问题化互动实验探究的一些实践

1、 1.1.为何去搞这么一个比较老套（为何去搞这么一个比较老套（不不 吸引人，没有新意吸引人，没有新意）的课题？）的课题？ 比如创新实验？比如创新实验？ -对创新实验缺乏深度的思考，“创新”形式 很多，有原理与方法的创新、还有器材的创新，需 要灵感，需要器材，有时更需要理论的支撑。客观 原因加上主观因素，所以一直没有真正涉足。 初中物理，欣赏过许多的“创新实验创新实验”：盒子：盒子 制小孔成像、棍子制日晷、透镜制显微制小孔成像、棍子制日晷、透镜制显微 镜、铅笔芯做电流热效应实验、手机屏镜、铅笔芯做电流热效应实验、手机屏 幕做光路成像实验幕做光路成像实验. 高中物理也有在高中物理也有在“创新实验创

2、新实验”上独树一帜的：上独树一帜的： 永康二中特级教师胡君亮在实验创新上取得永康二中特级教师胡君亮在实验创新上取得 了不少成就，也有很大的影响了不少成就，也有很大的影响 （丁烷气爆炸实验（丁烷气爆炸实验-反冲；人工模拟高反冲；人工模拟高 温柏油马路上的温柏油马路上的“海市蜃楼海市蜃楼”，光导纤维的，光导纤维的 声音传输声音传输） 永康二中的自制器材、实验创新已在全国产永康二中的自制器材、实验创新已在全国产 生了积极影响，成为学校一张靓丽的名片。生了积极影响，成为学校一张靓丽的名片。 能否走另一条路：在实验探究能力培养和能否走另一条路：在实验探究能力培养和 高考实验复习应对之间找到一个平衡点？高

3、考实验复习应对之间找到一个平衡点？ 内心深处下意识的功利使然 1.有些时候绞尽脑汁做出一些书上没有的实验， 想给学生看什么？ 套用一句我也常说的经典：“千言万语说不清， 一做实验全搞清” 但有时转化为简单的、形象的就行了吗？ 实验背后的逻辑分析、方法能弱化吗？（高考考 什么？-还是根深蒂固的“应试思想”在作怪） 2.2006年后，原本的所有验证性实验都改为探究 实验，但其实大部分学生心里都还是把它当成验 证性实验来做的 （但高考怎么考？为什么每年许多人实验题分值 还是不高） 实验探究和探究实验实验探究和探究实验? （1）其实所有的实验都离不开探究，不管）其实所有的实验都离不开探究，不管 是验证

4、性实验、测量性实验、比对性实验、是验证性实验、测量性实验、比对性实验、 模拟性实验、探究性实验，都要进行一定模拟性实验、探究性实验，都要进行一定 的探究的探究 （2）但探究性实验具有一些特征：）但探究性实验具有一些特征： 不一定了解结果或不十分清楚不一定了解结果或不十分清楚 可以作一些假设或猜想可以作一些假设或猜想 设计实验来验证或部分验证假设设计实验来验证或部分验证假设 总结或推理总结或推理 现有教材的两节物理学史课正是以史实现有教材的两节物理学史课正是以史实 来诠释探究实验的鲜明特征来诠释探究实验的鲜明特征 听过这么一节实验探究课：电阻定律听过这么一节实验探究课：电阻定律 课题的课题的“探

5、究性探究性”引入：学生仔细观察桌上规格为引入：学生仔细观察桌上规格为50和和20的的 二种滑动变阻器，目测出它们粗细相同，但长度不同，探究得二种滑动变阻器，目测出它们粗细相同，但长度不同，探究得 出电阻大小与接入电路的电阻丝长度有关的定性结论；再将出电阻大小与接入电路的电阻丝长度有关的定性结论；再将 100W/220V、40W/220V的两个灯泡的两个灯泡(已接有插头和绝缘导线已接有插头和绝缘导线) 分别插市电，探究电阻大小与横截面积有关的定性结论。（分别插市电，探究电阻大小与横截面积有关的定性结论。（9分钟）分钟） 老师意图：课题引入。滑动变阻器在初中已大量接触，改变触点老师意图：课题引入。

