教学相长——论科学实验探究在物理教学中的作用

鹿新华

在物理教学中,教师要率先垂范,充分利用身边的生活物品来创新实验或列举生活实例来理论联系实际．教师要善于创设问题情境,引导学生主动探究和发现问题,要鼓励学生通过亲身实践,在探究学习中感受科学的无穷魅力,掌握探究的科学方法．在探究活动中,师生要共同做好各个探究环节的设计,对探究学习活动进行反思和总结,不断提升科学探究素养和科学思维能力．

1 创新实验设计,率先垂范树榜样

教师首先要善于动手和钻研．学生具有天然的向师性,教师的思想和人格会像一丝丝春雨,“随风潜入夜,润物细无声”．师者,模范也．我们要在教学中用教育智慧无声地影响学生．

笔者在教学中喜欢动手尝试,喜欢利用身边的物品给学生进行演示．比如用黑板擦摩擦黑板来例证受滑动摩擦力的物体可以静止;用两个刷子来演示相对运动趋势;用手拿瓶子水平运动来例证摩擦力方向可以与物体运动方向垂直;用绳拴水杯来演示水流星;用校门的电动门轨道来说明火车车轨的结构等．

麦克斯韦曾经说过“一项演示实验,使用的材料越简单,学生越熟悉,就越想透彻地获得所验证的结果．”教师要充分利用我们身边的物品,自制仪器教具,对一些实验进行改进和创新．笔者曾利用身边的简易物品创新设计了如下物理小实验.

1)变化的磁场产生涡流电场实验．利用导线与小灯泡串联组成闭合回路围在电磁炉上空,小灯泡能够发光.通过这样的实验把涡流电场的产生变得更加直观．

2)电磁驱动和电磁阻尼小实验．磁铁和铝是不能相互吸引的,但利用强磁铁转动可以带动家中的铝锅盖转动起来,或利用强磁铁左右移动带动铝块跟着动起来,或利用强磁铁移动带动易拉罐转动起来,以此验证电磁驱动现象．在以上电磁驱动演示中,停止强磁铁的转动或移动,易拉罐或铝块也会很快跟着停下来,很好地验证了电磁阻尼．

自制实验的操作更简便、更生活化,既增强了实验效果,也激发了学生的创新意识,能更好地突破物理教学难点．笔者总结改进和创新实验的方法如下.

1)利用身边简易家用物品自制教具创新设计演示实验；2)化不可见为可见,如利用导线与小灯泡串联组成闭合回路演示涡流电场的产生;3)化现象不明显为明显,如利用强磁铁来演示电磁感应现象;4)利用慢镜头拍摄,使学生能更清楚地观察到实验现象;5)利用电脑软件的表格功能改进实验数据处理方法;6)改进演示实验的呈现方式,如以魔术杂技等方式呈现,增加实验的趣味性;7)演示实验改为学生亲自参与，体验实验过程．

2 创设问题引领,助力解决问题

教师要善于设计“问题”引领，为问题的解决搭建平台,使学生能自己主动提出问题,并逐步去解决．

在讲自由落体运动时,笔者自制“测反应时间尺”,以测反应时间的趣味小游戏引入新课教学．在探究自由落体的运动性质时,引导学生猜想自由落体运动是什么性质的运动,要怎样设计实验去验证猜想．然后把设计的主动权交给学生,让他们进行交流讨论,使学生从多角度通过多种方案设计实验来验证自由落体运动是匀加速直线运动的猜想．再借助打点计时器打出的纸带进行数据分析．

在这样的探究过程中,采取“情境设置─问题链接─自主探究─形成共识—得出结论”的教学方法,使学生在一步步的问题引领下,既能提出问题又能解决问题．

3 体验探究过程,掌握探究方法

在讲“探究感应电流的产生条件”这节课时,笔者在课上演示模拟了法拉第实验,实验现象非常明显,课堂气氛空前高涨．在最后5分钟,笔者抓住时机,及时引导学生“做一做”——摇绳能发电吗?课后恰好是大课间,笔者事先在操场上准备好了器材(25m的双股导线,灵敏电流计),学生飞奔而去,开始研究器材.此时笔者提醒他们:“探究实验前,要先预设探究的问题,对实验结果进行猜想,对实验方案进行多种设计,并对实验条件进行比较和分析． ”之后笔者进一步提醒学生:“通过这个实验，你要思考能探究哪些问题”．学生想到的探究问题如下：

探究1:摇绳的长短不同,电流表指针偏转幅度有什么不同?

探究2:摇绳的速度不同,电流表指针偏转幅度有什么不同?

探究3:摇绳的站位不同(东西向或南北向),电流表的指针是否都有明显偏转?

探究4:定性总结导体切割磁感线时产生的感应电流和哪些因素有关．

学生总结实验得出结论.其中一位学生说“如果让我自己摇绳发电,我可能就是摇两下看看而已．但通过教师的引导，我认识到探究实验需要设计问题—制定计划—收集数据—分析论证—总结反思．这次实验也让我认识到应该科学地去分析问题,这样才能真正体会到学习物理的乐趣和方法．”

中学生的探究活动虽与科学家进行的科学探究有所不同,但基本环节仍然是相似的,即提出问题—猜想与假设—制订计划与设计实验—收集事实证据与进行实验—分析与论证—检验与评价—表达与交流．从探究方法的设计,到发现实践中出现的问题并加以解决,再到最后的改进提升,每一个过程都很重要,不可或缺．学生积极参加探究活动,既锻炼了动手能力,培养了思维能力,又养成了严谨治学的科学态度．

4 反思总结,提升科学思维

教师引导学生进行科学探究要有规划、有反思、有总结,在反思总结中发现和学习,学会主动探索,敢于质疑.这些高阶思维和行为只有通过反思和总结才能形成．

教师需要教学反思,学生更需要学习反思．教学反思是促进教师成长的有效途径．教师要自觉地对教学实践中发现的问题进行深入冷静的思考和总结,并有意识地、谨慎地将研究结果和理论知识应用于下一次教学实践中,针对教学中存在的问题,改进教学方式,这是教师的自省过程,能使教师得到最大限度的发展．学生的学习反思也同样重要,它是课堂学习在课后的延续,学生通过反思不断去领悟、去自省,这是一种极其有益的思维活动和再学习过程．有反思才有鉴别,有鉴别才会不断提高．

教师对学生的探究过程既要有科学指导，又要有行为感染,让学生在“做”中学,在科学探究中亲身体验探究过程,掌握科学知识,总结科学探究方法．这样一来,我们将收获科学知识与科学素养的双赢，取得学生学业和教师专业素养的共同进步,真正实现教学相长!