【文章內(nèi)容簡介】 力的大小與其排開液體的多少有關(guān)，如果把物體排開的液體收集起來稱一下，就會發(fā)現(xiàn)它的重量剛好等于浮力的大小。這樣的結(jié)果無疑可以作為著名的阿基米德定律的實驗事實基礎(chǔ)。但是問題的關(guān)鍵是，人們一開始怎么會想到要設(shè)法去收集那一部分剛好由于物體的浸入而被排擠開的液體呢？因此，實驗設(shè)計要具有探究性是指：所設(shè)計的實驗包含的物理規(guī)律往往隱藏在較深的層次，需要學生去挖掘。實驗的條件和結(jié)果之間往往存在較大的距離，需要學生去跨越。解決問題的方法與途徑往往不太明確．需要學生通過嘗試錯誤，得出假設(shè)并驗證假設(shè)來尋找。探究性實驗教學設(shè)計要在內(nèi)容上把握主干，形式上注重質(zhì)量。雖然探究學習方式開始會比較耗時，但由于學生對相關(guān)知識的理解較為深刻。完全可以在后續(xù)的學習中通過少花時間而補回。當然在探究性實驗的設(shè)計上，我們不可能也沒有必要將所要求的內(nèi)容都設(shè)計成探究性的。選擇的應(yīng)該是對于學科來說具有核心和基礎(chǔ)地位的那些概念和規(guī)律性知識，因為學生真正理解了這樣的知識。就等于掌握了學科知識的主干，形成了擴充和擴展自己知識結(jié)構(gòu)的能力。如何去評價一節(jié)探究性實驗教學課，探究性教學只不過是一種符合人們認知規(guī)律和科學發(fā)展本性的教育追求，而我們的教學現(xiàn)狀中很多的考慮是是否完整地經(jīng)歷了探究的幾個環(huán)節(jié)，學生是否達到了自主探究的程度，其實活動的質(zhì)量才是關(guān)鍵。例如：α粒子散射實驗我們可以側(cè)重于讓學生分析實驗現(xiàn)象，總結(jié)得出結(jié)論。對測定電源的電動勢和內(nèi)電阻實驗，應(yīng)讓學生在電路設(shè)計上下工夫，如給定安培表、伏特表如何設(shè)計電路，給定兩塊安培表如何設(shè)計電路等等。因此，探究性實驗教學的設(shè)計應(yīng)當挖掘?qū)嶒灡旧砭哂刑骄恳饬x的因素．考慮學生的實際狀第1頁況。當然，自由式的探究實驗教學缺乏教師的設(shè)計與調(diào)控，會導致許多學生在課堂上無從下手．也失去了探究的意義。二、教學實施方法結(jié)合本人進行的課堂探究性實驗教學的實踐，從兩種基本實驗形式來談?wù)劇Ｑ菔緦嶒?。高中物理課本中安排了大量的演示實驗，其目的主要是讓學生在觀察的基礎(chǔ)上接受物理知識，為理解提供直觀材料。根據(jù)探究性實驗教學的設(shè)計原則，在演示實驗中，要通過增加演示實驗的創(chuàng)造成分，給學生提供更大的思考空間，把部分有探究價值的演示實驗改為學生的探究實驗。例如，平拋物體運動規(guī)律的演示，一個關(guān)鍵問題是如何在無法測定速度、加速度的情況下進行運動規(guī)律的研究，先給學生一定時間的思考，再由教師演示，讓兩小球從同一高度分別做平拋運動、自由落體運動，比較是否同時落地，讓學生分析這個實驗說明了什么，這個過程中教師不要輕易給出結(jié)論性提示。這樣做的目的是給學生提供探索思考的空間，使學生體會這種將定量研究轉(zhuǎn)化為定性研究的辦法，即實驗轉(zhuǎn)化法。以上實驗方法為學生提供了新的教學環(huán)境，在新環(huán)境下，學生獨立自主思考、探索問題，避免因教師先講或預(yù)習教材造成的“先入為主”的影響，要讓學生人人有自己的猜想、觀點、看法，并努力思考形成各自的實驗設(shè)計方案。依據(jù)教學時間安排和具體課堂教學進展，必要時教師讓學生思考并發(fā)表自己的實驗設(shè)計，并視具體情況讓一兩個同學上臺按照其中一個實驗設(shè)計進行操作（這必須課前要讓同學思考并設(shè)計，教師也要了解學生的實驗設(shè)計情況并適當準備必要的器材）。學生實驗在學生分組實驗中，要通過增加實驗的未知性，激發(fā)學生探究的欲望，如果某些實驗所驗證的規(guī)律符合學生認知水平、思維水平，這類實驗可改為探究性實驗，實驗時間可放在知識教學之前。