6、滑动变阻器在初中已大量接触，改变触点 位置，即改变接入长度，学生对电阻与长度有关的定性结论早已位置，即改变接入长度，学生对电阻与长度有关的定性结论早已 熟悉，这里要探究的是电阻与长度的定量关系！这个探究纯粹是熟悉，这里要探究的是电阻与长度的定量关系！这个探究纯粹是 追究形式而已；而追究形式而已；而“灯泡灯泡”实验，其现象和结论在生活中已熟知，实验，其现象和结论在生活中已熟知， 还有一定的危险性还有一定的危险性(触电和烫伤触电和烫伤)，即使要做，只需演示一下，再，即使要做，只需演示一下，再 让同学观察比较一下两个灯丝的粗细，既安全又快速。因此，这让同学观察比较一下两个灯丝的粗细，既安全又快速。因

7、此，这 个个“探究性探究性”引入是以大量的时间换取一个热闹的开场白，纯属多余。引入是以大量的时间换取一个热闹的开场白，纯属多余。 “测金属丝直径测金属丝直径”课本原图课本原图2.6-1介绍了测金属丝直径介绍了测金属丝直径 的一种方法的一种方法 测去了宝贵的测去了宝贵的8分钟分钟 点评：教材按排这个实验的意义是简单了解测长度、截面积点评：教材按排这个实验的意义是简单了解测长度、截面积 的手段，为下面的定量探究作准备。图的手段，为下面的定量探究作准备。图1是一种累积放大的是一种累积放大的 思想，在初中已熟练掌握了这种思想，加上本节教学任务繁思想，在初中已熟练掌握了这种思想，加上本节教学任务繁 重，

8、这里可侧重操作，测出结论即可，千万不可在这种环节重，这里可侧重操作，测出结论即可，千万不可在这种环节 “大动干戈大动干戈”。 伏安法伏安法“测金属丝电阻测金属丝电阻” 复习内接与外接加测量复习内接与外接加测量 耗时耗时16分钟分钟 点评：在前面第点评：在前面第3节中已学会了电阻的测量，这里关键要节中已学会了电阻的测量，这里关键要 学生认真地去体会一下滑动变阻器滑动时学生认真地去体会一下滑动变阻器滑动时“导体的电阻与导体的电阻与 电压、电流的大小无关，仅与导体本身的因素有关的特电压、电流的大小无关，仅与导体本身的因素有关的特 点点”。(未明显发热未明显发热) 探究探究“导体电阻与其影响因素的定量

9、关系导体电阻与其影响因素的定量关系” 剩时不多，匆匆一探，剩时不多，匆匆一探， “核心内容核心内容”一带而过一带而过 核心核心2：方案选择：方案选择 。学生会选取材料、横截面积一定，但长度。学生会选取材料、横截面积一定，但长度 不同的导线，分别测出它们的长度和电流，以此得到导体电阻不同的导线，分别测出它们的长度和电流，以此得到导体电阻 与电流的关系，但可以优化方案，即将这些导线串联起来与电流的关系，但可以优化方案，即将这些导线串联起来(电流电流 相同相同)，只要比较电压即可，只要比较电压即可 。这里不仅仅是方法优化的问题，。这里不仅仅是方法优化的问题， 物理研究中往往没有办法测出一些物理量的确

10、切值，但可以研物理研究中往往没有办法测出一些物理量的确切值，但可以研 究得到它们的定量关系，如库仑定律的研究时，不能测电荷量，究得到它们的定量关系，如库仑定律的研究时，不能测电荷量， 也无法测力的具体大小，但可以得到它们之间的定量关系也无法测力的具体大小，但可以得到它们之间的定量关系 核心核心1：控制变量法：控制变量法 探究探究“材料电阻率与温度的关系材料电阻率与温度的关系”（来不及探究）（来不及探究） 日光灯灯丝日光灯灯丝 “逻辑推理法逻辑推理法”-探究导体的电阻与长度、粗细的关系探究导体的电阻与长度、粗细的关系 （教案中只是让学生课后自学）（教案中只是让学生课后自学） 点评：教材提供实验探

