“实验探究式教学”的研究

庄新恭

我国普通高级中学物理新课程标准明确指出：科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。科学探究的教学方式能将学生从传统的接受式教育中解放出来。让学生能进行真正意义上的探究学习、自主学习和协作学习，从而实现三维一体的课程目标，这是我国普通高中课程改革的重大突破，必将带来深刻的变革，产生深远的影响。

在中学物理教学中实施科学探究活动的主要教学方式是课堂探究教学。所谓课堂探究教学，就是在课堂教学中学生在教师的组织、指导和帮助下，像科学家发现真理一样。通过亲自动手动脑去学习、思考、探究，不断发现事物发展变化的起因和内在联系。从中找出规律。在这种教学模式下学生知识的形成过程既不是被动接受式的，也不是真正的发现式，而是通过外界的导向信息跟学生原有的认知结构相互作用。从而实现新知识的建构，培养学生的探究能力和协作能力。

本文结合“楞次定律——感应电流的方向”教学实例探讨在课堂教学条件下实验探究式教学的教学模式。

一、实验探究式教学的基本模式

普通高中物理新课程标准有关科学探究的要素包括：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，评估，交流与合作。在课堂教学中采用实验探究的模式进行教学应按这几个要素的要求来组织教学内容和教学活动，同时应充分考虑时间、空间环境、教学设备及学生个性特征的差异等因素对开展课堂探究教学的制约作用。在课堂教学条件下采用实验探究式教学模式进行教学可能包括下述各个阶段的全部或部分。

(1)创设情景、提出课题：教师选择适合实验探究教学的课题，利用实验演示、实物或模型展示、多媒体演示、精彩讲述等教学手段来创设新奇的物理情景，吸引学生的注意力，激发学生的探究兴趣，然后提出要解决的课题。

虽然理论上认为探究的课题最好是学生自己提出。但是在受时间、空间及设备等条件限制的课堂教学中，还是由教师诱导学生提出探究课题、甚至是教师提出探究课题或采用教材现成探究课题为好。因为这样更有利于教师对探究活动的安排。

(2)大胆猜想、提出假说：引导学生针对提出的课题进行思维活动、小组讨论，让学生大胆猜想。提出合理的假说。在这一阶段应让学生进行充分的“头脑风暴”，不随意否定任一学生的猜想与假说。而应通过学生之间、小组之间、师生之间的交流与讨论来确定一种或几种大家认为可能正确的猜想与假说供下一阶段的探究活动采纳，或者整理归纳学生的各种设想供下一阶段由学生自行用实验来证实或否定。这种尊重学生自主探究结果的做法有利于持久地保持学生的探究热情。

(3)制定计划和设计实验、评价和选择最佳实验方案：为验证猜想、假说而制定探究计划，让学生自主设计各种实验方案，并在小组内或小组间交流，最后在教师的指导下确定最佳的一个或几个实验方案供全班学生选用。

由于课堂探究教学是在有限的时间内进行的教学，所以教师通常不能采用完全放开的方式让学生自由设计实验，而应采用有所限制的、有指导的方式来引导学生设计实验，主要有以下几种办法：给定实验器材。从给定器材中选出一部分或全部设计实验方案；选择曾经做过的演示实验或分组实验，让学生通过修改来设计实验方案；给出实验方法，让学生选择器材设计实验方案。

在确定最佳实验方案时。一般应至少确定两个以上不同难度的实验方案供不同层次的学生选用，从而能实施分层教学，以利于学生自主学习，使所有学生都能通过自身的努力完成实验探究活动。同时，从探究过程的完备性来看，为了使结果更具有普遍的意义和说服力，也应让学生从多个角度去探究同一个问题。因而必须设计两个以上的实验方案。

(4)操作实验、收集证据：各小组选择认可的最佳实验方案进行分组实验，观察并记录实验现象。读取实验数据。学生可根据自己的能力选择认定为最佳实验方案中的一个或几个进行实验，但为使探究结果更具普遍意义、更有说服力，教师应设法使各个方案都被不同小组的学生分别选用。在学生做实验过程中，教师要到学生当中走动，观察、指导学生操作实验，纠正学生实验技能上的缺陷。

(5)分析论证、得出结论：每一小组的学生对实验现象和实验数据进行分析、处理、归纳、总结，得到结论。然后不同小组的学生进行交流、互评，吸取他人的经验教训，发现新问题，修改原先的结论。最后教师选取典型的探究过程及结论进行评价，引导学生得出一致的正确结论，使学生获得知识。

