實驗改進的探索:變演示實驗為學生分組實驗

摘要:實驗在物理教學中的作用，大家都有目共睹。無論從教師還是從學生角度，都希望物理實驗既有趣又有用，既有量又有質。然而，在實際操作過程中，總會遇到些難以克服的困難，教師為了完成實驗任務，勉為其難地做些有量無質的實驗，而學生也為了迎合老師的課堂教學順利展開而看些有趣卻低效的實驗。為了解決這些實際問題，筆者嘗試著將一些演示實驗改為學生分組實驗，發現有一定的效果。

關鍵詞:演示實驗;學生實驗;改進

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A文章編號:1003-6148(2010)9(S)-0011-2

實驗作為物理教學的一種手段，不僅在感官上能引起學生的注意，激發學習的興趣，而且在能力上，對學生也有很大的幫助與推動作用。在實際教學過程中，實驗也確實占了一席之地，然而，有些實驗特別是教師的演示實驗，由于可見度差、學生參與少等原因，師生同樣花了那么多的精力，但從培養學生的注意力、觀察力、操作能力、發現問題并積極探索的能力取向等方面而言，收效甚差。為了扭轉這種不利狀況，教師在實驗教學中可以作出嘗試，將一些傳統的演示實驗改成學生實驗，并不斷進行改進，以期達到更好的教學效果。下面，就以“電阻的影響因素”為例，與大家進行交流。

1 器材準備

傳統的“電阻的影響因素”是教師演示實驗，器材為幾根金屬絲，并將它們固定在一塊板上，旁邊有標注，分別說明了材料、長度和橫截面積，這些都是電阻的影響因素。教師在演示時，只需根據標注，選取適當的金屬絲進行實驗即可。然而，在學生的猜想環節中，學生也許還會有其他的想法，但是，利用這套裝置，就無法進行那些可能猜想的進一步實驗探究，使實驗探究行為限制在影響因素的范圍之內，對于如何通過實驗排除不相關因素的能力，卻無法從中得到培養。

為了能真正落實對學生實驗探究能力的培養，首先將該實驗改為學生實驗，其次實驗器材的準備就可以更大膽一些。作為實驗對象的金屬絲，不必被固定在板上，而是還其本來面目，直接一根根擺在實驗桌上，這樣，就缺少了原來應有的規格說明，學生在實驗時就缺少了選擇的直接依據，從而給實驗帶來了一定的思維障礙。而這些思維障礙恰恰是學生所需要的，作為演示實驗，學生各方面的參與相對較少，主要集中在觀察這個方面;而作為學生實驗，必須手腦齊上陣，小小的思維障礙的設置，會提高學生的興奮度，使學生在跨越障礙的過程中享受成功的喜悅，從而進一步激發探究的欲望。這看似是教師在實驗準備時的一個偷懶，實則為教師精心設計的一個改進。

2 實驗過程

2.1 凸現知識滲透

知識的學習在于運用，教師在新知識的傳授過程中，可以機智地引導學生對已有知識進行再現，既考察學生對知識的記憶，又將學生的知識結構進行重組，并將之運用起來，解決眼前的實際問題。基于此目的，實驗開始前，先讓學生仔細觀察所提供金屬絲的區別并進行描述。第一是顏色上的區別，說明這些金屬絲的材料是不同的;第二是粗細上的不同;第三是長短上的不同;第四是金屬絲的形狀是可以隨意改變的。這是在實驗器材選擇方面教師為學生設置的一個思維障礙的伏筆:通過學生的觀察與比較，使記憶中的相關知識得以重現，從而吸引學生的注意力，使學生的思維得到熱身，以最佳的狀態自然而然地投入到下面的實驗探究過程中。然后緊緊圍繞控制變量法的實驗思想，選擇合適的金屬絲，進行下面的操作活動。

