对初中物理探究性实验教学的研究

1、对初中物理探究性实验教学的研究海珠区教育局教研室陈铁杭摘 要：在课程标准与教学实践中，结合学校一线老师的教学及本人对初中物理探究性实验教学的认识与理解，面向初中学生的物理探究性实验应该要：创设情景，形成任务驱动；根据学生实际，以有效提问作为引领；适度开放，自主实验；满足需求，延伸课外探究。根据不同的教学需要，实施课堂探究性实验教学的不同策略，会对新课标下初中物理课堂的教学能产生积极度良好的效果。关键词：课程标准；初中物理；探究性实验在新一轮初中物理课程改革中，强调了探究性实验教学的重要地位。新的课程标准在科学探究上突出“提出问题；猜想与假设；制定计划与设计实验；进行实验与收集证据；分析与论证；

2、评估；交流与合作”的理论内容。物理探究性实验是指：教师对知识不直接给出结论而是通过创设情景，启发、引导学生思考，提出问题，再让学生利用已有的知识和生活体验自主地去进行物理实验探究，通过小组合作讨论研究，最终得出结论，获取知识。一、针对初中学生，在课堂中开展物理探究性实验(一) 创设情景，形成任务驱动初中学生思维正处于具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段，其中形象思维仍起重要作用，抽象思维正在发展。在很大程度上，学生仍习惯于靠经验材料判断分析事物，不善于从理论上进行推导。心理学研究表明：初中学生认识事物存在着知觉优先的倾向。这就要求教师必须给学生提供足够的感性材料和活动机会等情景，让学生产生强烈

3、的兴趣，从而形成探究任务的驱动。情景引入，顾名思义是在探究活动的初始，设置与教学内容相关的引入手段。其最主要作用在于激发学生的学习兴趣，通过情景产生好奇心，充分利用青少年好动心理特征的正面效应，用趣味启发学习兴趣，进而转化成学生积极求知的驱动力，这是学好物理的重要环节。在新课程实施的课堂中，物理探究性实验的第一个环节是“提出问题”。不少教师按部就班，让学生就某个问题展开“猜想与假设”，由于学生对问题缺乏初步的认识，也缺乏教师的适当引导，猜想与假设就成了胡猜乱想。不少学生的猜想与老师的教学设想毫无关联，最后为了完成教学任务，原来学生对问题提出的猜想被束之一阁，而教师根据教学内容，代替学生提出猜想

4、。利用情景引入，不但具备提高学生学习兴趣的功能，还应具备另一重要的功能：让学生在趣味的、未知原因的情景中，激发学生的求知欲望，驱动学生提出要探究的问题，并且根据所提供的情景，对问题形成猜想与假设。这两点正是课程标准中对科学探究的要求。案例一：压强的活动情景引入在压强一节的引入中，教师请一位男生和一个女生帮老师钉木板，老师提问：“谁会钉得快一点?”学生笑话老师“无知”。结果相同时间内，女生钉好了，但男生失败了。当想象与实际形成巨大反差时，最容易使人产生强烈的求知欲望。男生回座位时丢下一句话“不公平、”老师及时抓注这句话，提问”男生说，不公平、除了男生比女生力气大不公平之外，其他同学想一想还有什么

5、可能不公平?”引导学生进行猜想。师：“起初大家认为男同学会毫无疑问地胜出这个比赛，主要原因是基于什么考虑?”。生：“男生力气大！”师：“也就是说，压力的作用效果，从大家常识来看是与什么有关系？”生：“力的大小、”最后老师在实物投影仪上展示两个同学所用的钉。老师提问：“男生说不公平.，是因为他用了哪口钉？”引发学生对铁钉的观察。师因势利导“压力的作用效果，除了普遍认为与压力大小有关系之外？还可能跟什么因素有关系呢？”通过问题引导和实验观察，学生提出“影响压力作用效果可能与受力面积的大小有关”。案例二：研究电磁铁的视频情景引入探究影响电磁铁磁性强弱的因素。在学生探究通电螺线管的磁性后，了解电磁铁的

6、概念后。利用视频情景引入：电影透明人的片段女主角拆下铁门内侧的铁把手，利用心脏起搏器的直流电源等工具自制成一个粗陋的电磁铁把铁门外侧的铁栓吸住并拉开，成功进行自救的全程。视频播放完毕后，学生已表现出制作电磁铁的强烈欲望。设置问题：“根据电影中提供逃生时的情景，你能提出一个什么物理上的问题？”学生能围绕电磁铁提出问题“主角用什么打开铁栓？”等。再设置问题“你认为要制作一个电磁铁，你需要什么器材？”学生在视频情景中得到提示，从而对老师提出的问题有一个合理的回答。情景的引入还可以运用图片、漫画等手段引发兴趣，提出问题。例如引入杠杆可引入漫画如图1；引入惯性可引入图片如图2。  (二)根据学