比如：“驗證平行四邊形法則”可以在教學“力的合成”一節(jié)內(nèi)容加入作為探究性實驗，讓學生在親身體驗、經(jīng)歷探究的過程中，得出合成法則。“機械能守恒定律的驗證”、“探索彈力和彈簧伸長的關(guān)系”也可以采取這種方式。對于不能超前于知識教學的實驗，如：“測量電源的電動勢和內(nèi)電阻”，可在實驗時讓學生多角度設(shè)計方案，并動手實踐，從中比較各類方法的優(yōu)劣，體會書中方法的獨特性。對于練習使用儀器類實驗，如：“練習使用打點計時器”、“練習使用多用電表”、“練習使用示波器”這樣一些實驗，要通過學生自己閱讀使用說明，了解其基本原理和基本使用方法，并能夠應(yīng)用這些儀器進行相關(guān)量的測量。書中的學生實驗大多都把實驗器材、實驗原理、實驗步驟等敘述得非常細致，無論這些實驗是作為探究性實驗，在知識教學前完成，還是作為一般的學生實驗，在相關(guān)知識學習完之后去做，都不要先預(yù)習教材或由教師講解，即便是驗證性實驗或測量性實驗．如“測定金屬的電阻率”、“測定玻璃的折射率”等實驗，學生已具備一定相關(guān)知識，完全可以由學生自主設(shè)計實驗原理、實驗方案、并進行操作。但對于一些學生確實難以完成的實驗，可以通過教師適當點撥或?qū)W生看書完成。第2頁應(yīng)當說幾乎每一個實驗本身都蘊含著探究的成分，比如“物體內(nèi)能變化熱和功”一節(jié)的教學，利用壓縮空氣，使易燃物著火來演示空氣內(nèi)能的增加。這個實驗給學生留下許多的疑惑：實驗的研究對象是什么?筒內(nèi)空氣的內(nèi)能是否變化?事先放入易燃物，恰恰忽略了一個很好的探究環(huán)節(jié)。若先不放易燃物，壓縮空氣，然后提出問題：空氣的內(nèi)能是否增加?學生會感到疑惑：“是否增加怎么看得見？”于是教師可以不失時機地提出問題：“如何判斷？”這樣做不僅有效地調(diào)動學生自主地參與到實驗的設(shè)計中，而且實驗的目的更加明確。三、實施探究性物理實驗教學的收獲學生自主學習的意識加強。在新課程中如何變學生“要我學”為“我要學”是一個很關(guān)鍵的問題，在探究性活動中．學生有了更多自主學習的空間，一位同學所說：“??這樣的實驗需要自己去猜想、去探究。通過實驗可以驗證自己的猜想和設(shè)計是否正確，這種方法既促使我們動腦又鍛煉了勇于猜想、大膽動手的良好學習習慣”。另一位同學說：“如果問我哪一種形式的實驗好，我會毫不猶豫地說：‘自己動手，豐衣足食?！痹谶@樣的課堂教學活動中，他們習慣了自己提出問題，自己猜想假設(shè)，自己設(shè)計方案，并從自主學習的過程中增強了學習的積極性和主動性。學生的知識結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化和完善。探究式物理實驗教學方法強調(diào)，讓學生自己設(shè)計方案，并具體實施實驗操作，這一系列的過程，使學生真正參與到實驗中來，使他們的物理概念表象得以更為有效地與基礎(chǔ)理論知識體系中的物理概念建立起實質(zhì)性的聯(lián)系。而過去的常規(guī)實驗方法，教師常常在草草做完一遍實驗后，緊接著進行分析，以引出概念。而沒有注意實驗過程、現(xiàn)象是否給出學生留下了深刻的印象。當學生頭腦中還是殘缺的表象時，教師卻根據(jù)自己頭腦中早已存在的表象進行分析。結(jié)果，學生跟不上教師的思路，造成不得不機械背誦概念定義的現(xiàn)象，他們對概念的理解，往往是在以后的逐步練習、運用中獲取。探究性實驗教學方法，便是在于使學生在還沒有抓住物理概念本質(zhì)時，就會主動查閱資料，自己設(shè)計方案，增強遷移效果，優(yōu)化學生的知識結(jié)構(gòu)。教師的觀念發(fā)生了變化。在探究性實驗教學的實踐過程中，教師們對其在物理教學中的作用逐漸有了更為深刻的認識，對教育過程本身也有了全新的感受。“過程即是知識”，過程是理解的基礎(chǔ)，過程中滲透著科學研究的方法．使學生學會學習是走向社會和終身發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，教師是學生意義建構(gòu)的幫助者和促進者，教師要將教育過程看作是把凝固文化激活的過程。