科学因探究而美丽探究以创新而更精彩

谷春生

随着高中新课程改革的全面推开，科学探究已成为当前基础教育课程改革的热点、亮点和难点.这就迫切要求教师要善于吸收教育科学及所教学科的最新成果，拓宽自己的知识面，挖掘出教材所蕴涵的探究性因素，精心设计相应的探究性课题，把学生置于开放、多元的学习环境中，确立起学生在学习中的主体地位，增进独立思考能力，启迪创新思维，以更好的培养学生的科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神，更有利于我国创新拔尖人才的培养.

物理学在日常生活、生产实践和科学研究中有着极其广泛的应用.在物理学习中，注重实际问题的分析探究，对于激发学生学习兴趣，拓宽知识面，提高应用物理基础知识解决实际问题的能力，树立一切从实际出发的良好作风，都是十分必要的.本人在教学中设计一些实践探究问题，激发了学生的探究欲望，培养了学生的科学探究能力.下面略举几个物理科学探究与创新有效整合的案例，以求抛砖引玉.

案例1 [探究课题]对电捕鼠器的探究与制作

[创设情境，引出问题]

我们学校十二月份准备举办科技文化艺术节，其中科技创新大赛是重头戏.请同学们查阅资料，积极思考，勤于动手，如果有条件，可以在家长指导下制作一个探究作品，参加大赛.

[学生兴趣高涨，实施自主探究]

学生们制作出很多参赛作品，其中不乏精美之作，下面略举一二.图1是学生在家长帮助下制作的低压电源电捕鼠器.低压电源电捕鼠器电路图如图2.

[汇报成果，分析原理，启迪思维]

元器件选择：

晶体管VT选用2N5609型硅NPN中功率三极管，亦可用8050、9013型等常用三极管代替.VD1用3mm红色发光二极管，VD2～VD4用1N4007型硅整流二极管.R1～R3均用RTX-1/8W型碳膜电阻器.C1～C3一律用CL11-630V型涤纶电容器，SB用6mm×6mm立式微型轻触开关.G用5号干电池两节串联（配塑料电池架）而成，电压3V.高频变压器T须自制：选用2E19型铁氧体磁芯及配套塑料骨架，L1用0.22mm漆包线绕22匝，L2用同号线绕8匝，L3用0.08mm漆包线绕1400匝左右.注意图中黑点为同名端，头尾顺序绕，绕组间垫一、二层薄绝缘纸.

工作原理：当按下电源开关SA时，由三极管VT1和升压变压器T构成的高频振荡器通电工作，把3V直流电变成18kHz左右的高频交流电，经T升压到约500V，再经三支1N4007二极管、电容器C1～C3组成的三倍压整流电路升高到1500V左右，加到特制的金属网上.当小老鼠触及金属网丝时，高压就会通过小老鼠放电，将小老鼠击毙.

点评 联系生活实践的问题往往是学生特别感兴趣的问题，能激发起学生更加强烈的好奇心和求知欲.通过对问题的自主探究，可以使学生品尝探究的乐趣，从而激发学生对物理学的热爱，使他们义无返顾地投入到物理学科的探究学习中去，更有利于学生素质的全面提高.

案例2 [探究课题] 对磁屏蔽探究的创新实验设计

[创设情境，引出问题]

同学们学过了磁屏蔽知识，觉得理解的不够透彻.怎么设计一个创新作品探究一下，提升一下对磁屏蔽知识的认识呢？请大家积极思考，完成自主设计.

[学生积极思考] 学生陷入了困惑.

[理论引导，启迪思考]

如图3，一个高磁导率μ的铁磁材料制成的屏蔽罩与空腔可看作并联着的两个磁阻，由于空腔的磁导率μ0远小于屏蔽罩的磁导率μ，其磁阻远大于屏蔽罩的磁阻，于是来自外界的磁感线绝大部分穿过屏蔽罩而不进入空腔内，起到了磁屏蔽作用.要[TP2GW21.TIF，Y#]使屏蔽效果更好，可以使用较厚的屏蔽罩或采用多重屏蔽罩（一个套一个）.因此，效果良好的铁磁屏蔽罩一般都比较笨重.