(6)应用结论、巩固新知：通过适当的纸上练习或实验操作让学生把探索得到的知识加以应用，在演绎推理中巩固所学的新知识。

以上六个阶段只是一般的程序。实际上，课堂内的探究活动。受时间、空间和设备等条件的限制，必然不可能是完整的探究过程，即不可能包含完整的探究要素。因此，课堂内的探究活动过程，必然应该有所侧重，强化某些环节而弱化或忽略其它环节，着重培养学生某方面的探究能力。此外，在课堂教学中，可以将实验探究式教学用于整节课的教学。也可将其作为一节课中局部阶段的教学方法。

二、实验探究式教学实例

以“楞次定律——感应电流的方向”的教学实施过程为例来说明在全部课堂教学中实施实验探究式教学的各个教学阶段。

(1)创设情景、提出课题：教师首先重做“电磁感应现象”一节课中的三个实验(如图1、2、3所示)。教师要一边演示，一边引导学生观察下列现象：导体AB向左移动时感应电流的方向与导体AB向右移动时相反；磁铁插入螺线管时感应电流的方向与磁铁从螺线管里拔出时相反：断开开关时感应电流的方向与闭合开关时感应电流的方向相反；滑动变阻器的滑片向左移时感应电流的方向与滑片向右移时相反。截然相反的物理现象激发了学生的探究热情，他们急切地想知道这当中的原因。这时教师及时地向学生提出本节课要探究的课题——“感应电流的方向”，要求同学们先猜猜感应电流的方向由什么因素决定。如何确定感应电流的方向?

(2)大胆猜想、提出假说：对于如何确定感应电流的方向，学生会提出各种各样的想法：由导体切割磁感线的方向及磁场的方向即右手定则确定(初中所学)；由磁感应强度的方向判定；由穿过螺线管的磁通量判定(一般是有看书的学生提出)；由穿过螺线管的磁通量的变化判定；由导体的相对运动方向判定(事先有看课外书的学生提出)；等等。对于学生提出的各种设想，教师不能急于否定或肯定。而是引导学生整理归纳全班的各种设想，然后要求学生通过设计实验来探究哪些猜想是正确的。

(3)制计划和设计实验、评价和选择最佳实验方案：为了控制实验设计阶段的时间，教师要求学生用“电磁感应现象”一节课已经做过的演示实验器材来设计探究方案，或直接采用三个演示实验的装置来设计探究方案。这样，学生就基本上能依照“电磁感应现象”一节课已经做过的三个演示实验设计方案。等学生讨论、交流后，教师利用实物投影仪将典型设计投于大屏幕上。并引导学生分析、比较、讨论、修改，最后确定三个方案为最佳实验方案供学生选择。这三个难度不同的实验方案既考虑了分层推进教学。又考虑了探究过程的完备性。

方案一(如图1及下表所示)是从闭合电路的部分导体做切割磁感线运动引起闭合电路磁通量变化的角度考虑的，同时也兼顾了初中学生已经学过的右手定则，适合于基础较差的学生选用。

方案二(如图2所示及下表所示)这一方案是基于感应电流的方向总是阻碍导体和磁铁的相对运动这一方面考虑的。是从动生电动势的角度考虑而设计的实验方案，便于中等以上的学生选用。方案三(如图3所示及下表所示)这一方案是从感生电动势的角度设计的，跟学生在初中所学的知识没有联系。实验探究的难度较大，适合于较优秀的学生选用。

(4)操作实验、收集证据：学生选择以上三个方案中的一个或几个开始进行实验。这时教师在学生中来回巡查，观察学生所选的实验方案，通过引导使三个方案都能被不同小组选用，同时要注意纠正学生实验技能上的缺陷。

(5)分析论证、得出结论：教师从学生当中找出几份典型的数据记录(最好是已经下结论的)，投影于大屏幕，引导学生分析、归纳得出楞次定律。

(6)应用结论、巩固新知：教师要求选用不同实验方案的小组交换实验数据，然后用已经得出的楞次定律来分析实验结果是否合理?

总之，在课堂教学中利用实验进行探究教学，是在充分权衡时间、环境空间、教学设备及学生个性特征差异的前提下，尽可能地“开放”课堂，尽可能地构造一种有利于学生自主学习、主动探究和协作交流。有利于激发学生科学探究意识和培养学生科学探究能力，有利于对不同个性特征和不同能力层次的学生实施分层教学的教学模式。

(责任编辑：陈光明)