探索性实验：提高中职生物理实验技能的有效途径

摘要:探索性实验的教学对培养技术应用型人才具有一定的积极意义。文章从实验的意义、运作程序、教学环节与运作过程中的重要节点出发，介绍了如何开展探索性实验教育。

关键词：探索性实验；实验意识；实验技能

在中等职业教育中，物理学课程的教学主要有两方面的功能：首先是通过物理课教学，使学生在物理学知识的积累和巩固方面有一定程度的提高；其次是通过物理课的实验教学，加强对学生的科学理念、科学素质的培养，引导学生对研究型学习的探索，增强学生的实践动手能力。以往的物理课实验教学通常是教师根据事先制定的教学计划，选定若干个实验，要求学生先通过自己的预习与教师的讲授，按照实验指导书上所列的目的、要求、操作步骤、注意事项等按部就班地完成实验任务。从表面上看似乎完成了教学任务，但是实际教学效果并不尽如人意。

那么，怎样搭建一个新的教学平台，更好地提高教学质量呢？通过几年的教学改革和教学实践，笔者深深地体会到中等职业教育中的物理教学不同于大学本科阶段的学习。教师应把教学的重点放在学生对物理概念、物理规律的理解和应用上，尤其放在培养学生物理实验的动手能力上。在物理教学中，我校进行了一些教学改革和尝试，实行师生间教学互动，让学生主动参与到教学中，变被动式学习为主动式学习，教师的任务主要侧重于对学生实验能力的培养。在实验教学中，教师结合学生的实际情况，按照教学课程和教学大纲的要求，采用多种不同的实验模式进行实验教学，其中一种为“指导—探索”模式，在实验教学的过程中取得了较好的教学效果。所谓“指导—探索”模式是指在教师的指导下，学生应用学过的物理知识，针对研究课题提出假设，设计实验方案，验证假设，归纳出物理规律和物理概念，从而获取知识、发展能力的一种教学模式。下面根据自己的教学经验,介绍开

展探索性实验的一点体会。

课前酝酿，提出新颖课题

探索性实验作为物理实验的一种形式，既有别于测定性实验，又有别于验证性实验。需要指出的是目前探索性实验教学本身还处在摸索阶段,还没有具备完整的理论体系,其真正的目的在于使学生获得物理实验研究方法，让学生接触探索和创新的过程和方法，在实验与探索的过程中，培养学生的理性思维能力，培养他们的创新精神。而要达到这一目的，作为实验教学的策划者和指导者，任课教师要有明确的指导思想，以测定性实验和验证性实验为主线，经过一定的实践和训练后向探索性实验过渡，同时要使学生在进行探索性实验时实现认知上的冲突。这要求探索性实验的设计要新颖，这样才能激发学生对知识的探索欲望。例如“测定有限长直螺线管内的磁感应强度”的实验，要求学生自己设计实验方案、测量步骤和数据处理的方法，并且要求给出有限长直螺线管不同位置的磁感应强度。这里要说明的是学生在学习稳恒磁场中的安培环路定理时，已经认识到对于无限长直螺线管来说，其磁感应强度B=μonI，其中为4π×10-7NA-2（真空中的磁导率），n为螺线管单位长度上的匝数，I为通过螺线管的电流强度，螺线管内部的磁感应强度处处相等（理想式的状态），但是根据磁感应线密度的概念，对于有限长直螺线管来讲，中间位置的磁感应强度最大，边缘处最小，很显然这比教材上的内容新颖。新颖的内容和相应的难点才能引发学生对知识探索的兴趣。

那么，新颖到什么程度呢？这又涉及一个度的问题，适度是指设计既要与学生的知识经验有一定的联系，同时又有一定的难度，这样的设计如同树上的果子一样，学生必须跳一跳才能摘下来，这样就最大限度地激发了学生的求知欲和好奇心。在这种情况下，要求学生思考利用什么样的方法可以测量磁场？学生应用所学的霍尔原理（在传感器章节的教学中就是霍尔传感器），B=Ud/RI=U/IK_H，这里的U是霍尔电压，KH是霍尔元件灵敏度，I是通过霍尔元件的电流（注意：不是通过螺线管的电流）。怎样用霍尔原理来测量磁场呢？要求学生自己写出实验原理、实验方案、实验的步骤。通过以上设计与实验操作，可使学生对物理实验在理性思维与认知上有所突破。