在實踐過程中，許多教師意識到經(jīng)驗型的教學已經(jīng)不能適應(yīng)新課程的要求，所以教師們還應(yīng)成為自己教學行為的研究者。參考文獻：[1] ：河北科學技術(shù)出版社，～25.[2] [M].北京：首都師范大學出版社，頁第五篇：第七章 中學物理實驗教學167。 物理教學必須以實驗為基礎(chǔ)中學物理教學必須以實驗為基礎(chǔ)。這是由實驗本身的特點及其在物理教學中的作用來決定的。在學習物理過程中，要形成物理概念和認識物理規(guī)律，首先必須要有一定的感性認識。這種感性認識可以來源于學生的生活環(huán)境，也可以來源于實驗提供的物理事實。通常，從生活中得到的感性材料多來自復(fù)雜的運動形態(tài)，力、熱、電、光現(xiàn)象交織在一起，本質(zhì)、非本質(zhì)的因素交融在一起。因此，僅通過這種途徑來使學生建立概念和認識規(guī)律有時會遇到很大困難。運用實驗則可以提供精心選擇的、簡化和純化的素材，它能夠使學生對物理事實獲得明確、具體的認識。例如，人們生活在空氣的海洋里，卻很難感受到大氣壓強的作用。做一個覆杯實驗或馬德堡半球模擬實驗，大氣壓存在的物理事實就展現(xiàn)在學生眼前，他們對這個概念就易于理解和掌握。又如，學生對物體所受靜摩擦力的方向常常難于辨認，其主要原因是進行抽象思維活動時，頭腦中缺少表象的支持。如果應(yīng)用如圖71所示的方法，將有助于學生形成表象，以克服學習中的難點。2．實驗?zāi)芘囵B(yǎng)學生學習物理的興趣，激發(fā)學生的求知愿望為什么要特別強調(diào)實驗對培養(yǎng)學生學習興趣的重要性？有如下的原因：首先，實驗具有真實、形象、生動的特點，尤其對中學生有很強的吸引力，極易喚起他們的直覺興趣。例如，讓學生觀察“噴泉”、“煮金魚”等生動有趣的實驗，他們的注意力會高度集中，新奇的實驗現(xiàn)象常常出乎他們意料之外，使他們興趣盎然。這樣，就容易喚起他們的好奇心，激發(fā)他們的求知欲望，使學生的興趣不只是停留在被觀察物理現(xiàn)象的表面上。其次，實驗是一種有目的性的操作行為。學生在觀察的基礎(chǔ)上，很自然會產(chǎn)生一種自己操作的欲望。讓學生動手實驗，不但可以滿足學生的操作愿望，還可以發(fā)展學生對探索知識和規(guī)律的興趣，進而發(fā)展學生的認識興趣。當學生對物理產(chǎn)生濃厚興趣的時候，他們的學習欲望強烈，學習中會感到輕松愉快，從而有利于形成主動的、正確的學習方法。不斷地體嘗“發(fā)現(xiàn)”與“戰(zhàn)勝困難獲得成功”的喜悅，學生學好物理的信心就會越來越強．更為重要的是，由此可轉(zhuǎn)化為一種熱愛科學的素質(zhì)和志向，這對學生個性的發(fā)展具有重要的意義．3．實驗是發(fā)展學生能力和使學生得到科學方法訓練的重要途徑圖72表示學生在實驗活動中的信息流程．從這個流程可以看出實驗對培養(yǎng)學生各種能力的影響：通過閱讀實驗資料，培養(yǎng)著閱讀、自學能力；通過感覺器官接受形象和數(shù)據(jù)信息，并傳遞到大腦，一方面進行思維加工，一方面輸出反饋信息、控制觀察和操作器官，以獲取更為廣泛和深入的信息．這個過程可以培養(yǎng)觀察能力和手腦并用的能力；與此同時，在大腦中抽調(diào)出貯存的有關(guān)信息，進行更深入的思維加工，從而加強了思維能力的培養(yǎng)；此外，把思維加工的結(jié)果以語言和文字的形式表達出來，又培養(yǎng)著表達能力．由此可知，實驗是一種綜合的能力培養(yǎng)過程． 由于實驗是一種科學的方法，它能夠創(chuàng)造”最確實、最少受干擾”、“保證過程以其純粹形態(tài)進行”的物理環(huán)境，它是理論密切聯(lián)系實際的學習過程，在這個過程中蘊藏著極其活躍的因素，能夠活化學生學到的物理知識，因此，實驗是對學生進行創(chuàng)造意識訓練和科學方法訓練的有效途徑．4．實驗有利于培養(yǎng)學生良好的道德素養(yǎng)和科學作風由于實驗本身是一個嚴格的科學過程，要想獲得實驗的成功，必須一絲不茍，來不得半點虛假，并且必須把各項活動安排得井井有條，這對培養(yǎng)學生實事求是的態(tài)度和嚴謹?shù)目茖W作風十分有益，此外，在實驗過程中也不總是一帆風順的．