11、究和理论探究两种方案，体现点评：教材提供实验探究和理论探究两种方案，体现 了实验探究和理论探究都是重要的科学探究方法，两了实验探究和理论探究都是重要的科学探究方法，两 者结合，可以让学生体验实验的魅力和逻辑的力量。者结合，可以让学生体验实验的魅力和逻辑的力量。 2. 2. 问题化实验探究的初次问题设问题化实验探究的初次问题设 计（初探）：计（初探）： （1）问题化实验探究的过程与问题化学习是相似的）问题化实验探究的过程与问题化学习是相似的 （2）问题化实验探究的关键是有效设置问题：）问题化实验探究的关键是有效设置问题： 设置的问题设置的问题“值得一探值得一探”（必要性、兴趣性）（必要性、兴趣性

12、） 设置的问题设置的问题“尽其所能尽其所能”（难度性、可探性）（难度性、可探性） 设置的问题设置的问题“曲径通幽曲径通幽”（方法性、创新性）（方法性、创新性） 设置的问题设置的问题“引人入胜引人入胜”（拓展性、发展性）（拓展性、发展性） 目的：探出结果，探出思想，探出方法目的：探出结果，探出思想，探出方法 例：初次探究加速度与力、质量关系时例：初次探究加速度与力、质量关系时 问题串的设置问题串的设置 1.探究加速度与力、质量关系时采用什么研究方法？探究加速度与力、质量关系时采用什么研究方法？ 2.探究加速度与力、质量关系时的研究对象是谁探究加速度与力、质量关系时的研究对象是谁? 3.将拉力视为

13、小车合力的条件是什么？将拉力视为小车合力的条件是什么？ 4.核心问题：如何测小车的合力？核心问题：如何测小车的合力？(要留下疑问要留下疑问) 5.将砝码与盘重力视为拉力的条件是什么？将砝码与盘重力视为拉力的条件是什么？ 6.核心问题：如何测小车加速度？核心问题：如何测小车加速度？ 8.a-M图线画出的为曲线，能否说明是一种反比例关系？图线画出的为曲线，能否说明是一种反比例关系？ 9.能否得出加速度与力、质量的关系能否得出加速度与力、质量的关系 7.核心问题：如何分析得到的数据去得出相应的结论？核心问题：如何分析得到的数据去得出相应的结论？ （1）初次探究一般都为完成教学任务而进行， 预设性较强

14、，程序性教强。 （2）限于时间，初次探究中能互动讨论并合作解决 的一些问题仅是随机发生的一些简单问题或小错误。 （3）课后的作业或学生课后充分的反思往往会产生 许多“宝贵”的错误和创新的火苗，只要将这些素材收 集并整理好二次探究的基础就有了。 为何要进行二次探究？为何要进行二次探究？ 3.3.尝试二次探究尝试二次探究 二次探究不拘泥于时间、形式、规模，可以十二次探究不拘泥于时间、形式、规模，可以十 来分钟，也可以半节课，甚至一节课，可以几来分钟，也可以半节课，甚至一节课，可以几 个人的课外探究，也可以整班讨论性的探究，个人的课外探究，也可以整班讨论性的探究， “有话则长，无话则短有话则长，无话

15、则短”，以提高学生综合能力，以提高学生综合能力 为目的。为目的。 二次探究的时间、形式与规模二次探究的时间、形式与规模 例：“探究加速度与力、质量关系”的二次探究（已间隔4课） 学生问题1：为何教材规定Mm时才可以认为拉力近似等于mg？ 现在能讨论吗？ 讨论结果：既然已经得出F=ma的结论，就知道拉力与mg的差值为ma 尝试将实验数据中的ma值算一下 结论：ma的值真的很小，与Ma相比，确实可以忽略 学生问题2：不去管Mm这个条件，会怎样？ M m M mg Mm mg a 1 1 但能上升到定量分析的比较少（实验班） 在部分学生的引导下，终于理解本身就是非线性函数， 直线只是定义域取极小的情