师生互动，确定和验证试验方案

确定实验的要求和任务后，在进行探索性实验活动前，任课教师的首要任务是使学生明确探索性实验的意义和作用，然后是培养学生的实验兴趣，提高学生主动参与探索性实验的积极性，使部分学生克服思想上的畏难情绪，以培养良好的实验意识和实验悟性，使学生在经过一段时间的学习后，能够对实验的理念、机理有一个清晰的认识，当他们再接受一个新的任务时，能够有一定的心理和思想准备。教师布置任务时可以提前几个星期通知学生。可将班级分成若干个课题小组，指定小组负责人，全面负责小组的工作，先进行可行性研究。例如，利用霍尔原理测量磁场在理论上是否可行，联系到日常工作中，探测铁矿就是利用了一种测量铁矿附近的磁场的方法，因此，理论上是可行的。那么，利用什么方法、什么途径去解决测量问题？若用原来中学阶段的模式(定性测量),则达不到理想的结果，若要让学生开发一种仪器来完成任务,则困难重重。那么，就应该让学生自己找到适合于自己的测量仪器和测量方法，这就需要学生发扬团队协作精神。

在实验进行的开始阶段，教师应放手让学生进行操作，不要轻易地去干涉，要让他们自己去摸索方法和途径。经过一段时期的准备工作后，教师要适当了解进展情况，先召集小组负责人开会，询问一些诸如实验的指导思想和实验的操作机理是什么、准备工作的进度、实验的难点在哪里等问题。教师根据实际情况应对学生进行鼓励，提高学生的自信心，尽可能让学生自己思考，想办法解决实验中存在的问题。让学生通过网络、图书馆查询资料，要求学生人人参与。学生可以根据自己掌握的情况，在小组成员间展开讨论和总结，也可以就有关问题在组与组之间进行交流。工作进行了一个阶段后，教师就要收集各小组的书面报告，全面了解学生工作的进展情况，审阅和总结，让负责人汇报一个阶段内工作的基本情况，然后召集全体学生进行总结和评估，先对学生这一时期的辛勤劳动给以肯定，表扬他们工作中的闪光点，尤其是对报告中一些新颖的观点更要给以鼓励和表扬，即使是一些幼稚的、异想天开的观点，也应给以充分的肯定，当然也要指出不足之处。当学生的工作架构基本形成时，教师就要全面、细致地进行指导，先从阐述探索性实验的意义和作用、在科学研究中的地位以及本次活动所要达到的目的谈起，然后针对本次实验的目的、原理、所涉及的实验仪器、操作的步骤和注意事项等作详细的阐述，从学生的实验方案中挑选出优秀的方案，并且以优秀实验方案为例给大家进行分析讲解，在此基础上再进行实验就会收到较好的教学效果。

通过这样的实验活动，笔者感触很深，教师和学生要花费大量的时间和精力，从活动开始到结束，几乎占用了所有的双休日，作为主讲教师一般一个学期进行一次这样的实验活动即可。从整个活动来看，除了要表扬积极参与、活动效果好的课题小组，对于效果不是太好的小组，也要充分肯定他们的参与和努力。通过这样的活动，可以激发学生的主观能动性，发扬学生之间的团队协作精神，巩固和提高学生所学的知识；可培养学生创新思维，加强他们勤于实践和勇于探索的精神；教学中师生间形成互动形成活跃的、开拓性的教学模式，可实现真正意义上的教学互动，拓展学生的后续学习空间。

参考文献:

[1]查有梁．物理教学论[M]．南宁：广西教育出版社,1997．

[2]田世昆．物理思维论[M]．南宁：广西教育出版社,1997．

[3]周海忠．国外物理教学中的低成本物理实验[J]．物理教学研究,1993，(2)．

作者简介：

张辉耀（1966—），男，广东省佛山市顺德区龙江职业技术学校教师，中学一级教师，主要从事物理教学工作。