情境性的實驗探究

葉成林

摘 要：以一次初中物理課堂教學觀摩活動為例，針對初中物理課堂教學中的實驗探究活動，提出問題情境的創設應符合學生的認知規律，服務于課堂教學目標；圍繞所創設的問題情境，應讓學生自主設計問題解決的步驟，盡享問題解決的過程；問題解決的設計過程應科學、規范、完整，有利于探究得出正確的結論；適時發揮評價功能，促進問題高效、科學地解決.

關鍵詞：課堂設計；實驗探究；問題情境

筆者參加了一次初中物理課堂教學觀摩教研活動，聆聽了某所學校一位物理教師講授的蘇科版八年級物理第四章第一節《光的折射》教研課，有所感觸，就初中物理課堂教學設計引發一些思考，以求教于同仁.

這節課教師課堂教學設計如下：

教師播放視頻：夏天，小明來到湖邊，湖邊豎立一塊標志牌，上面寫著：湖水很深，請不要在此游泳.但小明看湖水不深，再加上天氣實在炎熱，就脫衣下水，結果引發危險，在路人幫助下才得以解困.

教師引發學生思考并引入新課：為什么湖水看起來比較淺而實際卻很深呢？光從一種介質射入另一種介質時又將如何傳播呢？

教師要求學生猜想：光從空氣斜射入水（玻璃）中的傳播路徑是什么？畫出所猜想光的傳播路徑.學生交流猜想結果并展示所畫光的傳播路徑.

教師播放實驗探究活動視頻：讓一束激光斜射到一塊玻璃磚上，引導學生觀察光從空氣斜射入玻璃中的傳播路徑，要求學生把看到的現象畫出來并交流展示.

在此基礎上，教師引導學生小結光的折射現象概念.

教師要求學生再次思考：光的折射現象遵循哪些規律？對照光的反射定律，教師選擇一些學生說出自己的猜想.

之后，學生根據教師所給實驗器材，按教師所投影的實驗步驟，進行實驗探究活動，研究光的折射規律.學生操作步驟如下：

1.將白紙平鋪固定在水平木板上，并在白紙上沿玻璃磚上下表面畫出平行線，畫出任意一條入射光線AB到玻璃磚.

2.在玻璃前方A、B處各插一根大頭針，眼睛在玻璃后方透過玻璃磚觀察，當看到B恰好能擋住A時，在玻璃磚后方與眼睛之間再放置一大頭針C，調整C的位置，在C恰好能擋住A、B時，固定C的位置.

3.用同樣的方法在玻璃磚的后方一側再插上大頭針D，使D能同時擋住C和A、B，記下D、C的位置，移去玻璃磚和大頭針，過DC引直線與玻璃磚后表面相交于E，過AB引直線與玻璃磚前表面相交于F，連接EF，并對比光的反射定律，思考入射光在進入玻璃磚時將滿足哪些規律？

學生在此實驗基礎上完成關于光的折射規律內容相關填空，之后用光的折射規律解釋湖水看起來變淺之謎，從而完成課堂教學.

針對本節課堂教學設計筆者進行了點滴思考.

一、情境與目標

教師本節課的課堂教學是通過視頻引入新課，但此教學情境的創設卻不能與后面的實驗探究活動視頻緊密相聯，學生的思維不能從教師課堂教學開始時所設置的物理情境很自然地過渡到光從空氣斜射入玻璃（或水）中的物理模型，學生思維存在障礙，存在著教師的教學情境創設與教學設計的目標兩張皮、相脫節的現象.

初中物理課堂教學為了體現“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念，教師的課堂教學流程一般是：情境設置-引發思考-實驗探究-實驗結論-回歸情境.課堂教學開始時的物理情境創設有利于營造濃厚的學科氛圍，激發學生學習的興趣，引起學生對相關物理現象的思考，對后面的課堂教學起著重要鋪墊作用.但教師的物理情境設置應服務于課堂教學目標，且符合學生的認知規律，在教師的點撥下，學生通過對物理情境的分析，能快速引出所要探究的問題，到達教師所需要的實驗探究目的中.

本節課的情境設置可通過學生實驗探究活動引入新課：將一束光斜射至空燒杯的底部O點（做個標記），然后向燒杯中加水，觀察到光斑移動，很自然引入光的折射概念.教師接著提出問題，光從空氣斜射入水（或玻璃）的折射規律又如何？讓學生對照光的反射定律在小組充分討論的基礎上提出各自的猜想，展示所畫的模型圖，為實驗探究的內容打下伏筆，達到情境設置預期的目標.

