實驗室開放環境下“問題解決式”教學的實踐與研究

摘要:物理學是一門以實驗為基礎的學科，新課程在實施意見中特別指出“突出物理學科特點，發揮實驗在物理教學中的重要作用”。本文通過學生調查和實際案例，闡述在實驗室開放環境下充分發揮實驗作用，幫助學生解決物理問題的教學策略和功效。

關鍵詞:問題解決式;實驗室開放;實踐;功效

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)5(S)-0019-3

實驗室開放環境下的“問題解決式”教學是指:實驗室在課余時間對學生開放，讓學生不拘泥課堂實驗時空限制，利用課余時間，在教師的指導與組織下有目的地積極主動地投入學習，進行一系列的假設、推理、檢驗的活動而解決科學學習中的一部分問題，并使學生的興趣和才能得到自由和發展，在問題解決的過程中激發學生勇于探索、創造和追求真理的科學精神。

1 學生“問題解決”現狀分析

學生在學習物理學科中一些重要概念、原理、規律性時，總會遇到和想到一些問題，如何有效地幫助學生解決這些問題，這是我們物理老師追求的永恒課題。那么，在他們的學習過程中，他們是如何解決這些物理問題的呢?我們一直非常關注學生這方面的情況，下面是一份問卷上統計的“問題解決”數據的分析:

結果分析:

從問卷結果來看:96﹪的學生在科學學習中會遇到較多的問題，解決問題的方式一般選擇問老師和同學交流，或者找查資料，26%同學選擇進行實驗，特別是當問題解決后有73%的學生認為實驗后知識鞏固程度較高。可見，用物理實驗來幫助學生解決問題是一種有效的方法，但課堂進行實驗的時間有限，而利用物理實驗室開放來實施問題解決式教學無疑是一有效途徑。我校從2002年起一直進行實驗室開放活動，并進行這方面的課題研究，取得很好教學效果，曾于2009年4月在省里做過經驗介紹。

2 實驗室開放環境下的“問題解決式”教學的策略及實踐

2.1 通過物理實驗創設問題進行研究

物理是一門以實驗為基礎的學科，精心設計的物理實驗在帶給學生驚奇、不解和矛盾的同時，更能激發起學生強烈的求知欲望，學生在由實驗產生的問題情境中，形成對新的未知知識的需要和探索。

學生在剛進入初中學習物理時，對學習物理充滿了期待，如何滿足學生的這種情感需求，轉化為探求物理規律的內在動力呢?俗話說“良好的開端是成功的一半”，我們引導學生認識到只要細心觀察，留意分析，在日常生活、生產實際中，物理現象無處不在，無時不有。例如我們指導學生進行了“聲音的產生與傳播”系列實驗。

實驗1:每位學生學會制“土電話”，兩位同學合作用“土電話”通過它進行對話，看看它的效果如何?能將聲音傳多遠?

實驗2:探究“聲音的傳播需要介質”。實驗方案:用一個廣口瓶，在它的橡皮塞中間穿一根細鐵絲，頭上拴一個小鈴鐺，搖一搖瓶子，瓶里邊發出“當啷，當啷”的響聲。然后點燃一些小紙片，放到瓶子里，趁著火還沒有熄滅時快把蓋子蓋上，等火熄滅后，再搖一搖瓶子，仔細聽，瓶里邊的響聲比原來小多了。學生通過一個小實驗，馬上就能感受到“聲音的傳播需要介質”這一科學原理。

“小實驗、大作用”。 學以致用是高效的教學。上述實驗，在教師指導下，學生利用課余時間，到實驗室準備儀器、進行操作、分析數據，每個學生都進行了研究。通過實驗激發了學習興趣和熱情，加深了對聲音傳播需要介質的理解，同時也提高了學生的動手能力和思考能力。

2.2通過物理教學過程中的生成性問題進行研究

教學實踐證明，給學生動手動腦的機會越多，收獲的驚喜就越多，得到的教學資源也就越多。教師就可以利用這些生成性的問題，讓學生在物理實驗室研究，以此訓練學生創造性地解決問題的思路。

例如課本中介紹了“碘的升華和凝華”的演示實驗，實驗采用在干凈的燒杯中放入少量的固態碘，燒杯口用玻璃片蓋住，對燒杯加熱……。

對上述介紹的方法演示，我們在上課與同學們討論時，發現有兩個現象:

(1)外溢的碘蒸氣有劇毒，污染了環境，影響學生的身心健康，不利于環境保護。(2)用酒精燈加熱時，往往看到碘蒸氣產生的同時，碘也在熔化，從而不能使學生心服地相信升華是固態“直接”變成氣態，對“直接”有懷疑。

我們分析后認為產生上面現象的原因是:

