楚奇志中学物理探究式的边学边实验的实践探索.doc

中学物理探究式的边学边实验的实践探索湖南省长沙市麓山滨江中学 楚奇志摘要: 中学物理探究式的边学边实验具有强大的教育功能，教师应改变原有的教学模式，在实践中加强探究式的边学边实验的教学。本文从三个方面谈谈笔者在教学中的几点做法和体会。一.探究式的边学边实验的教育功能探究式的边学边实验又叫随堂实验，是指学生在教师指导下，通过自己动眼、动脑、动口、动手（以下简称“四动”），一边学习一边进行实验，去获取知识、培养学生用实验方法探索物理知识的能力的过程1。探究式的边学边实验有三大教育功能。1.边学边实验是一种高密度思维的教学组织形式，可以因材施教。高密度思维是指学生在一堂课上有较长的有意注意时间，并能充分地开展思维活动。针对初中学生的特点，在课堂教学中，若比较多的采用边学边实验的组织形式，让学生通过“四动”进行学习，使各种感官受到刺激，就能延长学生的有意注意时间，促使大脑对各感官传输的信息进行综合分析，进而提高课堂教学的思维密度。边学边实验的教学组织形式，充分体现了因材施教的原则。学生可以自定学习步调，有不懂的地方可以反复阅读教材，实验现象观察不清楚时，也可以反复做几次，自己解决不了的问题还可以问老师。同样，由于可以自定学习步调，优秀生的思维可以得到充分展开，自己可以学得深一点，多学一点。2.边学边实验能够起到演示实验与学生分组实验的综合作用。采用边学边实验的教学形式，学生在教师的指导下边看、边学、边实验、边思考、边讨论，能较快地掌握物理知识。边学边实验课一般安排在教室里进行。每个桌上都有一套仪器，每位学生都有动手的机会，有利于学生能力的培养。3.边学边实验是一种效率高负担轻的中学物理教学活动。多年来，我们开展边学边实验所需的仪器，大多是通过发动广大师生因陋就简自制的。初中物理所涉及的全部物理实验，其精确度要求不高，有的只要能表现出一些物理现象和事实就可达到教学目的。可以说所有初中物理实验除配备一定的基本仪器和必要器件外，都可以就地取材，自制仪器来解决。进行边学边实验教学的形式可以根据教材、学生以及器材的实际情况，采用多种方式进行。它可以安排在新课的开始，作为新课的设疑引学，起到激发学习兴趣的作用；也可以安排在新课的教学过程中，用来建立物理概念或得出物理规律，作为学生辨疑解难的一种手段，起到启发、帮助学生理解概念，解决疑难问题的作用；还可以安排在下课前的几分钟，作为复习巩固之用。总之，我们可以根据教学的需要和可能灵活掌握，充分发挥探究式的边学边实验的教育功能，实现教与学的双赢。二.中学物理探究式边学边实验的实践探索我们在初中部分班级进行了探究式边学边实验的实践。探究式边学边实验的基本过程是：备教案，备仪器，认真上好探究式的边学边实验课。1.备教案。备教案是指我们根据中学物理课程对能力、技能的具体要求，安排探究式的边学边实验内容。例如物理课程要求学生通过学习会使用某些基本物理实验仪器，如天平、伏特表和电流表的使用等，那么就应该采取边学边实验教学的形式，努力增加学生对这些仪器的使用频率，逐步提高学生使用这些仪器技能方面的要求。另外我们根据教学的需要和实际可能，将课本上的演示实验、小实验和一些实验习题、分组实验等三个方面改为探究式的边学边实验。 将要求不是很高的教师演示实验，可适当改为边学边实验。例如课本上用铅皮和铅盒来演示物体的浮沉条件的实验，可改由学生在课前准备好一支空牙膏管（尾端剪开）和一只玻璃茶杯。实验时，先让学生把牙膏管捏扁放在水杯里，它就在水中下沉；然后将牙膏管鼓起一些，它就能上浮。将课本上的小实验和一些实验习题，改为探究式的边学边实验。例如制作橡皮筋测力计的小实验，可以配合“力的测量”进行边学边实验教学。再如用纸盒能将水烧开的小实验、不透明物体的后面有影子、反复弯折铁丝，弯折处会发烫等实验习题，我们都配合新课教学改为探究式的边学边实验。