探究性高職物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究

摘 要 本文針對(duì)高職高專教育驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的局限，闡述了探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)價(jià)值和教學(xué)思路，結(jié)合實(shí)例研究了探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本活動(dòng)方式，并對(duì)實(shí)施結(jié)果給出了初步評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞 物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式；探究

中圖分類號(hào)：G718.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-489X（2007）08－0009-03

Research on Mode of Physics Experiment Teaching in Vocational Higher Education

Han Ruigong

Abstract The text aims at the limit of validating experiment， fully elaborates teaching value of investigation experiment and its way of thinking， investigates the basic line of action combing the cases and gives out the elementary evaluation. It provides an available method and thinking for training students' creative capability in physics teaching with taking experiment as the carrier.

Key words physics experiment;teaching mode;investigation

Author's address Weifang Science and Technology Vocational College，Weifang，Shandong262700

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)和造就基礎(chǔ)扎實(shí)、有創(chuàng)造力的物理人才的重要手段。隨著教育改革的不斷深入，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為核心的全面的素質(zhì)已成為社會(huì)各界的共識(shí)，與此相適應(yīng)的新的學(xué)科教學(xué)模式的研究也日趨深入。在高職物理的教學(xué)實(shí)踐中我們深深意識(shí)到：物理教學(xué)不僅要傳授最基本的知識(shí)和基本技能，體現(xiàn)高職教育“必須、夠用”的教學(xué)思想，更重要的是要有意識(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行探索物理知識(shí)的過程與方法的訓(xùn)練，不失時(shí)機(jī)地向?qū)W生提示物理學(xué)科的思想方法，使學(xué)生能夠自覺地按照物理學(xué)的特點(diǎn)去分析和解決問題，從而改變學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，凸顯高職教育特色。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，近年來我們以實(shí)驗(yàn)為突破口，嘗試了開放性的探究教學(xué)模式，取得了較為明顯的效果。

1探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本思路

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是在教師引導(dǎo)下，學(xué)生以新知識(shí)的探索者和發(fā)現(xiàn)者的身份，運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)和技能，通過實(shí)驗(yàn)獲取新知識(shí)的一種教學(xué)模式。在教學(xué)過程中，教師不把現(xiàn)成的原理和規(guī)律直接告訴學(xué)生，而是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行較多的思考和討論。教師根據(jù)教學(xué)要求和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)提出課題，從設(shè)計(jì)方法上給予一定的指導(dǎo)，或由學(xué)生提出課題，自行設(shè)計(jì)方案，通過實(shí)驗(yàn)、觀察、閱讀、分析、討論、課外實(shí)踐研究等多種活動(dòng)，“發(fā)現(xiàn)”物理規(guī)律，完成教學(xué)任務(wù)。

強(qiáng)調(diào)教學(xué)的探究性是針對(duì)傳統(tǒng)的注入式教學(xué)而言的。傳統(tǒng)的教學(xué)往往是由教師講授知識(shí)，大量地灌輸“權(quán)威性”的事實(shí)，脫離學(xué)生實(shí)際構(gòu)筑“知識(shí)結(jié)構(gòu)”，通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，從而達(dá)到理解和印證知識(shí)之目的。這種做法對(duì)發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力收效甚微，特別是在社會(huì)經(jīng)濟(jì)，在網(wǎng)絡(luò)媒體迅速發(fā)展的今天已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不適應(yīng)形勢(shì)的要求了。從多方面分析比較可知，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與探究性實(shí)驗(yàn)的差異是極為明顯的（見表1）。

由上表可知，探究性實(shí)驗(yàn)在極大程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主體參與，將改變我們習(xí)以為常的以教師演示、教師講解、學(xué)生驗(yàn)證為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。針對(duì)教學(xué)中普遍存在的這種現(xiàn)象，我們有必要對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行較為深入的研究和探索。

