物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究”的意識(shí)

　　一、主題與背景：

　　中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)在自然科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域中明確提出教學(xué)應(yīng)以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及創(chuàng)新能力為目標(biāo)，以科學(xué)探究為主線，通過“探究認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象——形成科學(xué)概念和規(guī)律——運(yùn)用科學(xué)概念和規(guī)律”的學(xué)習(xí)過程。科學(xué)探究的過程應(yīng)注重提出問題、設(shè)計(jì)方案、搜集證據(jù)、分析證據(jù)、形成結(jié)論等環(huán)節(jié)。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究意識(shí)，讓學(xué)生在積極參與和親身體驗(yàn)科學(xué)探究的過程中學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，真正理解科學(xué)知識(shí)。

　　在初中物理教材中，《測小燈泡功率實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)內(nèi)容是學(xué)生必須掌握的基本操作技能和重要知識(shí)點(diǎn)，課堂教學(xué)中如何探尋一種適合學(xué)生實(shí)際的認(rèn)知水平的教學(xué)手段及方法。本課例所探討的是如何通過“測小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中碰到的一系列問題，讓學(xué)生主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn)探究，從而達(dá)到提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、觀察能力、動(dòng)手能力以及創(chuàng)新能力。

　　我校正在開展校本教研活動(dòng)，旨在以教師個(gè)人的教學(xué)實(shí)踐、自我反思、教師之間的互助合作，專業(yè)研究人員的及時(shí)參與。以“三實(shí)踐二反思”的形式，促進(jìn)教師個(gè)人教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變及教學(xué)行為的改進(jìn)，改進(jìn)教學(xué)過程，在實(shí)踐與反思中，不斷提高教學(xué)的針對性及實(shí)效性，提高教學(xué)質(zhì)量，下述課例的實(shí)踐與分析，使我對課堂教學(xué)中如何開展指導(dǎo)學(xué)生有效地開展科學(xué)探究有了一些新的認(rèn)識(shí)。

　　二、實(shí)踐過程：

　　第一次實(shí)踐：讓學(xué)生在探究過程中有體驗(yàn)和認(rèn)識(shí)

　　第二次實(shí)踐：學(xué)生在探究過程中提高自主解決問題的能力

　　第三次實(shí)踐：教師適時(shí)引導(dǎo)，學(xué)生探究意識(shí)增強(qiáng)

　　第一次實(shí)踐：讓學(xué)生在探究過程中有體驗(yàn)和認(rèn)識(shí)

　　教學(xué)設(shè)想：

　　在平時(shí)教學(xué)中，測小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)學(xué)生都做過，測出小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流，根據(jù)電功率的數(shù)學(xué)關(guān)系式：，就能得到小燈泡的功率。教學(xué)中教師提出三個(gè)探究問題。學(xué)生根據(jù)教師的提問，通過小組討論，設(shè)計(jì)出測定小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)方案是否可行，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)仿真電學(xué)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行連接。演示操作過程，特別是平時(shí)滑動(dòng)變阻器的連接是學(xué)生的弱項(xiàng)，此時(shí)，在仿真電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可以很直觀地解決連接以及動(dòng)態(tài)變化情況。另外，對電流表和電壓表的“＋”、“－”接線柱的連接，量程的選擇都可以有正確的操作過程。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，采集有用數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算，測出了小燈泡的功率。學(xué)生在實(shí)踐過程中，實(shí)驗(yàn)操作得到了有效的訓(xùn)練，但在實(shí)際教學(xué)中也碰到許多問題。例如，學(xué)生如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，電功率與這些數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系是什么等等有待解決。

　　教學(xué)反思：

　　第一次實(shí)踐后，教研組開展了教研活動(dòng)，在區(qū)教研員指導(dǎo)下進(jìn)行反思，認(rèn)為三個(gè)問題同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)、連接、采集數(shù)據(jù)、經(jīng)過運(yùn)算解決探究內(nèi)容容量大，坡度不夠，探究不深，學(xué)生的印象不深。另外，學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的操作時(shí)間不足，在實(shí)踐操作中反映的問題無法得到有效的解決。

　　第二次實(shí)踐：學(xué)生在探究活動(dòng)過程中提高了自主解決問題的能力

　　教學(xué)設(shè)想：

　　對第一次實(shí)踐課所反映出的問題，在實(shí)踐反思的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)了新的教學(xué)方案，新方案針對學(xué)生實(shí)驗(yàn)的不足，調(diào)整了教學(xué)策略，增加了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)探究的討論，包括實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的采集、學(xué)生面對方案的可操作性的互助討論和質(zhì)疑，尤其是增加了知識(shí)的遷移內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)了各種設(shè)計(jì)方案中數(shù)學(xué)關(guān)系式的引入及處理，讓學(xué)生通過深入討論、評價(jià)，切實(shí)提高在探究過程中解決問題的能力。

　　提問一：某一小燈泡標(biāo)有“，”字樣、電源電壓為6V、電鍵、電流表、標(biāo)有“50Ω，1.5A”字樣的滑動(dòng)變阻器，現(xiàn)一電壓表15V一檔被壞（0—3V一檔可用），怎樣用實(shí)驗(yàn)的方法來測定小燈泡功率。

　　［教學(xué)片段1］

　　師：在小燈泡額定電壓為3.8伏中，電壓表15伏一檔被損壞，怎樣測定小燈泡功率。

　　生：把電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端。

　　師：方法很好，一開始就把電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端點(diǎn)行嗎？

　　生：不行。

　　師：為什么？

　　生：電路連接正確后，閉合電鍵時(shí)，滑動(dòng)變阻應(yīng)放在最大，此時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓超過3V，不能直接并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端。