7、生实际，以有效提问作为引领课堂提问的方式引发我们两个思考。思考一：“满堂灌”变为“满堂问”，学生的回答不少是“是”；”不是”；“对”；“错”等缺乏主观思考，进行解释的回答。而这样“满堂问”课堂中所设的提问往往是乏乏而问，教师的问题不能引发学生深层次的思考。思考二：老师对新课程的课堂提出一个研讨问题：“当学生导而不发的时候，怎么办？”学生导而不发有多方面原因。而其中之一：所提的问题脱离了学生的基础、实际能力，因而导致学生对老师的问题“导而不能发”。因此在实际教学中，我们应当根据学生的实际和基础，以有效提问，引领学生进行科学探究。案例三：探究“磁场对通电导线的作用”在电动机一节书中，教师对“磁场对

8、通电导线的作用”演示实验的处理如下：教师在演示图3实验后，得出磁场对通电导体有力的作用。为了进一步探究磁场对通电导体作用的其他特点，师：“要使通电导体的运动方向刚好相反，可以通过什么来实现？”上台的第一位学生操作是把导线与电源的正负极互换。师：“你是根据什么，想到改变电源正负极与导线连接的呢？”生：“在奥斯特实验证明，磁场的方向与电流方向有关。那我就想通电导体的受力方向是否会与电流方向也有关？”教师再次提问“还有什么其他操作也能够改变通电导体的运动方向？”第二位学生把磁铁的南北极上下倒置。这个内容的通常教法是：教师通过改变磁体南北极和改变导线与电源正负极的接线，让学生观察实验现象总结结论。这种

9、做法关注了学生实验观察能力与总结能力，但学生主体行为展开不足，就这种教法而言，不能达到培养学生动脑动手能力的目标。在这个教学环节的处理上，教师没有直接做演示实验，而是在学生能力范围内提出有效问题，启发学生思维，引领学生进行有实质意义的探究，从而在探究的基础上得出结论。要让学生能主动参与到探究实验中，教师必须对课堂中提出的有效问题加以研究。(三)适度开放，自主实验探究性实验的目标在于：发展学生的能力，包括发现问题的能力、制定计划的能力和解决问题的能力；培养学生的问题意识和创新精神等。基于上述目标，结合初中学生认知的成长历程，初中物理探究性实验不能由老师全盘决定，也不能完全放任自由，而应该在适度开

10、放中由学生自主实验。案例四：在案例二中，通过视频的情景引入，学生制作出电磁铁的制作后，进行对影响电磁铁磁性强弱因素的探究。教师提出“请想办法让电磁铁能增大电磁铁的磁性，使之能吸引更多大头针，可以小组之间共同合作。”教师并没有限定学生对电磁性磁性强弱与电流大小与线圈匝数两个因素进行探究。在这个限定范围内，进行开放式探究性实验，能力强的小组能根据书本的提示进行探究，一般能力的小组或者只能探究其中一个因素，但通过小组间的交流，也能够进行第二个因素的探究。在这个适度开放的探究实验中，学生通过一块干、两块三块甚至更多干电池作为电源，能得出“电压越大，电磁铁的磁性越强”的结论。虽然不能得出电磁铁磁性强弱本

11、质是与电流的关系，但在开放的环境下，学生能得出与书本提示不同的结论，其收获也是成功的。在探究结束，教师通过组织各小组对探究实验的交流与总结，最终得出影响电磁铁磁性的两个因素。从上面的案例可以看到，初中学生物理探究性实验体现了实验的开放性，探究的自主性在限定范围内的整个探究活动中，学生自由选探究方向，自定实验方案，老师不作干预，不同能力的小组获得的结论因能力而异。教师只是在最后的评估与交流中引领，综合学生意见得出系统结论。开放性与自主性是实现探究性实验目标所必需的，只有这样才能实现探究性学习的目的不论是探究的能力，还是问题意识和创新精神，都是只有通过亲自实践才能逐步形成。案例五：探究影响物体所受

12、浮力大小的影响因素教师让让学生亲身体验，利用日常所见的活动作引入，把空瓶压在水里越深，手受到的力越大，让学生通过物体受浮力越来越大的过程，引导学生猜想浮力大小与深度有关。在感受浮力增大的同学引导学生观察排开的水越来越多，引导学生猜想浮力大小与排开的水之间存在关系。教师在引导学生探究出浮力与等于排开液体重力后，一回头，再根据猜想引导学生探究浮力与深度的关系。师：在猜想浮力大小与什么有关时，我们还猜想到浮力的大小与深度可能有关？请自己做实验进行探究检验，探究深度对浮力的影响。学生做实验。在把物体逐渐浸入水的过程中，学生发现弹簧测力计的示数逐渐减少，发表结论：深度越深，物体所受浮力越大。但另一组同学

13、反对，在他们探究浮力与排开液体重力关系时，发现物体在不同深度，但浮力不变(两组学生并没有注意物体是否浸没的条件)。教师用开放态度引导“两组同学不同的意见，谁对谁错？请注意物体在液体中的不同位置去看待两个结论。”在教师的引导下，学生发现分别在不完全浸没与完全浸没的条件下，两个结论都对。探究性学习的重点是培养学生的问题意识和创新精神。问题意识即一种怀疑精神，一种探索意识，它是创造的起点，没有问题意识就没有创新精神。许多有重大意义的问题在开始时都是不为人们所理解，因而被误认为没有意义的。要养成问题意识，就需要养成问为什么的习惯，同时养成尊重他人提出问题的习惯，教师应该以身作则。特别对正在成长过程中的