2探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的活動(dòng)方式

高職高專教育的主要目的是培養(yǎng)技能應(yīng)用型專門人才，而探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)則有助于提高學(xué)生自主解決實(shí)際問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。探究性實(shí)驗(yàn)融合物理知識(shí)、技能和方法，表現(xiàn)出一定的新穎性、綜合性和開放性。

在探究過程中，學(xué)生遇到的或許是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題，但要求通過多種途徑去研究，體現(xiàn)思維的開放性和綜合性；有時(shí)探究課題的歷程比較曲折，必須深入思考，巧妙設(shè)計(jì)，體現(xiàn)思維的靈活性和深刻性。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師應(yīng)給學(xué)生更多的自主權(quán)，啟發(fā)學(xué)生自行解決問題。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)媒體是現(xiàn)代教育活動(dòng)的一種輔助方式，已經(jīng)被越來越多的教育工作者所接受，已經(jīng)成為探究性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要手段，特別是它的開放性、時(shí)空觀、信息量、快速瀏覽等功能為高職物理進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提供了良好的條件。

下面對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的活動(dòng)方式方法，結(jié)合高職物理教學(xué)的特點(diǎn)，進(jìn)行具體討論。探究性實(shí)驗(yàn)可依據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，學(xué)生的實(shí)際情況和個(gè)性品質(zhì)，學(xué)校資源和教師現(xiàn)有的水平，進(jìn)行整合或更新，其大致步驟為：

（1）明確目的，突出主題。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)、要求，從生產(chǎn)生活和社會(huì)實(shí)踐中提出一此富有啟發(fā)性的問題，設(shè)計(jì)一些富有探索性的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，從而激發(fā)學(xué)生的探索心理，形成探究問題的情境，促使學(xué)生積極思考、查閱資料、構(gòu)思實(shí)驗(yàn)，提出某種假設(shè)，作出操作上、現(xiàn)象上、結(jié)論上的某些預(yù)測(cè)。

（2）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象。教師給出初步的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化，自己確立實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，選用實(shí)驗(yàn)儀器，邊操作邊記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，掌握感性材料。

（3） 探尋規(guī)律，作出結(jié)論。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行討論、歸納總結(jié)。學(xué)生通過一系列的思維活動(dòng)，概括出有關(guān)的反應(yīng)原理或規(guī)律，并使之條理化、系統(tǒng)化。

（4）鞏固開拓，遷移發(fā)展。面對(duì)新的問題，學(xué)生能準(zhǔn)確運(yùn)用所學(xué)到的知識(shí)解決實(shí)際問題，教師及時(shí)給予指導(dǎo)和評(píng)價(jià)，使剛學(xué)的新知識(shí)得以鞏固提高，遷移發(fā)展新知識(shí)，達(dá)到縱向聯(lián)系，橫向拓展的目的。

這類探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求是：以問題為基礎(chǔ)，遵循“問題—假設(shè)—實(shí)驗(yàn)—觀察—再假設(shè)—再實(shí)驗(yàn)—分析、綜合—結(jié)論”的思路貫穿始終。教師要根據(jù)教學(xué)重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提出富有啟發(fā)性的問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思維。我們的做法是：將課堂搬到實(shí)訓(xùn)中心，搬到工廠、車間，搬到科技示范園，搬到田間地頭，把演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)與專業(yè)模塊訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，把上崗實(shí)習(xí)與探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合。

如高職物理中的“楞次定律及電磁感應(yīng)現(xiàn)象”，研究目的與構(gòu)思：我們?cè)诮M織探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，首先確定研究的內(nèi)容和要尋求的結(jié)論；組織全體學(xué)生上網(wǎng)或到實(shí)驗(yàn)室查閱文獻(xiàn)資料，搞清電磁研究的歷史和實(shí)驗(yàn)進(jìn)展；其次讓學(xué)生大膽推測(cè)可能形成的現(xiàn)象和結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)觀察：通過磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，確定感生電流的方向，并與理論數(shù)據(jù)比較，以確定電與磁的辯證關(guān)系。