(1)碘裝在敝口的燒杯中進行，產生的碘蒸氣危害師生健康;(2)碘是晶體，它的熔點114.15℃、酒精燈外焰溫度在700~800℃，用酒精燈直接加熱大大超過了碘的熔點，使碘產生碘蒸氣的同時，碘也開始熔化。

為解決上述問題，我們與同學們共同的設計是用“封閉水浴法”做碘的升華和凝華實驗。具體做法是:在燒瓶中放入半角匙固態碘，用橡皮塞將燒瓶口塞緊，使碘封閉在燒瓶中，然后把燒瓶放入盛有適量沸水的大燒杯中，如圖1所示。這時，我們將會看到碘受熱后，產生一團團紫色碘蒸氣，且越來越濃，片刻把燒瓶從沸水中拿出，燒瓶底仍有沒有升華的固態碘，說明碘沒有熔化。當燒瓶冷卻后，燒瓶壁上粘滿了針狀而有光澤的碘晶體。

2.3 通過物理教材內容創設問題進行研究

在物理教學中，教材是課程實施的基本依據和載體，要使學生的學習體現基礎性、自主性和持續性。因此，教師應當引導學生從教材中去挖掘問題，讓學生帶著問題閱讀教材、到實驗室進行實驗、討論問題。在整個教學過程中，教師應當鼓勵學生敢于質疑，從而叩開學生思維的大門，使學生造成連續的思維，形成持久的內驅力，有效地調動每個學生的思維積極性。

學生在物理學習中，總會遇到一些“臺階”，如何有效幫助學生越過學習上遇到的“臺階”呢?例如在電路學習的學生對電路的聯接、電表的接法、電路的設計，很感興趣，總是感到實驗的機會不夠，所以教師可以結合教材，創設問題讓學生到實驗室進行研究。

例如:如何使電路的連接有序準確?電路連接時如何正確接好電表的“+”、“-”接線柱?觀察滑動變阻器的構造特點、有哪些規格?研究如何用滑動變阻器調節電壓和限制電流?…

例如:學生在學習了歐姆定律之后，他們又自行設計測未知電阻的電路圖。并且還根據原理設計出了下面圖2~4所示的幾種電路圖。有的還能說出他只需一個電壓表或電流表也可測出未知電阻Rx的阻值的理由。

教師在充分肯定了他們應用學過的知識畫電路的做法后，又根據實驗室現有條件分析得出宜采用的電路，并在實驗室進行研究。

2.4 通過事物的假象與學生的認識錯誤創設問題進行研究

學生在學習物理時，經常會碰到一些“前概念”的影響。例如:速度大的物體慣性大，力是使物體運動的原因、摩擦力總是阻礙物體運動等。在課堂教學中充分展現這些假象，通過討論引起學生爭論，設置問題讓學生進行實驗。

例如:在摩擦力的教學中，滑動摩擦力也可以是動力，也可以是阻力，要認識到這一點比較困難。我讓學生到實驗室進行了如下探究實驗:

“硬幣被紙條帶動加速和減速實驗”，如圖6~7所示，紙帶可以用砝碼帶動(也可用文具袋、書本等)。由于用的硬幣質量很小，硬幣落在水平桌面上可以續作勻減速運動。這個實驗現象過程非常明顯，學生量出了加速和減速的距離。這個實驗好玩又有趣，學生還能在實驗中切實體會到摩擦力的特點。

3 在實驗室開放環境下“問題解決式”教學的功效

3.1 從學生層面看

體現了以學生為本的教學理念。在實驗室開放的環境下能有效實施問題解決教學?！皢栴}解決式”教學，激活了學生的學習需要，問題意識得到強化，從而使學生能在別人不能發現問題的地方發現問題，或者在被人熟知、極為平常的現象中發現新的問題，并積極嘗試解決問題，這是一種非常高效的學習。

3.2 從教師層面看

體現了和諧融洽的師生關系理念，提高了物理教學有效性。教師進行恰當的指導，使學生形成正確的實驗研究方法。教師能在學生的實驗能力、情感意識、合作態度等方面進行綜合評價和激勵，給學生以溫馨和關懷，點燃學生頭腦中的智慧之光和思想火花;能將傳授知識和培養學生科學態度、良好品格緊密結合在探究活動中，從而為和諧融洽的師生關系提供了很好的平臺。

實施實驗室開放活動以來，我校學生在實驗室進行的問題研究已形成了系列，大致有如下表2所示。

4 結束語

實驗室開放環境下的“問題解決式”教學是充分利用實驗室這一陣地，應用已有的知識去解決新的問題。這一教學方式使學生在解決問題的體驗過程中，在獲得知識和技能的同時，發現問題的能力、探究和合作精神都得到了培養，從而學會學習、學會思考，以適應解決自然社會中的千變萬化的新問題。

參考文獻:

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(欄目編輯黃懋恩)