14、中小学生来说，他们的问题意识和创新精神需要成年人的呵护和鼓励，才不至于被扼杀。(四) 满足需求，延伸课外探究学生在日常生活和实验探究过程中会有很多不同的问题、也有很多新想法。老师课堂上无法一一解决；由于课时限制、课程标准或教学设备限制，有很多学生感兴趣的知识、超出初中课标要求的知识(有的甚至到高中才会涉及到)我们老师都无法满足学生的需要；部分学生对物理现象、规律有着很大的兴趣，在一般的课堂教学中，无法得到一一满足。因此把探究性实验延伸到课外，引导学生进行课外探究将有利于满足不同学生的要求，开拓各个层次的学生实践技能。内容安排可结合实验册中的小制作(如发电机、电动机)、小实验(如水瓶琴奏乐)、结

15、合我们生活的物理活动(如测量自己登楼功率、测量学校到自己家庭的距离、测量家庭用电器的电功率)、教材中的“想想做做”(如判断未知磁体的极性；测量电池组电压；导体电阻与长度的关系等)、各种练习册中出现的探究题(如找一根铁丝让它温度升高、内能增大，看谁的办法多？)、教师不定期提供探究素材和趣味物理资料引导学生进行探究活动、科技节设置具有竞赛性质的制作(如纸火箭、水火箭、鸡蛋撞地球，飞行时间最长的纸飞机)等等。根据不同学生的实际，让学生进行课外探究活动的同时，写出探究报告。二、实施课堂探究性实验教学的一些策略实施探究性实验教学的策略：根据不同的教学情景，恰当地选择不同方式的探究性实验作为教学内容。教改

16、实践表明，凡是与教学过程紧密结合，便于随堂进行并利于学生动眼、动脑、动手、动口，利于培养学生科学的实验方法和良好的实验习惯，利于发展他们智能的内容，都可选为探究性实验的教学内容。(一) 根据新课标对能力与技能的具体要求，安排探究性实验的教学内容例如，课标中要求学生通过学习，会使用天平、温度计、电流表等基本物理实验仪器。学生在探究物质密度、探究物体熔化、沸腾等实验中，对学生使用这些仪器技能方面已有相当高的要求。那么可以在之前仪器介绍使用的课堂上，变仪器演示转变为分组探究实验，努力增加学生对这些仪器的使用频率，让学生在探究仪器的过程中，提高仪器使用的技能。(二) 设置不同的探究实验教学组合方式例如

17、对实验仪器要求高的教学内容，可以设置为演示探究实验与课外制作并行。例如：密度计在一般学校配置不多。这就可以采取在课堂上实验演示，课外再引导学生进行自制密度计。双管齐下，使学生理论联系实际。(三) 将课本上的小实验和一些实验习题改为分组或演示实验例如用纸盒可以将水烧开的小实验可设为课堂演示实验，反复弯折铁丝后弯折处会发烫等实验习题设为分组实验等等。 (四) 创造性地设计探究性实验案例六：利用“探究凸透镜成像”的整套实验装置，再加一个凸透镜和一个凹透镜，让学生探究“近视眼的矫正用什么透镜”。教师将物体放在凸透镜较近处，但仍能在光屏上得出一个倒立缩小的实像比喻为人看近处的物体能看得清晰。如

18、图4所示。解释近视的眼睛晶状体太厚，睫状体不能有效调节厚薄。因此看远处的物体很模糊，如图5所示(教师同时将物体拉远，光屏上模糊)。   教师引导“近视眼要看清物体，就要佩带眼镜，我们带的眼镜是凸透镜还是凹透镜？”引导学生利用另外的两个小凸透镜和凹透镜，探究近视眼应该佩带什么眼镜?”教师创造性地引导学生对问题(也是日常生活问题)进行探究性实验。根据初中学生的实际，学生的能力较难实现如何设计探究性实验。因此适宜教师利用情景(演示实验等)作引导，而留下问题的关键让学生进行探究。三、学生经过初中物理探究性实验学习后的成效广州市新滘(土华)中学是属于生源极差(主要来自土华和小洲两条村

19、的农民子弟)的海珠区东部类学校。但是该校物理科组致力课改教学研究的同时，花大力气研究初中物理课外延伸的探究性实验。在2003到2005年两年间，该校进行了不少制作与实验：土电话、照相机模型、热气球、电磁铁、简单电动机、探究盐水电池、用电能表测量电功率，改装电表，大气压支持水柱，莫尔斯电码演示板等等。通过课外小制作、课外探究活动带动学生学习物理的积极性，取得卓越的成绩。该校2005年的毕业生，从初二全区统测、到初三第一学期期末统测、区一模、会考成绩在区排名和区到达度都有进步(见表1)，该校向全区介绍的总结中就提及了“以物理探究性实验激发学生的学习兴趣与创造力”的成功经验。案例七：制作“灵敏电流表”由广州市新滘(土华)中学物理科提供在电磁感应实验中，需要的器材不多；但关键的灵