3“应用操作”模式“应用操作”模式用于问题的解决和探究，实验综合技能的获得，发展合作精神。物理实验操作技能，即物理实验中的动手操作技能，包括准
10、确而熟练地使用基本仪器、仪器的组装和故障的排除。操作技能的训练过程，也就是操作技能形成的过程。学生首先要知道做什么和怎样做，实验中动作才能有序，经过多次练习，才能使动作比较协调。利用学到的实验技能，在进行实际测量中，又能将知识与技能紧密结合，形成更高的学习能力。(1)“应用操作”模式的特征根据要求或命题，应用基本仪器的操作和使用技能，由相应的物理规律确定实验原理，再依据实验原理设计实验方案，安排实验步骤，应用实验仪器、设备和学到的物理实验的基本技能，进行实际测量操作。教学过程如下图所示。(2)“应用操作”模式的设计利用“应用操作”模式进行教学，是让学生利用实验室提供的仪器设备，进行实验操作和测
11、量分析，掌握操作技能或完成测量。教学中，首先要弄清命题要求，再根据实验原理制订实验方案。实验原理的理解程度，往往影响对操作步骤和实验条件的明确程度，没有明确实验原理和仪器的操作规范，这样的实验操作将在很大程度上影响着实验结果。(3)“应用操作”模式的教学实例：教学实例一：测电阻的实验方案的设计教学结构框图：教学过程设置情景：教师有一个定值电阻，如何测出它的阻值？请同学们设计电路，并请一位同学到前面完成实验器材连接，测出待测电阻的阻值。绝大多数同学画出伏安法测电阻的实验电路图，前面同学也顺利测出电阻大小。教师进一步引导，如果多提供一个阻值已知的定值电阻R0，在只有电压表或电流表时如何解决测电阻的
12、问题？学生在接下来的设计过程中遇到了困难，引导学生在缺少电压表不能直接测得待测电阻电压的情况下，可利用并联电路电压相等的特点加以解决。同理，在缺少电流表能直接测电流时，可利用串联电路电流相等的特点加以解决。再引导学生发现这些方法都有相同的原理，电阻的表达式均可以表示为，同学们归纳出，前两幅图利用了并联电路电压相等的特点，不同的电路图为我们提供了间接的测电压的方法；后两幅图利用了串联电路电流相等的特点，根据电路图可以分析得出待测电阻的电流。教学实例二：测定滑轮组机械效率教学结构框图：教学过程如图所示，组装滑轮组。根据滑轮组机械效率公式用弹簧测力计拉力F，砝码重力mg，拉力作用点和砝码移动的距离s
13、和h。代入公式，求出滑轮组机械效率。增加砝码测定滑轮组不同工作状态下的机械效率。改变滑轮组绕法，测定不同滑轮组的机械效率。应用掌握的实验基本技能和机械效率理论，在测定滑轮组的机械效率的实验中，可以利用同一个滑轮组提起不同的重物，或用不同的滑轮组提起相同的重物，考察滑轮组的机械效率的因素，深刻理解和掌握“机械效率”的概念。三、提高物理探究实验效果的关键措施和要求1学生方面（1）在给学生们实验探究的机会后要让学生有充分展示成果的机会，当自己的成果得到其他同学或老师的赞扬时，他们会有更多新奇的思想和更强的求知欲。（2）允许学生经历一些错误有时，一个错误可以提供学生一个记住的教训。如果错误对学生没有大
14、的伤害，可以让“错误”发生。（3）鼓励学生去尝试实现新的想法，尝试一些与众不同的事物，不管它是多么的离奇和不近正题，充分肯定学生的创新性，发展他们的创造力和想象力。有的同学可能因此而走上科学研究的道路。2教师方面由于学生需求不同，不同类型的实验教学内容不同，指向不同的教学目标，不同的教学工具提供不同的可能性，因而不存在适用于一切教学环境的最优教学模式。教师不仅需要掌握一系列适用于不同教学目标、内容、对象的各种实验教学模式，在制订实验教学设计时，更要有效地组合各种模式，创造出新的模式，以期达到最佳的教学效果。参考文献：1余文森新课程的深化与反思首都师范大学2廖伯琴物理课程标准解读北京大学 3苏明义中学物理教学广西教育7
