怎樣在物理課堂教學中進行探性學習

魏孝持

提要：提出應在課堂教學中推進探究性學習的觀點，概要介紹自己在物理教學中實踐該理念的一些案例，以及它的具體操作過程和心得體會。

關鍵詞：課堂教學；實驗；探究學習

探究性學習是一種有別于傳統的接受性學習方式，它的特點是，教師不告訴學生現成的結論，而是在教師的引導下由學生自己發現問題、并互相討論與啟發、探究問題，獲得結論的過程。

物理學研究的是自然界物質形態在不同層次上的結構特征和自然界中不同形式的運動，以及它們相互之間轉化的規律，它是一門實踐性極強的學科。中學生既要在學校中學習系統的物理學理論知識，又要主動感受身邊的物理現象，如果僅僅讓學生在課外做幾個小課題研究，就算是探究性學習的目的，那是很片面的認識。探究性學習是通過長期、大量、平凡的探究訓練，幫助學生養成客觀的態度、批判的意識、獨立的精神，在探究學習中掌握科學的方法，提高探究能力，養成嚴謹求實的科學態度，以達到全面提高學生的科學素養之目的。因此，探究性學習也應納入課堂教學。以下是筆者在高中物理課堂教學中進行探究性學習的一些嘗試，請同仁們指正。

一、實施新的物理課堂教學模式——探究——發展模式

這種課堂教學模式的含義是學生在教師的引導下。通過自己的大腦獨立思考、探究、學習，不斷發現事物變化的起因和內部聯系，從中找出規律，這個模式基本活動程序為：

這種模式體現了學生的主體參與性，有利于學生的個體發展與綜合素質的提高。筆者在高一物理《自由落體運動》課堂教學中就嘗試這種教學模式，取得很好的效果。此節課教學設計如下：

學習目標：

1、通過實驗和演示實驗發現自由落體的運動規律；

2、培養學生動手能力和處理實驗數據的能力。

設計思想：

引導學生通過幾組典型的實驗及觀察演示實驗，得出在沒有空氣阻力時，在某地任何物體自由落體的運動情況相同，并通過分析課本上的閃光照片，處理實驗數據，發現自由落體的運動規律。在整個過程中，學生始終是學習的主體，在思考中學習、在探究中學習，不斷發現事物變化的起因和阿部聯系，從中找出規律，體驗自己獲取知識的喜悅與自信。

過程設計：

1、建立情景，導入學習：

老師讓一小石塊和一紙片從同一高度處同時靜止下落，同學們看到小石塊先落到實驗桌面上，紙片后落到實驗桌面上。(老師提示小石塊比紙片質量大得多)

2、提出假設，讓學生實驗探索：

在上面的實驗基礎上提出假設——重物落得快，輕物落得慢。

為了驗證這個結論，引導學生作兩組探究性實驗。

實驗1：取實驗桌面上大張紙片和小張紙片(教師提示：大張紙片質量大于小張紙片)，引導同學將小張紙片摟成紙團，然后讓大張紙片和小紙團從相同高度處同時靜止落下，觀察誰落得快?大家都看到小紙團落得快。老師提問：是不是輕的物體落得快?此時留出時間讓學習小組內的同學交流看法。討論這個現象。有的同學說這跟空氣阻力有關。那么是否與空氣阻力有關，引導同學再做第2組實驗。

實驗2：讓同學將小紙團和桌面的小石塊(提示：兩物體空氣阻力都很小)，從相同高度處同時靜止落下。全體同學都觀察到小石塊和小紙團幾乎同時落到實驗桌面上。

同樣讓同學討論后得出新的猜想：物體下落的快慢與物體輕重無關，而與空氣阻力有關。

3、觀察演示實驗，推出正確結論：

老師拿出牛頓管來演示羽毛和錢幣下落的快慢。同學觀察到：沒有抽氣時，羽毛比錢幣下落慢得多；抽去部分空氣后，兩者下落時間差減少了；盡量抽空管內空氣后。兩者幾乎同步下落。引導同學做出正確結論：空氣阻力很小時，羽毛和錢幣下落幾乎一樣快。

老師總結前面的幾組實驗及同學的探討結果作出推論：在沒有空氣阻力時，在某地任何物體自由下落的運動情況相同。

4、引導學生分析課本上閃光照片，發現自由落體規律：

首先引導同學測量下落軌跡中相鄰兩球球心距離，列出數據表，分析相鄰兩球心距離之差有什么特征?多數同學都能得出結論：自由落體運動是勻加速直線運動，再引導同學求出勻加速直線運動的加速度。

