高中物理探究式實(shí)驗(yàn)設(shè)計的嘗試.docVIP

高中物理探究式實(shí)驗(yàn)設(shè)計的嘗試 山東省青州第三中學(xué)（262500）霍岷培 探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目的在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。但目前的很多探究式物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只是按照教師設(shè)計的實(shí)驗(yàn)步驟一步一步地去操作，學(xué)生幾乎不用思考，也不明白為什么這樣做，缺少了關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)設(shè)計過程，不是真正的實(shí)驗(yàn)探究。這樣不僅不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，反而讓學(xué)生逐漸失去學(xué)習(xí)的興趣和探索的欲望。為了培養(yǎng)學(xué)生各方面的物理素養(yǎng)，必須引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案。筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，在探究式實(shí)驗(yàn)設(shè)計中進(jìn)行了以下5點(diǎn)嘗試。 1創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)場景激發(fā)學(xué)生探究欲望 如果沒有實(shí)驗(yàn)設(shè)計的場景，大部分學(xué)生會感覺到無從下手。所以要讓學(xué)生主動探究，必須給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個形象生動的場景，既能激發(fā)學(xué)生的探究欲望，又能激活學(xué)生的預(yù)備知識，讓學(xué)生的思考有明確的方向，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)方案自主設(shè)計的理想思維狀態(tài)。 在“氣體的等溫變化”教學(xué)中，筆者用一個小實(shí)驗(yàn)設(shè)置實(shí)驗(yàn)情境：取一個剝?nèi)ネ鈿さ氖禊g鶉蛋，放在一個口徑略小于它的燒瓶瓶口處，把燒瓶浸入熱水中，一會兒后，鵪鶉蛋會向上彈出；把燒瓶浸入冷水中，一會兒后，鵪鶉蛋會向下進(jìn)入燒瓶。讓學(xué)生在鵪鶉蛋可以完好無損地向上彈出和向下進(jìn)入燒瓶的驚奇中，設(shè)置引導(dǎo)問題，鵪鶉蛋在某一瞬間為什么會向上彈出（或向下進(jìn)入燒瓶），激發(fā)學(xué)生對將要學(xué)習(xí)的氣體問題產(chǎn)生濃厚的興趣，提出要探究的問題：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下其壓強(qiáng)與體積變化時的關(guān)系。這樣的設(shè)計符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。 2教師引導(dǎo)對問題進(jìn)行科學(xué)猜想 如果學(xué)生沒有經(jīng)過科學(xué)猜想就進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計，學(xué)生不知道實(shí)驗(yàn)的目的，實(shí)驗(yàn)設(shè)計就難以進(jìn)行下去，不能培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力，經(jīng)歷的探究過程也不能鍛煉創(chuàng)新思維。所以教師必須引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已掌握的物理知識、隨堂實(shí)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)，把學(xué)生引入科學(xué)猜想的情景，有理有據(jù)地對問題進(jìn)行猜想，明確探究的方向。 在探究“影響導(dǎo)體電阻的因素”的教學(xué)中，筆者通過下面3個現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生猜想：滑動變阻器的滑片移動，電阻變化；使用的是220V的燈泡，燈絲越粗越亮；電線常用銅絲制造而不用鐵絲。這樣的設(shè)計給學(xué)生的探究指明了方向，學(xué)生一步一步地得出自己的科學(xué)猜想。 3教師引導(dǎo)選用實(shí)驗(yàn)器材 如果教師直接給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材，并介紹各種實(shí)驗(yàn)器材的功能，代替了學(xué)生的探究和猜想，學(xué)生沒有學(xué)會遇到困難如何解決問題的方法。所以可以給學(xué)生預(yù)備多種器材，包括一部分無用器材，讓學(xué)生在問題的引導(dǎo)下思考實(shí)驗(yàn)的原理，選用器材，思考有沒有更好的替代器材，有沒有創(chuàng)新，體現(xiàn)探究的開放性。 在“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，筆者陳列一些實(shí)驗(yàn)器材：干電池、安培表、伏特表、滑動變阻器、電阻箱、電鍵和導(dǎo)線若干根等，讓學(xué)生選擇器材，自行設(shè)計電路圖來完成實(shí)驗(yàn)。筆者用下面的問題來引導(dǎo)學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)器材：需要什么儀器，采用什么樣的電路圖，原理是什么；選擇什么規(guī)格的器材，被測干電池選內(nèi)阻較大的還是較小的，伏特表選什么量程，安培表選什么量程，滑動變阻器選阻值較小的還是較大的。通過這樣的設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生重視分析實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮淼穆?lián)系，分析為什么要選用這些器材，這些器材有什么用途，把本實(shí)驗(yàn)的知識融合在一起，在分析問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力。 4問題引導(dǎo)自主設(shè)計初始實(shí)驗(yàn)方案 學(xué)生根據(jù)自己的預(yù)備物理知識，在教師的問題引導(dǎo)下自主設(shè)計檢驗(yàn)猜想的實(shí)驗(yàn)方案，包括根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求理解實(shí)驗(yàn)原理、先后測量哪些物理量、具體如何操作、編寫實(shí)驗(yàn)步驟、設(shè)計實(shí)驗(yàn)表格等。 在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，筆者用下面的問題來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行初始方案的設(shè)計。物體的加速度與它受的力、質(zhì)量這兩個因素均有關(guān)，應(yīng)采用什么實(shí)驗(yàn)方法得出加速度與力、質(zhì)量三者間的定量關(guān)系？這個實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量有哪些？怎樣測量小車的加速度？需要什么器材？請同學(xué)們設(shè)計一個可行的實(shí)驗(yàn)方案。我們要讓細(xì)線對小車的拉力等于小車受到的合力，怎樣平衡掉阻力？阻力哪些方面？怎樣才算平衡掉了阻力？通過以上問題的引導(dǎo)，學(xué)生知道了實(shí)驗(yàn)的方法，解決了實(shí)驗(yàn)設(shè)計中的困難，最后大多數(shù)同學(xué)都能設(shè)計出自己的實(shí)驗(yàn)方案。 5小組合作交流進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案 由于每個學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計水平不一樣，思考問題的角度也不一樣，得出的實(shí)驗(yàn)方案就有若干種，所以有必要對初始實(shí)驗(yàn)方案通過小組合作的方式進(jìn)行交流，交流初始實(shí)驗(yàn)方案中未解決的問題。著重交流實(shí)驗(yàn)器材的選用、實(shí)驗(yàn)如何改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)各部分的前后順序如何安排、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格如何設(shè)計、組內(nèi)成員如何分工、實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的問題等，從而進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，最終得出較合理的實(shí)驗(yàn)方案。 在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的教學(xué)中，學(xué)生在教師適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥指導(dǎo)下，自主設(shè)計出可行的實(shí)驗(yàn)方案，并在各小組內(nèi)交流后展示，有的小組受“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計如圖1所示，由鉤碼提供牽引力拖著小車做實(shí)驗(yàn)，可以通過改變鉤碼個數(shù)的方法來改變功的大小，探究拉力做功與小車速度變化的關(guān)系。還有的小組受拉力器的啟發(fā)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計如圖2所示，由橡皮筋提供牽引力，探究橡皮筋對小車的彈力做的功和小車速度變化的關(guān)系。師生經(jīng)過交流，認(rèn)為既可以考慮用恒力做功，如圖1的方案；也可以用變力做功，如圖2的方案。如何探究功與小