16、形。至此方弄懂Mm含义 教师问题3：用力传感器后，在验证加速度与力关系时， 无需满足Mm，故验证加速度与质量关系时，是否也不 管mg大小，只要mg不变即可？ maFmg aMF Mm g mM Mmg F 11 学生问题4：加速度的测量能否用其它方法？ 互动讨论分析后的结论： 案例案例2 2：指针式多用表定量探究电容器：指针式多用表定量探究电容器 （多用表实验课后的二次反思探究）（多用表实验课后的二次反思探究） 电容器的充电过程电容器的充电过程 学生问题学生问题1 1：欧姆档测电容时指针右偏时是充电，：欧姆档测电容时指针右偏时是充电， 往左回偏时是放电？往左回偏时是放电？ 学生讨论结果：列出充

17、电电流表达式，随着电容上学生讨论结果：列出充电电流表达式，随着电容上 电压的升高，电量的增加，充电电流减少，充满时电压的升高，电量的增加，充电电流减少，充满时 将减为零，这里没有放电现象发生。将减为零，这里没有放电现象发生。 内 c R uE I 学生问题学生问题2：充满后未放电，再反测（为何开始：充满后未放电，再反测（为何开始 时指针剧烈右偏到底）？是不是会烧坏表？时指针剧烈右偏到底）？是不是会烧坏表？ 二倍放电电流猜想的实验验证二倍放电电流猜想的实验验证 点评：错误的操作，不允许！点评：错误的操作，不允许！ 学生问题学生问题3：电容充电快慢与哪些因素有关？：电容充电快慢与哪些因素有关？ 猜

18、想：与回路电阻有关，与电容大小有关猜想：与回路电阻有关，与电容大小有关 不同内阻的欧姆档充电快慢验证不同内阻的欧姆档充电快慢验证 不同电容在同一内阻档充电快慢验证不同电容在同一内阻档充电快慢验证 学生当时的比喻：肠子和胃学生当时的比喻：肠子和胃 学生问题学生问题4： 能否用电阻档来描出充电能否用电阻档来描出充电I-t图线？图线？ 教师引导：每一个欧姆档的瞬时电流值其实教师引导：每一个欧姆档的瞬时电流值其实 都是能知道的，只要知道它的电流量程都是能知道的，只要知道它的电流量程 教师问题教师问题5 5：中值标示：中值标示1515，倍率，倍率10001000档，档， 内电源内电源1.5v1.5v，对

19、应电流量程多少？，对应电流量程多少？ 讨论结果：1.5v与15k之比,即为0.1mA； 教师问题教师问题6：但如何去读瞬时值？：但如何去读瞬时值？ 学生的智慧：学生的智慧： 只要充电足够慢，可以标出来只要充电足够慢，可以标出来 选大电容，大倍率欧姆档选大电容，大倍率欧姆档 电容瞬时充电电流的记录与测量电容瞬时充电电流的记录与测量 实验用规格为实验用规格为2200F/6.3v2200F/6.3v的电解电容的电解电容, ,故充电很慢故充电很慢, , 非常容易测量和记录非常容易测量和记录, ,测得数据如下表：测得数据如下表： t/st/s 0 05 5101015152020252530303535

20、404045455050 I/AI/A99997171545450504242373734343030292927272626 仿课本的方法画仿课本的方法画 C=Q/U得得c=3066uF 舍弃小电流的方法画舍弃小电流的方法画 C=Q/U得得C=2027uF 问题问题7 7：为什么第一种误差大？：为什么第一种误差大？ 本探究过程整理成文，人大复印本探究过程整理成文，人大复印2012-32012-3全文转载全文转载 对本探究过程的几点评价：对本探究过程的几点评价： （1）对和电容相关的一些物理量（电压、）对和电容相关的一些物理量（电压、 电流、电量、容量）加深了理解，尤其是电流、电量、容量）加深