它以很強的吸引力磨煉學生的意志；加之實驗中存在著辯證唯物主義教育的豐富素材，這對學生科學世界觀的形成起著促進作用．我們不可低估實驗在這方面的作用，從某種意義上說，實驗的這種作用較之于學生掌握一些具體的知識和技能更為重要，對于提高人的素質(zhì)具有很大意義．綜上所述，實驗在完成物理教學的任務(wù)中占有非常重要的地位，我們必須從培養(yǎng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)所需要的、有個性特征的、全面發(fā)展的人才的高度來充分認識實驗教學的意義，切實改變某些不重視實驗的舊觀念，始終堅持以實驗為基礎(chǔ)的教學方向．167。物理教學中的實驗，大體上可以分為如下幾類：（1）演示實驗（2）學生分組實驗；（3）課內(nèi)小實驗；（4）課外實驗．將上述各類實驗與一定的教學手段配合就組成了各種實驗教學課型：例如，將演示實驗穿插在教師的講授過程中可組成演示講授課；將教師的演示與學生的討論結(jié)合可組成演示討論課；將教師的演示與學生的練習結(jié)合可組成演示習題課；將學生的小實驗穿插在課堂教學活動中，可組成“邊教邊實驗”或“邊學邊實驗”；將教師的指導貫穿在學生獨立操作的分組實驗過程中，就構(gòu)成了學生分組實驗課型．各種實驗有各自的特點，各自的功能，實驗教學應(yīng)當是各種實驗與各種教學手段有機結(jié)合的系統(tǒng)．應(yīng)當根據(jù)物理教學的整體要求來選擇和組織實驗教學系統(tǒng)．下面，將演示實驗、學生分組實驗和課內(nèi)小實驗的特點和功能分別作一介紹（課外實驗將在第十一章中介紹）．一、演示實驗的特點和作用演示實驗是以教師為主要操作者的表演示范實驗．它的目的主要是把要研究的物理現(xiàn)象展示在學生的眼前，引導學習觀察思考；配合講授或穿插學生討論等方式使學生認識物理概念和規(guī)律，或者通過演示的引導和示范作用，為學生獨立訓練創(chuàng)造條件．它的主要作用如下：1．引入課題，激發(fā)學生的求知欲望教師常常選擇一些生動、有趣、新奇和使學生感到意外的演示實驗來引入課題，它能夠有效地激發(fā)學生的求知欲望．例如，教師在講授動量定理之前，做如圖73所示的實驗：將一個生雞蛋用棉線在其上圍繞一周，再用透明膠帶將打結(jié)處的兩側(cè)貼牢．把線的另一端跨過鐵架上的鉤于，象升旗一樣把雞蛋緩緩地升到鐵鉤下端，然后把線松開，讓雞蛋從高處落下．學生緊張而又意外地看到雞蛋落下后反彈起來，被教師捉住，緊接著將雞蛋往桌面上輕輕一砸，使蛋汁流入玻璃杯內(nèi)．隨后教師提出問題：“為什么雞蛋從那么高處落下沒有砸碎，而在桌上輕輕一砸就殼破汁流呢？”??教師運用這個演示，創(chuàng)造了一個愉快學習的環(huán)境，使學生的思維活動處于積極狀態(tài)．2．提供必要的感性素材，幫助學生建立概念和認識規(guī)律在課堂教學中，教師常用演示實驗展示物理的現(xiàn)象和變化的過程，特別是學生日常生活中難以見到的或者是與學生的經(jīng)驗相抵觸的現(xiàn)象和過程，使學生獲得豐富的感性知識，形成鮮明的表象，為學生建立正確的概念、認識規(guī)律奠定基礎(chǔ)．例如，物體的形變總是伴隨彈性力而產(chǎn)生的，然而，堅硬的物體，形變很小，學生無法察覺，因此在他們的觀念中形成了“有的物體能夠形變（如橡皮、彈簧），而有的物體不會形變（如石頭、玻璃）”的錯誤認識．為糾正上述錯誤的認識，教師可應(yīng)用如圖7－4的演示實驗．由于加接了細孔徑2毫米的玻璃管，而使形變的現(xiàn)象顯露出來．又由于選用了橢圓截面的大墨水瓶，沿短軸方向向內(nèi)擠壓時（a），可以看到玻璃管中的液柱上升；沿長軸方向向內(nèi)擠壓時（b），可以看到玻璃管中的液柱下降．學生在驚訝的發(fā)現(xiàn)中建立了正確認識．3．進行觀察和思維訓練，鞏固和應(yīng)用物理知識由于演示實驗中教師的可控制特點很突出，教師能夠有意識地選擇和設(shè)計實驗的內(nèi)容和程