5、引導同學閱讀課文，讓同學進一步掌握自由落體運動的規律。

二、課堂教學中，將驗證性實驗或演示實驗轉變為探索性實驗進行探究性學習

高中物理的學生實驗，主要有三大類：一類是驗證性實驗。即在學過相應的知識之后通過實驗進行驗證。例如“驗證機械能守恒定律”、“驗證動量守恒定律”……一類是測量性實驗，即運用學過的相應物理知識和規律測量某個物理量，例如“用單擺測定重力加速度”、“測定金屬的電阻率”……；另一類是探索性實驗，如“研究閉合電路的歐姆定律”……。前兩類實驗的前提都是認為學生已掌握所涉及的知識，因此實驗的目的不是探索新的知識，這些實驗對于培養學生獲取新知識的能力，激發他們的創新精神，缺乏積極的作用。在探索性實驗中，學生通過自主活動、自主學習，在實驗中探索新知識的物理規律。筆者在高二物理《電磁感應現象》教學中把演示實驗轉變為探索實驗進行探究性學習，教學設計如下：

學習目標：

1、知道電磁感應現象；

2、通過實驗探索感應電流產生的條件：

3、培養學生的創新精神和實驗探索能力；

4、學會制作變量法研究問題，培養學生的科學精神。

設計思想：

磁場是一種抽象的物質形態，分析由磁場的變化產生感應電流的條件就是顯得較為困難。本節課通過學生自己動手做實驗，觀察現象，總結規律，同時激發了學生的學習興趣。

過程設計：

1、演示實驗、引出問題：

(1)演示實驗：將直導線與靈敏電流表組成—個閉合回路，使直導線在蹄形磁鐵的磁場中如圖1所示做切割磁感線運動或做平行磁感線的運動，觀察靈敏電流表的指針偏轉情況，這個現象說明了什么問題?

(2)老師提問：

在這個實驗中，導體在磁場中做切割磁感線運動時產生了電流，這樣的電流稱為感應電流。還有什么方法能夠在閉合回路中產生感應電流呢?產生感應電流的條件又是什么呢?

2、合作探索，解決問題：

(1)學生實驗探索產生感應電流的條件：

實驗器材：靈敏電流表、帶鐵芯的線圈A、線圈B、條形磁鐵、滑動變阻器、開關、電源等。

學生分組實驗：學生自行設計實驗，并做好記錄。教師要密切注意學生的操作，給予必要的引導，引導他們歸納這些現象的共同特點。

(2)實驗過程及結果：

經過觀察學生的完成情況，選取幾個組講解他們的實驗探索過程，分析在什么情況下，閉合電路中產生電流。

A組：讓條形磁鐵在線圈B中的運動產生感應電流的實驗(見圖2)。實驗證明，當磁鐵插入線圈或從線圈中撥出時。靈敏電流表指針發生了明顯偏轉。

老師提問：當磁鐵靜止在線圈中時，靈敏電流表會發生偏轉嗎?

學生實驗：當磁鐵靜止在線圈中時，靈敏電流表不發生偏轉。

B組：讓電流的磁場在線圈B中的變化產生感應電流的實驗(如圖3)。

老師用視頻展示臺將學生設計的電路圖呈現在屏幕上。學生指出在下列情況下。靈敏電流表的指針變化情況。

①將開關S閉合、斷開，線圈A插入線圈B或從線圈B中撥出，靈敏電流表中指針發生偏轉。

②閉合開關S一小段時間后，靈敏電流表指針不偏轉。

③閉合開關S后，移動滑動變阻器的滑片，靈敏電流表的指針也發生偏轉。

教師提問：開關閉合或斷開，起到什么作用?移動滑動變阻器的滑片，又起到什么作用?

學生回答：開關用來控制電路中電流的有無；移動滑動變阻器的滑片引起了電流的變化，從而引起了電流周圍的磁場變化。

老師引導：在線圈B的電路中也加一個開關。這個開關閉合與斷開是否會影響觀察結果?

學生探索：將觀察到的結果做記錄。

3、實驗歸納：

根據實驗現象，學生自己探究出以上現象之間的關系，歸納產生感應電流的條件：

(1)閉合電路的部分導體做切割磁感線的運動可以產生感應電流；

(2)引起感應電流磁場的磁感應強度產生變化可以產生感應電流。

4、總結電磁感應現象和產生感應電流的條件(此處略)

整個過程學生通過動手實驗、觀察現象、思考為什么靈敏電流表的指針偏轉情況不同，學生處于對知識的主動探究之中。

為了有效提高學生的創新能力，需要為學生提供更多培養創新探究能力的平臺，僅僅依靠十分有限的“研究性學習”的課時是不夠的，而應當將探索學習的重心與中心納入正常的課堂教學之中，探究性學習的核心是讓學生自主獲取知識。因此。探究性學習不是一堂課、一個學科偶爾為之的活動，應該是每天都要吃的家常便飯，只有讓探究性學習成為一種常態的學習方法，讓這種常態方法成為習慣、長期的習慣成為意識、長期的意識養成能力，這就是探究性學習的價值所在。以上僅是筆者在課堂教學之中實施探究性學習的一些實踐和思考，望與同仁共探討。

參考文獻：

1、余文森.當代課堂教學改革的理論與實踐[M].福州：福建教育出版社1999.10.

2、劉瑩編.探究性學習教學示例[M].杭州：浙江教育出版社.2004.4.