学习“功率”时，我们将教材安排的“登楼”测功率的小实验改为边学边实验。让学生自己设计实验，亲自动手测量、计算自己登楼时的功率是多少瓦特，加深对功率这一概念的理解，对功率的单位也有了一些具体观念，较好地解决了“功率”这一教学上的难点。 课本上的学生分组实验，验证性实验多，但有的验证性实验也可以改为探索性的边学边实验。有些基本仪器和操作方法在新课教学中学生已经掌握了，到学生分组实验时就可以适当提高教学要求，这有利于知识的巩固和思维能力、实验能力的培养。例如初二第十章第六节“电磁继电器”，我们就采用边探究式的学边实验教学。在新课教学中不仅让学生学会了电磁继电器的原理，而且还让学生熟悉和操作电磁继电器，这样，到第七节学生分组实验时就增加了设计安装温度自动报警器等实验内容。2.备仪器。探究式的边学边实验是一种上课形式的学生实验，一般要求两个学生用一套实验仪器。对学生边学边实验仪器的准备要做到“五不一保证”，即仪器不宜复杂，操作技能要求不宜过高，实验规模不宜过大，一次实验所用仪器数量不宜过多，实验时间不宜过长；实验安全要有保证。实验仪器提倡随手取材，大部分物理实验仪器都是低成本的，可以自己设计和制作。我们把低成本实验仪器分成三类：改装、改进类，自制、仿制类，小实验、课外制作类。下面介绍这三类低成本实验仪器。改装、改进类。利用现有仪器进行必要改装或改进，使实验效果更好，使用范围更广，这些仪器大多可演示实验，若条件允许将其改装成探究式的边学边实验，能提高学生学习的积极性和参与乐趣。如制作“灵敏电流表”。在电磁感应实验中，需要的器材不多；但关键的灵敏电流表学校只有三个。多年来，我们都感到单凭教师的演示、讲解很难让学生理解产生感应电流的条件。如果让学生进行实验，经历探究过程，学生肯定掌握得比较好。向学校申请经费，校长批准的可能性很小。后来，我们利用淘汰的一批电流表、电压表，经过检查，发现这批电表的表芯不少还是好的。只要经过简单改装，就能变成灵敏电流表，基本器材的问题就会解决。接着，我们组织了一批学生进行认识、尝试。先让他们拆开电流表、电压表，认识两种电表的结构，然后尝试改装，测试效果，总结做法与经验。接着就是进行整批改装，把先参加的同学分组，带领新加入的同学进行对仪表进行改装，测试。经过3个下午的工作，改装并测试了20多个“改装灵敏电流表”，基本满足实验所需。在改装过程中，学生得知这次制作是为了准备边学边实验器材时，兴致特别高。学生在每个改装好的电流表中，签上自己的名字，体验了成功的喜悦。在进行分组探究感应电流的实验中，不少同学都经历改装的过程，熟悉器材，因此对实验探究有很大的帮助。由于实验器材是自己做的，已经很熟悉了，所以学生实验时很兴奋，很专心，当然也就很快得出结论。到后来，还有一些学生经常问“老师，有没有电表要拆的，如果有就叫我去帮忙。”在制作“灵敏电流表”的实践中，探究式的边学边实验从课外回归到课堂，我们看到的不是“要我探究”的学生，而是“我要探究”的学生。 自制、仿制类。这部分实验是因为其本身的教学内容相对比较重要，而按教材要求演示还显不足，若能指导学生自己动手制作并实验，加之老师演示指导，学生会对所学知识更易理解，应用起来会更自如，既突出了教学重点，又可以突破教学难点，只是需要教师在课前多做些准备，认真安排学生在课后的准备，实际上学生大部分是乐意动手准备。例如我们让学生自制电磁铁，让学生自己动手制作并研究电磁铁磁性与什么有关，以增强对磁现象的理解，效果不错(图1)。图1学生自制电磁铁电路图器材：直径10mm的螺栓,直经为0.6mm的漆包线，大头针若干或铁屑、电池四节(或学生电源)、安培表、导线5根、牛皮线、胶带。制作说明：一般电器修理部有漆包线。将牛皮纸(或硬一些的纸)包在螺栓上，绕几十匝剪断露出抽头，用纸和胶带固定，将线绕在漆包线上几十匝(可与上相等)，露出抽头(两端再用纸和胶带固定)，再绕一层露出抽头，三层可以说明问题。