以“楞次定律”教学为例谈高中物理探究性实验教学的设计

陈芹

以应试为目的的传统物理课堂，是由教师直接而快速地将物理规律灌输给学生，因此学生可能会运用物理规律来答题，而对规律的实质却一知半解.新的课程标准要求以探究的方式进行高中物理教学，只有如此，才能让学生理清规律的来龙去脉，并将课堂所学和客观实在联系起来，发展其发现问题、解决问题的能力.

1 高中物理探究性实验的内涵

物理探究性实验可以这样来定义：学生在教师的引导下，通过实验操作和观察等方式参与到物理规律的发现和总结活动中，切实体验构建物理规律的过程，进而使自身的相关能力得到培养.

物理基本概念和规律教学的过程中，教师需要给予学生适当的点拨，引导他们设计实验、规范操作、观测实验现象、记录数据并处理，进而形成自己对物理规律的认识.学生应该处于整个探究过程中的主体地位，他们会在此过程中加强处理各种问题的能力，他们的创造性思维也能得以训练，学习的激情和兴趣不断地被激起.高中物理的探究性实验教学也需要学生积极主动地思考，敢于质疑，勇于探索，从而培养学生主动学习的习惯，锻炼他们的学习能力、动手能力.

2 高中物理探究性实验教学的设计思路

怎样来将探究性实验教学整合进高中物理课堂呢？笔者认为，有关教学活动的设计应该按照以下的几个环节来组织.

首先要让学生明确“探究什么”，科学探究活动都应该有一个明确的探究对象，高中物理探究性实验活动的内容就是物理问题.在进行教学设计时，选择怎样的问题至关重要，教师必须结合学生实际情况，设计出最能激发学生探究欲望的物理问题，而且该问题是否能联系学生的生活实际、探究过程的可操作性都必须加以考虑.我们对问题的设计要打破物理教材的束缚，合适的设计应该要最接近学生物理学习的最近发展区.

第二步是指导学生思考“如何探究”.在这一环节，教师要鼓励学生注重假设，积极猜想，很多伟大的物理发现都源于科学家大胆的假设和猜想，可以这样说物理规律的探索就是以猜想和假设为起始的落脚点.此外，学生之间要相互交流各自的猜想，在沟通中完善自己对结论的猜想.

第三步是实验论证.这是探究性实验教学的主要环节，这一环节中，学生的工作包括设计实验和实验操作.学生的自主实验不是漫无目的的胡乱操作，教师要引导学生组织好缜密的实验思路，规划实验步骤，实验操作和现象记录的分工协作.教师要巡视每一个小组的讨论和研究，及时地参与到其中，旁敲侧击，给予点到为止的指导.

第四步是结论归纳.这一环节是锻炼学生的数据分析能力和归纳能力.不同类别的实验需要学生或是用表格法列出相应的实验现象进行比较（例如，探究影响电荷间相互作用力的因素）；或是用图象法发掘定量的正反比规律（例如，探究加速度与[HJ1.5mm]力、质量的关系）.教师在此过程中，应该鼓励学生设计科学的数据记录表格，耐心运算，仔细画图，进而结合猜想，大胆地进行归纳和总结.

第五步是交流体会.在这一环节中，学生不仅仅是交流自己的探究成果，还应该包括自己实验设计和实验操作中的感受和体验，这也是实验技巧和动手能力取长补短的一个契机.

3 高中物理探究性实验教学的设计实例

“楞次定律”是《电磁感应》这一章的重点，也是难点.以往的教学中，教师也会在课堂进行演示实验的操作，但是单纯的被动接受导致学生只能获得肤浅的感性认识，进而导致他们对规律只是一知半解，只能通过习题的反复训练来熟悉这条规律，这样进行往往是事倍功半.如果将探究的工作交给学生，让他们体验发现规律的过程，效果会更好，下面探讨一下通过探究性物理实验对本节进行教学的设计思路.

（1）设计情境，提出问题

首先可以通过一个个问题导入新课，一系列由浅入深的问题可以不断刺激学生的求知欲，一些似懂非懂的问题尤其能激起学生的兴趣.本节内容，笔者认为可以设计这样一些问题：

a.怎样才能产生电磁感应现象？

b.使用老师所提供的实验器材能否发生电磁感应现象？如果你认为可以，请设计相应的电路（例如，用条形磁铁插入、抽出实验探究的实验），并陈述电流存在的证据.

c.你能想到哪些方式可以引起闭合回路中的磁通量发生变化？

d.感应电流是否也能在它所处的环境激发出磁场？如果你认为可以，请进一步思考怎样确认该磁场的方向.

e.请你进行实验，研究原磁场的方向和感应电流磁场方向间的关系.

（2）组织讨论，鼓励猜想

让学生以学习小组的形式对相关问题展开讨论，鼓励学生进行大胆地猜想，并让他们积极地和其他同学进行交流.五个问题的前四个是和学生的知识基础有关，属于一定程度的复习，学生的答案较为统一；最后一个问题，已经涉及“楞次定律”的范畴，学生对该问题的答案应该是不一致的.争议的解决，自然而然地过渡到下一个环节——实验.

（3）围绕猜想，进行实验

结合学生对第五个问题猜想上的争议，比较分歧所在，此时教师的工作不是评价学生猜想的对错，而是要开始引导学生设计实验，对自己的猜想进行检验.教师要提醒学生注意判断和记录原磁场磁通量的变化情况，并能够通过电流表指针偏转情况来判断电流的方向，进而结合线圈的绕线方向来判断感应电流磁场的方向.教师要引导学生设计合理的实验记录表格（例如，用条形磁铁插入、抽出实验设计探究表格如下）

（4）整理记录，归纳结论

实验结束后，教师引导学生对比实验记录，验证自己的猜想是否正确，让猜想得以验证的同学总结归纳物理规律；而实验结果与猜想有冲突的同学，要提醒他们反思实验中可能出现的错误或误差，鼓励他们改进实验思路，重新操作，如果依然有误，则可提醒他们要敢于质疑自己先前的猜想，并从相反的角度来归纳相关结论.

（5）展示成果，交流体会

教师要给出时间，让学生展示自己有关感应电流方向规律[HJ1.65mm]的认识，并进一步给出教材有关“楞次定律”的描述.当然交流不应停滞于此，教师更要鼓励学生交流自己在猜想过程，实验过程中所遇到的困难，所发生的错误，以及自己克服困难、纠正错误的智慧.

在上述的教学设计中，学生始终站在探究活动的主阵地上，从感性认识到理性分析，最终在实验操作中锁定有关“楞次定律”的认识.这一过程，学生收获的不仅仅是这一知识点的理解和掌握，更有探究能力的培养和动手能力的锻炼，当然最后的展示和交流，也帮助学生进一步完善自己的物理思维和科学方法.

综上所述，高中物理探究性实验教学需要教师引导学生从自己的基础出发，借助已知来探索未知，构建物理规律，同时发展他们猜想、质疑、实验等多项科学探究能力.也就是说，探究性实验教学能有效地将高中物理课堂转化为真正地科学课堂，实实在在地提升学生的科学素养.