課堂實驗探究的實踐與思考

洪燕燕

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，在物理學中每個概念的建立，每個定律的發現都有其堅實的實驗基礎.實驗是物理學的發展的推動者，離開了物理實驗，就沒有物理學的發展.

物理實驗在中學物理教學中具有舉足輕重的作用.從教十幾年來，筆者深刻體會到：不論是基本概念的建立，還是物理規律的導出，或是難點的突破，多是通過實驗來實現；學生不但能從實驗中增加對物理學科的興趣，調動他們學習的主動性、自覺性和積極性，還可以通過實驗來培養觀察思維能力、實踐能力、創新能力、合作交流能力等.中學物理課堂實驗教學的有效性，是新課程理念實施的關鍵.

《感應電流的方向》是一節典型的實驗探究課，在新課程背景下如何進行有效的課堂實驗教學，下面談談筆者在實驗教學實踐過程的幾點思考.

1 課題引入小實驗要能激發學生探索欲望

課前老師先將條形磁鐵插入、拔出閉合鋁環，閉合鋁環會運動，為什么？

生：磁鐵對金屬環的吸引力；

師：磁鐵與鋁環直接接觸，與鋁環間互不吸引.再將條形磁鐵插入、拔出不閉合鋁環，不閉合鋁環不會運動.

生：應利用電磁感應現象來解釋.

師：要知道兩者間的相互作用，就需要知道環內感應電流的方向.

師問：那么閉合環內感應電流的方向是順時針還是逆時針呢？

思考一 新課引入是課堂教學的一個重要環節，直接影響一節課的教學效果.用物理小實驗引入新課，能創設一種發生驚奇、產生疑問的課堂氛圍.小實驗利用鋁環一閉合一不閉合，一動一靜的實驗現象，刺激學生的視覺，刺激學生的思維，使學生回憶起運用舊知識電磁感應的條件來解決問題，同時又提出了新問題“如何判斷環內的感應電流方向”，把學生的思路很自然地引向新課，提出本節課的探究課題.

2 實驗方案的選擇應使實驗探究具有連續性

師：用什么方法或儀器能直觀反映感應電流的方向？

生：靈敏電流計.

師：請回憶前幾節課如何使用靈敏電流計，用它來研究什么問題？

生：電流計與螺線管組成閉合回路，磁鐵插入、拔出螺線管時，電流計的指針發生偏轉，說明回路中有感應電流產生，用來探究電磁感應現象的條件；磁鐵快速與緩慢插入、拔出螺線管，由電流計指針偏轉的角度，來分析感應電流的大小與什么因素有關.

師：如何使用這套經典實驗裝置來探究今天的課題？

生：利用電流計指針的偏轉方向可以反應感應電流方向.

思考二 實驗方案的選擇是物理實驗進行的前提，直接影響實驗的難度與成敗，實驗設計應簡單、安全、直觀、易操作.在前幾節課探究產生感應電流的條件及學習法拉第電磁感應定律時，學生已經發現在磁鐵插入、拔出螺線管的過程中電流計的指針偏轉方向不同，已經存在疑問.沿用前幾節課的實驗裝置，讓學生用熟悉的實驗裝置來探究，不僅降低本節課的實驗探究難度，又可以解決前幾節課留下的疑問，滿足學生的求知欲.反復使用同一套實驗裝置來研究電磁感應的系列問題，更符合科學探究過程的邏輯性，讓學生的學習與探索更具有連續性.同時從不同角度挖掘實驗裝置的用途，可培養學生多角度分析問題，拓展學生的思維.

3 實驗過程老師的指導要有預見性

師：電流計指針偏轉方向與回路中的電流方向有什么關系？如何確定？

生：把電流計接已知的電源，看看回路中電流從正接線柱流入電流計時，電流計指針向哪邊偏；

師：能直接連接電源嗎？應如何操作？

生：要串上一個阻值較大的電阻（電路圖如圖1）

師：我們要記錄的是螺線管內的感應電流電流方向，不是回路中的電流方向，在記錄螺線管中的感應電流方向時，應注意什么問題，如何記錄？

生：要注意螺線管的內導線的繞向.

生：要用俯視的角度記錄螺線管內感應電流方向是順時針還是逆電針.