二、情境與問題

在本節課的實驗探究活動中，學生通過大頭針、玻璃磚、白紙、水平木板等器材來探究光的折射規律.學生在實驗時，僅是按照教師所提供的實驗步驟進行操作，在規定的動作中完成相關活動.在活動中，學生對研究什么、解決什么問題完全不知，學生不知道這些步驟設計的作用，最后在教師的演示和引導中才知道其意義.但在實驗活動中，學生物理思維活動完全被禁錮，創新精神和實驗能力沒有得到提高，失去了實驗探究活動的意義.

問題是學生實驗探究活動的需求，是學生學習的動力；解決問題、尋求問題答案是實驗探究活動目的.發揮學生主觀能動性，開發學生思維，讓學生自主設計問題解決的步驟，充分了解問題解決的方法和過程，知道每個步驟的目的和意義，并激發學生創新精神，盡可能采用不同方法與途徑解決問題，讓學生盡情享受問題解決的過程，在其中獲得成長，這是實驗探究活動真正的內涵之一.

本節課重點是實驗探究光的折射規律，教師應采用小組合作學習的方式，在實驗前，讓各小組根據實驗器材（玻璃磚、激光筆、白紙、水平木板、刻度尺、鉛筆），依據實驗猜想，對照光的反射定律實驗探究活動自主設計實驗方案，讓每個小組成員充分了解每個設計步驟的作用及其解決的問題，并通過小組間交流匯報，討論方案的科學性及可行性，在此基礎上優化方案設計，進行實驗操作活動，畫出光的折射光路圖，總結出光的折射規律.

三、情境與過程

在本節課光的折射規律實驗探究活動中，教師的實驗過程設計并不科學，學生實驗操作過程存在缺陷，不能通過此實驗探究出折射光線、入射光線和法線在同一平面內，教師解決這個問題的策略是在實驗探究活動后讓學生通過復習光的反射定律內容猜想其答案，充實完善光的折射規律內容.

在初中物理實驗探究活動中，圍繞所探究的問題，教師應引導學生正確選擇實驗器材，設計出具有科學性、完整性、可操作性的實驗探究過程，這是保證實驗成功的基本要求，這樣才能總結出完整的實驗探究結論.

本節課的實驗設計，實驗器材的選擇若選用激光筆來代替大頭針可能較好，讓激光筆發出的光貼著白紙斜射到玻璃磚上，這樣能讓學生看到光的傳播路徑，易于建構光從空氣斜射入玻璃和玻璃斜射入空氣中時的光路模型，通過分析光路圖就能得出“折射光線和入射光線分居在法線的兩側，當光從空氣斜射入玻璃中時折射角小于入射角，當光從玻璃斜射入空氣中時折射角大于入射角”的結論；同時通過讓水平木板上白紙向上彎折或向下彎折白紙上就看不到折射光線的現象，也讓學生易于總結出折射光線、入射光線和法線在同一平面內的結論.通過這樣的實驗器材的選擇和實驗過程設計，最后總結得出的實驗結論才完整.

四、情境與評價

由于本節課的學生實驗探究活動是學生按照教師所提供的實驗步驟進行操作，這個環節教師的課堂教學評價內容只能是學生的規定動作完成質量如何，學生的批判性思維、問題解決能力等這些對學生終身發展很重要的科學素養沒有在同學間、師生間溝通與合作、交流與評價中得到提高，學生的個性沒有在評價中得到激勵和發展.

初中物理課堂教學，知識僅是載體，學生在獲取知識的過程中，掌握科學的研究方法、發展物理思維、提高實驗操作技能、培養各方面能力才是物理教學的真諦，新課程倡導的“立足過程，促進發展”的學生學習評價有利于促進學生全面而富有個性地發展.

因此，本節課學生實驗探究活動，教師應讓學生充分經歷整個實驗探究過程，從光的折射規律內容的猜想，到實驗器材的選取、實驗方案的設計、實驗器材的操作、實驗數據的收集與分析、實驗結論的總結等都應該讓學生自主完成，教師此時應通過小組間、同學間、師生間的適時交流與評價，激發學生學習興趣，引導學生大膽質疑、發表觀點、創新實驗設計、及時發現和解決存在的問題，順利完成實驗.

物理學習的過程，從根本上講是一種認識過程，是學生個體與物理環境相互作用中認識物理世界的過程.教師在初中物理課堂教學中應重視探究性實驗的物理情境創設，在學生的“最近發展區”進行教學設計，使物理情境遵循學生認知規律，讓學生根據情境能引出探究問題，自主進行知識探究活動，教師通過適時的教學評價調控課堂教學節奏、促進學生不斷取得進步.

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準[M]. 北京：北京師范大學出版社，2011：33.

[2]閻金鐸主編. 物理學習論[M]. 廣西：廣西教育出版社，1999：107.