21、了理解，尤其是 对容量有了深刻认识。对容量有了深刻认识。 （2）对电容如何）对电容如何“通通”电有了本质的认识，电有了本质的认识， 知道知道“通通”电其实是在充放电。这对以后学电其实是在充放电。这对以后学 习电容在交流电中知识有好处。习电容在交流电中知识有好处。 （3）对欧姆表的原理有了彻底的认识。）对欧姆表的原理有了彻底的认识。 （4）亮点之一：与课本的）亮点之一：与课本的DIS描绘描绘I-t 图线相比，它多了许多手工操作的环节，图线相比，它多了许多手工操作的环节， 但也在这许多环节，真正给了学生探究但也在这许多环节，真正给了学生探究 的机会，也提高了动手的能力（的机会，也提高了动手的能力（

22、毕业毕业4 4 年的学生对这个实验至今仍记忆犹新年的学生对这个实验至今仍记忆犹新） （5）亮点之二：用最简陋的器材，完）亮点之二：用最简陋的器材，完 成对电容的全面探究，这对缺少实验条成对电容的全面探究，这对缺少实验条 件的学校来说，是有一定现实意义的。件的学校来说，是有一定现实意义的。 探究案例探究案例2 2：楞次定律：楞次定律“亮亮”起来起来 （把别人的理论成果做出来，学生看了把别人的理论成果做出来，学生看了 网上相关文章后的想法网上相关文章后的想法） 学生问题学生问题1：初中磁生电实验中直接看到小灯泡：初中磁生电实验中直接看到小灯泡 被点亮，这里能否被点亮？被点亮，这里能否被点亮？ 讨论

23、：结合闭合电路欧姆定律，判断可能的二个讨论：结合闭合电路欧姆定律，判断可能的二个 原因原因线圈内阻太大或生成的电动势太小线圈内阻太大或生成的电动势太小 学生意见：用发光二极管，阻值远比灯泡大，学生意见：用发光二极管，阻值远比灯泡大， 线圈电阻大点也不要紧，而且还能指示电流线圈电阻大点也不要紧，而且还能指示电流 方向（他查阅课外读物得到的）方向（他查阅课外读物得到的） 找到发光二极管，先用欧姆档判断其极性找到发光二极管，先用欧姆档判断其极性 问题2：发光二极管也是一种二极管，为什么 欧姆档测量时正反向均不通？ 引导：查查教材3-1P47“说一说”晶体 二极管伏安特性曲线？思考一下 讨论结果：是否

24、可能发光二极管的导通电压讨论结果：是否可能发光二极管的导通电压 比普通的比普通的0.5V0.5V来得高？欧姆档内电源只有来得高？欧姆档内电源只有1.5V1.5V 用4.5V的直流电源来粗试一下 用伏安法来测出发光二极管的伏安特性曲线用伏安法来测出发光二极管的伏安特性曲线 结论：导通电压结论：导通电压1.7V1.7V左右，使其正常发光的工左右，使其正常发光的工 作电压作电压1.8V1.8V左右左右 点评：电流表最好用多用表的点评：电流表最好用多用表的10mA10mA档，档， 实验室现有的电流表量程太大实验室现有的电流表量程太大 问题问题3 3：实验室螺线管能产生多大的感应电动势？：实验室螺线管能产生多大的感应电动势？ 结果：差距很大结果：差距很大 自然而然的问题4：怎样提高感应电动势？ 讨论结果：磁场强一些或圈数多一些，现有磁铁讨论结果：磁场强一些或圈数多一些，现有磁铁 条件下，尝试增加圈数条件下，尝试增加圈数 问题问题5 5：怎样增加圈数？（该绕多少圈？）：怎样增加圈数？（该绕多少圈？） 猜想：感应电动势的大小与圈数成正比猜想：感应电动势的大小与圈数成正比 实验室的线圈产生0.3v左右的电压，圈数多少？ 学生提供的测圈数的方法：