实际应用中一般是用磁导率很高的材料制成容器，把产生干扰的部分（或易受干扰的部分）包起来，使磁场（磁感线）被限制在屏蔽体内和集中于磁阻很小的屏蔽体之中（或不能进入屏蔽体内）.图4就是用铁氧体或坡莫合金等高磁导率材料制成的壳体容器，通电线圈产生的磁场被限制在壳体内不能辐射出去，这就防止了它对外界的干扰，同时也防止了外界磁场对它的干扰.在一些电信设备中，也常用磁盒将线圈密封起来，效果更好，如图5所示.一般的软磁性材料如电工钢板甚至低碳钢板（俗称软铁板）等也都具有较好的导磁能力，而且成本低廉，因此有些电源变压器用厚电工钢板制成的壳体包起来进行磁屏蔽.

[设计创新实验，实施自主探究]

学生在教师的启发引导下，查阅资料，深入思考，设计的创新作品如下：

如图6取一个金属铁盒，四周结合致密，把顶部金属盖剪去，其内部放入一块磁铁，用透明胶带悬空“十字架”形状牵引固定在铁盒内部的正中央，然后用透明胶带三把钢尺并排粘在一起，制作出了金属屏蔽板，再选取考试专用塑料垫板剪下四分之一作为对比材料，最后取一些订书针.

取出金属铁盒，用塑料垫板盖住顶部，上面撒些订书针.然后迅速倒置过来，细小订书针被铁盒内的磁铁所吸引，不会掉下来.此时，在薄塑料板与铁盒之间，从左侧慢慢插入金属钢尺片，当大金属片完全把铁盒密闭起来，大金属片下面的塑料片下刚才吸引的小订书针完全跌落下来，如图6.探究实验激发起学生更加强烈的好奇心和探究欲望：为什么是这样的呢？

[引导分析，启迪思维]

开始的时候铁盒用塑料垫板盖住顶部，上面撒些订书针.然后迅速倒置过来，由于磁场能穿越塑料、木板等非铁磁性物质，细小订书针被铁盒内的磁铁所吸引，不会掉下来.此时，从左侧慢慢插入金属钢尺片，当大金属片完全把铁盒密闭起来，大钢铁片下面的塑料片下刚才吸引的小订书针完全跌落下来，这是因为该铁盒、钢铁片都是铁磁性物质，它们的磁导率很高，磁感线通过铁盒、钢铁片形成闭合回路，无法向外界泄露，从而使磁场被限制在屏蔽体内，屏蔽起来，整体外部无磁场，故小订书针跌落下来，如图6所示.

点评 这个实验非常有趣，属于创新实验，它成功实现了从无磁屏蔽现象缓慢过渡到有磁屏蔽现象，对比明显，矛盾冲突激化，学生印象深刻，可以培养学生较强的动手能力、观察能力、分析综合能力.整个过程创新点闪亮，从而实现学生在玩中学，在愉快中感悟，在浓厚的兴趣中提升，实施自主探究，亲身感受，将使物理学变得更加亲切.

没有探究，就没有科学.如果学生初接触探究性课题，探究性学习可在教师指导下进行；如果学生多次做探究性课题，探究性学习可由学生自己设计完成，以更好的激发学生自主学习能力，启迪创新思维.总之，教师在教学过程中要深挖教材中的探究性因素，开发创新实验资源，精心多多设计或启发学生设计新的探究方案，尽最大可能给学生提供必要的科学探究机会，让学生自主思维、动手实验、社会调查、查阅文献等等，体验探究过程的曲折和乐趣，发展科学探究能力，激发学生创新潜能， 实施科学探究教育.科学因探究而美丽，探究以创新而更精彩.教育改革呼唤更多具有创新思维的教师，以更好地激发学生探究科学的热情，增强他们的创新意识.