結(jié)果與現(xiàn)象推測(cè)：（1）磁鐵運(yùn)動(dòng)方向與電流方向的對(duì)比與定性研究；（2）磁鐵運(yùn)動(dòng)快慢與能量的變化規(guī)律；（3）產(chǎn)生電流與磁鐵運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系的內(nèi)在原因。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：閉合回路中感生電流的方向，總是以它所激發(fā)的磁場(chǎng)來阻礙引起感生電流的磁感應(yīng)通量的變化（增加或減少）。

實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)：（1）用漆包線自制匝數(shù)在50-200匝，繞制方向相反的線圈兩個(gè)?？刹殚営嘘P(guān)資料定量研究漆包線電阻與電流、長度、截面積的關(guān)系，合理設(shè)計(jì)線圈用料。（2）取條形磁鐵兩個(gè)，形狀、大小不同，最好選用磁性相差較大的，且定量研究磁分子與磁鐵形狀、大小的關(guān)系，初步研究磁的結(jié)構(gòu)與分子形態(tài)，尋求物質(zhì)的組成與物質(zhì)能量的本質(zhì)所在。（3）做磁鐵與線圈相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)。（4）在反復(fù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出電流方向的規(guī)律性，得出楞次定律，如下圖所示：

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過上述4個(gè)步驟的反復(fù)探究和實(shí)驗(yàn)，可以得出楞次定律及其實(shí)質(zhì)。這一實(shí)驗(yàn)過程，是學(xué)生按照“探究”這一主題設(shè)計(jì)，并自我實(shí)施的一種有效的最佳方案。教師則主要是指導(dǎo)，并就學(xué)生提出的不同實(shí)驗(yàn)器材和可能出現(xiàn)的其他假設(shè)（問題），必要時(shí)給予技術(shù)上的指導(dǎo)。學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)各種因素優(yōu)化組合進(jìn)一步探索，最終獲得楞次定律的基本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)探索過程的方法訓(xùn)練，科學(xué)揭示了楞次定律的內(nèi)涵。

3探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟示

（1）探究性實(shí)驗(yàn)有助于開發(fā)學(xué)生的智慧潛力。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)以“問題”“現(xiàn)象”“方法”為基本要素，以假設(shè)、實(shí)證、類比為基本研究方法，給學(xué)生造就了較大程度的自由思考、自行設(shè)計(jì)、自主實(shí)驗(yàn)的時(shí)空條件，為幫助學(xué)生新異思想的萌發(fā)提供了良好的情境。在實(shí)驗(yàn)中我們觀察到，學(xué)生表現(xiàn)出來的嚴(yán)謹(jǐn)、專注、自信和果斷是以往教學(xué)中難以見到的。由此我們深深體會(huì)到：學(xué)生的智慧潛能很大一部分尚未得到開發(fā)和利用，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)科學(xué)把握有利時(shí)機(jī)，積極創(chuàng)設(shè)寬松的教學(xué)環(huán)境，使更多的具有創(chuàng)造潛能的學(xué)生盡快地脫穎而出。

（2）探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。通過探究性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生深切體驗(yàn)到收集課題資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，運(yùn)用科學(xué)方法自我研究和進(jìn)行資料查尋的重要性。當(dāng)課本上的現(xiàn)成知識(shí)不足以解決問題時(shí)，一部分學(xué)生自覺地表現(xiàn)出前所未有的超前獲取知識(shí)的能力。雖然能力變化的機(jī)制是較為復(fù)雜的，能力自評(píng)的信心還有待研究，但有一點(diǎn)可以認(rèn)定：探究性實(shí)驗(yàn)研究的思想方法對(duì)學(xué)生深入學(xué)習(xí)物理乃至其他學(xué)科，都具有積極的遷移作用。