2.2 擴充探究容量

在本實驗的猜想環節中，學生很容易提出這樣的猜想:導體的電阻是否跟導體的形狀有關呢?而傳統的演示實驗教具，由于金屬絲被固定住了，導致了缺乏這一內容的實驗探究。對這一問題的解決，教師往往是采取這樣的方法:先通過實驗得出影響電阻的因素，然后在此基礎上，改變導體的形狀，而導體形狀的改變，并沒有因此改變導體的材料、長度、橫截面積這些電阻的影響因素，因此從理論上得出，導體的電阻與導體的形狀無關。這種手段從理論角度來說，效果非常明顯，但是終究缺乏事實依據。而在該學生實驗中，由于金屬絲未加以固定，學生就可以在實驗過程中，隨意改變金屬絲的形狀，測得相應的實驗數據，進行分析比較，就能獲得“導體的電阻與導體的形狀是無關的”這一具有說服力的結論。

2.3 增加實驗變數

本實驗作為演示實驗來做，一般而言沒有什么意外發生，教師會很順利地得到實驗結果。而當把它作為一個學生實驗來進行時，相應的問題就會應運而生。其一，每一小組的實驗數據會有較大的差別，這是由于各自的器材選擇及其實際操作上的差異造成的。這種數據差異對實驗結果并不會產生不利影響，相反，由于大家從各自不同的實驗情況，得到同一實驗結論，從而更有力地說明實驗結果的正確性和普遍性。因此說，我們需要這種數據差異。其二，學生在實驗時，會發生數據異常現象。當自己的猜想與實際結果發生沖突時，學生就會不解，產生疑問，找尋原因，抑或尋求幫助。其中，發生較為普遍的就是短路問題。由于所有的金屬絲都是不固定的，當把其中一根金屬絲接入電路中時，若與其余未接入的金屬絲相碰，就有可能發生局部短路故障;或者，這根金屬絲本身相碰，也會發生局部短路故障，導致電阻變小，從而使電路中的電流發生異常現象。然而，在學生的頭腦中還沒有真正形成短路(或者局部短路)這個概念，問題的出現及解決，將有助于學生進一步理解短路與局部短路的含義。同時，這也為后面關于變阻器的電阻絲認識設下伏筆。因此，這種異常現象的發生也正是我們所需要的。

2.4 提供合作機會

和其他學生實驗一樣，本實驗也為學生提供了交流、合作的機會。首先，本實驗的器材數量較多且擺放零散，需要學生的默契配合才能在有限的時間內順利、有序地完成任務;其次，作為探究實驗，過程中有太多的問題擺在大家的面前，如在識別金屬絲時，需要學生通過相互提醒，達到知識的共識;如在尋找電阻究竟與哪些因素有關方面，學生可以相互補充，追求因素更完整;如在探究方法上，從熟悉的控制變量法，到較為陌生的轉換法，學生可以逐步改進，促進方法更科學;如在操作實驗過程中發現問題、解決問題方面，學生可以相互指點，共同探討，最終使問題得到圓滿的解決。只有通過一次次的實踐、一次次的磨合，才能促進彼此各方面能力的發展。所以，從合作能力的培養方面考慮，教師也應該為學生提供更多的分組實驗的機會，而變演示實驗為學生實驗，不失為一種有效途徑。

3 實驗反思

由此可見，本實驗類型的轉變，不僅能充分調動學生學習的積極性，使學生的角色由被動轉為主動，而且有利于學生從感性的直接認識升華到理性的探索研究;既學到了知識，又從中享受到了探索的樂趣，對知識的領悟也達到了更高的層次與境界，真正做到知識與能力、態度與情感的共進。而學生實驗必須長期堅持下來，才能看到學生在操作能力上的進步，否則，偶爾地開展學生實驗，對學生來說，只是圖個新鮮，并不能真正了解實驗的含義，更不用說從中有所收獲。因此，從多方面考慮，教師都應該利用各種條件，為學生創造更多的機會，進入自主實驗的領域，讓過程與方法這維目標得以真正落實，讓學生真正成為學習的主人。與本文類似的情況在初中物理教學中還有不少，筆者還會不斷地進行探索與嘗試，使我們的初中物理教學不只局限于眼前的分數，更注重學生能力發展，為學生提供終身教育。

(欄目編輯趙保鋼)