操作：首先将三层绕阻接一层、二层、三层分别接入，观察磁极吸引大头针或铁屑多少。再抽出铁芯看吸引铁屑多少。最后用滑动变阻器改变电流看吸引铁屑多少，学生可自行得出结论。小实验、课外制作类。教师要根据学生的能力适量安排这部分实验制作。例如用塑料饮料瓶(方形)作棱镜，将水装一半即可；废旧灯泡装满水作凸镜用；铁片制指南针；没有平底试管，我们用废旧的平底小药瓶代替；没有弹簧秤，我们发动学生用废钢丝绕；没有溢水杯，我们用玻璃杯套上二根橡皮筋代替等等。 由于我们引导学生积极参与了自制教具的活动；不仅为边学边实验教学提供了一定数量的实验仪器，为物理教学创设了良好的实验环境，更重要的是学生在此项活动中通过自身的实践活动增长了才干，提高了实验能力。 3.认真上好探究式的边学边实验课边学边实验课一般包含 “设疑引学、辨疑解难、释疑巩固” 三个环节。设疑引学是教师通过一些物理现象和问题情景，使学生产生疑问，提出需要解决的问题。辨疑解难是要求学生对他们所提出的问题进行假设，估计可能的结果是什么，然后教师指导学生讨论如何用实验进行研究，拟订实验方案，并在学生实验观察和测定的基础上开展小组或全班讨论分析。学生在这一教学环节中，通过看书、观察、实验、思考、讨论、争辩、答问、练习、应用等，既学到了知识，又培养了能力。释疑巩固是在教师的指导下排除疑问，通过练习、应用和小结等来运用和巩固所学的知识。上好边学边实验课的关键在于放手让学生去看、去想、去做、去说，尽量让学生提出问题，大胆猜想，设计实验方案和进行实验。教师做的主要工作是巡视、“集疑”、“布疑”，对个别差生进行适当辅导，对难点、重要的概念、分歧大的问题，组织学生讨论，在适当的地方，教师给予必要的点拨。三.探究式的边学边实验的教学效果分析1. 学生的自主性得到了发展。通过探究式的边学边实验，学生的物理学习兴趣提高了，学生的物理探究性学习积极性得到了很大的改变，变“要我探究”为“我要探究”，绝大多数学生都“动”了起来。根据对试验班毕业前物理学习兴趣的调查，喜欢物理的占89，不喜欢的仅占2。从初二到初三，学生对物理一直感兴趣的占40，一直不感兴趣的仅占6。在学生所学的7门课程中，物理是学生最喜欢的学科之一。2.促进了学生对物理知识的理解和掌握。心理学研究表明，学生对学习内容的巩固程度，与学习的方式关系很大。一般来说，学生通过听教师讲授，能够记住10-20；学生如能看到实物或现象，能够记住30；如果学生既能听教师讲，又能看到实物或现象，能记住50；如果学生看到实物或现象，自己又描述过，便能记往70；如果学生既动手做过，又描述过，则能记住90。探究式的边学边实验，既让学生动手做实验，又让学生在实验的基础上讨论、分析，最后自己归纳出物理概念和规律，促进了学生对物理知识的理解和掌握。3.培养了学生实验能力，增强了学生实验探究意识。我们通过教学实践，对现行初中物理教材中的实验教学内容作了一些改进，把教材中的22个学生分组实验中的10个改为边学边实验，把教材中的95个演示实验中的41个改为边学边实验，把教材中的20个小实验中的8个和18个实验性习题中的13个改为边学边实验。如:制作针孔照相机、潜望镜、平行光源、土电话、小天平、橡皮筋、测力计、蜡烛跷跷板，自制电铃，测量自己的步行速度，真空不能传声，研究物体的颜色，观察大气压随高度的变化，利用电能表测电功率，纸锅烧水，筷子提米桶，比谁的功率大，楼梯电灯开关电路设计，用电流使铁钉磁化等。经过这样的改进，学生获得知识的过程是亲自动手制作、由感性认识到理性认识的过程，印象特别深刻，培养了学生实验能力，增强了学生实验探究意识，取得了很好的学习效果，如在2005年以来连续三年长沙市中考物理实验操作考查中，笔者任教的初三毕业班的合格率为100%,其中优秀率为45%以上。4.有利于学生掌握学习和研究物理的方法。学生的边学边实验的探索过程，更接近人类认识客观规律的过程。将课堂变