（3）探究性實(shí)驗(yàn)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的濃厚興趣。源于教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的改變導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣的變化，往往比其他外界的新奇刺激引起的興趣更為穩(wěn)定。課堂教學(xué)從“講、聽、記、練”到“看、想、做、用”，改變的不僅是學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)方式，更重要的是改變著學(xué)生的學(xué)習(xí)思維品質(zhì)和內(nèi)在的動(dòng)力，這樣使學(xué)生更理性地投入到學(xué)習(xí)中去，不斷進(jìn)取，努力追求自我完善。這正是現(xiàn)代教學(xué)觀的具體體現(xiàn)，也符合高職教育規(guī)律和教學(xué)特點(diǎn)。

（4）探究性實(shí)驗(yàn)有助于加速青年教師的快速成長。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種依賴物理實(shí)驗(yàn)解決問題、獲取知識(shí)規(guī)律的教學(xué)模式，具有很大的靈活性和開放性。這對(duì)物理教師特別是青年教師而言無疑是一個(gè)挑戰(zhàn)，它要求教師努力去發(fā)掘，去研究。傳統(tǒng)的按教材體系設(shè)計(jì)教學(xué)的方法，難以體現(xiàn)探究性教學(xué)的特征，必須予以改革。教學(xué)設(shè)計(jì)是充分反映教師創(chuàng)造力的一個(gè)研究過程，教師必須在查閱大量資料，搞清有關(guān)實(shí)驗(yàn)問題的來龍去脈，尋求解釋疑難現(xiàn)象的理論依據(jù)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的可行性作出論證并嘗試實(shí)踐。面對(duì)學(xué)生探究過程中的問題和爭(zhēng)議，教師常常需要反復(fù)思考方可形成符合事實(shí)的結(jié)論。我們深切體會(huì)到，在物理教學(xué)中嘗試探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的有效途徑。要使探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正閃爍創(chuàng)造的光輝，在很大程度上取決于教師自身的教學(xué)創(chuàng)造力。

探究性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要有充足的教育設(shè)備資源、精湛的教師隊(duì)伍和良好的育人環(huán)境，更需要有科學(xué)的思想和先進(jìn)的教育理論作指導(dǎo)。

首先，探究性實(shí)驗(yàn)不僅是實(shí)驗(yàn)操作方式上的改變，更重要的是從鼓勵(lì)參與、強(qiáng)調(diào)過程、突出開放的教學(xué)情境中，促使學(xué)生積極融入，主動(dòng)探究，聯(lián)系實(shí)際解決問題，幫助學(xué)生走出封閉的教室，在實(shí)踐中形成科學(xué)的世界觀和人生觀。這是高職物理教學(xué)中實(shí)施素質(zhì)教育和培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)性學(xué)習(xí)能力的一項(xiàng)有益的嘗試，也是當(dāng)前提倡的學(xué)科教學(xué)中實(shí)施創(chuàng)新教育的一種可行的途徑，值得我們研究。

第二，探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)充分借鑒科學(xué)家研究問題的方法和思路，特別關(guān)注“問題—假設(shè)—實(shí)證—推理—結(jié)論”基本程式的運(yùn)用。但由于物理現(xiàn)象的復(fù)雜性和多樣性，每一環(huán)節(jié)均需運(yùn)用物理基本原理和特征的思維方法，因而探究性實(shí)驗(yàn)是物理知識(shí)（概念、規(guī)律等）和物理方法（分類、類比、假說、模型化等）有效融合的一種教學(xué)方式。

第三，基于探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，要求教師首先改變教學(xué)觀念和教學(xué)策略，重新調(diào)整自己與學(xué)生的關(guān)系，充分考慮學(xué)生的選擇和意見，與學(xué)生進(jìn)行平等的合作和探究，提供簡(jiǎn)潔而富有啟迪作用的指導(dǎo)語，提高具有開放特征的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織能力；要針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容，挖掘適于學(xué)生探究的素材，謹(jǐn)慎論證特定條件下開展探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可行性和最佳時(shí)機(jī)，處理好各種教學(xué)內(nèi)容之間的銜接關(guān)系，實(shí)事求是地運(yùn)用、評(píng)價(jià)、推廣探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。