思考三 實驗過程現象的準確記錄是進行實驗分析、找出規律的前提，本實驗中螺線管內感應電流方向的準確記錄尤其重要.但從電流計指針的偏轉方向要轉化為螺線管內感應電流的方向有一定難度，兩者對感應電流反映的位置不同，而且觀察的角度也不同.部分學生在觀察分析中沒有注意區分兩者關系，如果老師沒有預知學生的易錯點，沒有做好引導，就會導致實驗記錄混亂，甚至錯誤，將對實驗現象的分析及感應電流方向規律的尋找帶來很大的麻煩.

“探究式”教學模式是以人為本的，努力挖掘學生的潛能，發展學生的創造力，達到鍛煉人，完善人的最終目的，重視過程，強調學生在實踐過程中自己發現問題，自行探索問題，自主解決問題，重視自我發展，自我體驗的過程，注重學生實踐能力的培養.但由于學生的能力和課堂時間是有限的，課堂上還要完成一定的教學任務，因此在學生探索過程中，老師應預知學生將面臨的困難，對難度較大的部分，要給學生充分的提示和引導，才能保證實驗的正常進行，確保課堂教學的完整性與有效性.

4 注重實驗研究的延伸，引導學生分析與總結

（1）由學生實驗記錄尋找感應電流的方向的規律時，學生很難找出感應電流方向與原磁場磁通量變化及磁場方向之間有什么必然聯系時，教師指出“磁通量變化及磁場方向都是描述磁場的物理量，而感應電流的方向不是同一類物理量”，引導學生引入一個中間量來間接分析三者的關系.學生想到了“感應電流的磁場方向”，從而轉化為尋找“感應電流的磁場方向與原磁場磁通量變化及磁場方向之間的關系”.

（2）學生在尋找“感應電流的磁場方向與原磁場磁通量變化及磁場方向之間的關系”時，有不同的表述.表述一：當磁鐵插入螺線管時（不管N極或S極），感應電流磁場方向總與原磁場方向相反；當磁鐵拔出螺線管時，感應電流磁場方向總與原磁場方向相同.表述二：當螺線管內有原磁場磁通量增加時，感應電流磁場方向總與原磁場方向相反；當螺線管內有原磁場磁通量減少時，感應電流磁場方向總與原磁場方向相同.對兩種表述，老師提出，哪一種更能從本質上反映其規律，更符合定律表述時用詞的簡潔、嚴謹、高度概括性.通過教師的啟發，學生分析第一種表述雖然比較生動、具體，但要使磁通量改變的方式有很多，不一定要磁鐵插入或拔出螺線管，所以認為第二表述總結得較好.

思考四 在研究過程中，實驗的任務不僅是觀察物理現象，更重要的是找出各物理量之間的數量關系，找出它們變化的規律.這是實驗探究過程的一個難點，涉及眾多數學方法、物理思維的應用，突破這一難點需要教師用心引導.教師的引導過程不是簡單的敘述，而是引導啟發的過程，也是學生思維的過程.在實驗結果與感應電流的方向并不是顯性相關，需要引入一個中間物理量才能把握現象與事物本質的內在聯系，其思維過程也恰恰是典型的科學思維過程.對學生由實驗現象得出的結論的不同表述，教師不要直接指出正誤，應讓學生進行充分討論，老師只做適時地引導，“作為定律要能從本質上反映其規律， 定律表述用詞要簡潔、嚴謹、高度概括性”，讓學生在爭論中尋找答案，體會物理定律表述的嚴謹與科學性.

實驗是物理科學的基礎，也是物理知識的源泉，加強物理實驗是物理教學的時代特征，又是提高物理教學質量的先決條件.探究實驗教學改變了以往只靠老師講授、學生被動接受的知識狀況，從而增強了培養學生的創新精神和實踐能力.在有限的課堂時間內，教師要作好學生的引導者與幫助者，在有效完成教學任務的同時，更要讓學生經歷與科學工作者進行科學探究時的相似過程，體驗一種科學的探究思路和方法.隨著時間的推移，知識的結論會因為使用的頻率的減少而逐漸淡忘，但他們所獲得的體驗和感悟卻會在新的學習過程中得到加強和深化，成為他們學習素質的組成部分.正如美國國家科學院院長布魯斯·阿樂伯茲所說的：“當學生獲得了探究的工具，養成了探究的習慣，他們就真正成了學習的主人.在科學教育中沒有什么事情比這更令人滿足、更重要的了”.