　　師：怎么辦？

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　　生：能否把電壓表先接在小燈泡兩端，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使小燈泡兩端電壓為3V，滑動(dòng)變阻器兩端電壓也為3V。這時(shí)，可以移動(dòng)電壓表，把電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，調(diào)節(jié)滑片，使電壓為2.2V時(shí)，小燈泡兩端電壓為3.8V，觀察電流表的示數(shù)為0.3A，就能測定小燈泡的功率。

　　……

　　提問二：某一小燈泡的額定電壓為、電源電壓為6V、電鍵、電壓表、標(biāo)有“50Ω，1.5A”字樣的滑動(dòng)變阻器、但手中沒有電流表，怎樣用實(shí)驗(yàn)的方法來測定小燈泡功率。

　�。劢虒W(xué)片斷2］

　　師：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使小燈泡兩端電壓為3.8伏，此時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為2.2伏，怎樣知道接有電路中電阻絲的電阻大小。

　　生：能否測出電阻絲的長度？

　　師：為什么要測出電阻絲長度，才能知道阻值大小？

　　生：因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器電阻絲總電阻為50歐，總長度為定值，只要測出接入電路中電阻絲的長度，用比例的辦法，就能得到接入電路中電阻絲的阻值。

　　師：你的理論依據(jù)是什么？

　　生：由電阻定律可知：。在（材料性質(zhì)）、S（橫截面積）一定時(shí)，R與L（長度）成正比。

　　師：能否寫出關(guān)系式？

　　生：可以。

　　師：用什么工具進(jìn)行測量？

　　生：（思考后）用刻度尺。

　　……

　　學(xué)生在不斷探究思考后，想出了解決辦法。通過解決測量接在電路中的電阻絲長度從而求出接在電路中的電阻。

　　提問三：某一小燈泡的額定電流為，電源電壓為6V、標(biāo)有“50Ω，1.5A”字樣的滑動(dòng)變阻器、二個(gè)電鍵、電流表、但手中沒有電壓表，怎樣用實(shí)驗(yàn)的方法來測定小燈泡功率。

　　［教學(xué)片斷3］

　　師：怎樣用電流表測通過滑動(dòng)變阻器的電流？

　　生：是否能讓電路發(fā)生局部短路。

　　師：怎樣發(fā)生局部短路？

　　生：把電鍵并聯(lián)接在小燈泡兩端，第一次讓電流表示數(shù)到達(dá)小燈泡0.3A時(shí)，閉合并聯(lián)的電鍵，使小燈泡發(fā)生短路，測出電路中的電流。

　　師：接下來怎么得到小燈泡兩端的電壓？

　　生：用電源電壓除以電路局部短路時(shí)的電流，得到滑動(dòng)變阻器接在電路中的電阻，乘以電流0.3A就是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電源電壓減去滑動(dòng)變阻器兩端電壓就是小燈泡兩端電壓。

　　師：還有其他方法得到滑動(dòng)變阻器接在電路中的電阻？

　　生：能否還可以用刻度尺來測量？

　　師：可以，二種方法你們都可以試一試。

　　……

　　教學(xué)反思：

　　第二次實(shí)踐，重點(diǎn)放在學(xué)生討論和進(jìn)一步提高綜合解決問題的能力上，并在解決問題的方法上尋找理論依據(jù)，讓學(xué)生懂得要解決問題必須有理論基礎(chǔ)�？捎米詈唵蔚墓ぞ撸�刻度尺）解決較難的電學(xué)問題。實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生會(huì)采集數(shù)據(jù)并能用數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行運(yùn)算，但不會(huì)用表格的形式進(jìn)行整理。表格是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理所常用的一種方法，教師的教學(xué)應(yīng)該讓學(xué)生學(xué)會(huì)這樣一種科學(xué)的歸納方法。

　　第三次實(shí)踐：教師適時(shí)引導(dǎo)，學(xué)生探究意識(shí)得到了增強(qiáng)

　　教學(xué)設(shè)想：

　　在前兩次實(shí)踐基礎(chǔ)上，我和組內(nèi)教師就第二次實(shí)踐課中存在的不足，又展開了分析及反思。大家提出，是否能就上過的問題再設(shè)置一些問題，設(shè)置些學(xué)生認(rèn)知上的障礙，擴(kuò)大些積極思考的范圍，是否讓學(xué)生在不知道電源電壓的情況下來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方案，解決實(shí)際問題，讓學(xué)生在活動(dòng)中不斷增強(qiáng)探究意識(shí)，初步學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，進(jìn)而找到解決問題的方法。在此基礎(chǔ)上增加了思考題：某同學(xué)手上有一小燈泡標(biāo)有“0.3A”字樣清晰可見，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“50Ω、1.5A”，電壓表一檔壞了，知道電源電壓為6V左右,經(jīng)思考后，想出一個(gè)方法測定小燈泡的功率。此題在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)有許多探究的地方，可以讓學(xué)生在課余時(shí)，先討論，設(shè)計(jì)出方案再在課內(nèi)大家交流，共同參與實(shí)驗(yàn)，解決問題。

　　學(xué)生經(jīng)過討論，最后得到一個(gè)較為理想的方案。把電壓表接在小燈泡兩端，閉合電鍵，滑動(dòng)變阻器處在最大值，記錄此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)，把電流表的示數(shù)乘以滑動(dòng)變阻器最大阻值，得到滑動(dòng)變阻器兩端電壓，加上小燈泡兩端的電壓，就能知道電源電壓的正確值，隨后可以用解決問題（2）中的方法，也可以用解決問題（3）中的方法，測定出小燈泡的功率。在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生通過教師給出的表格或問題設(shè)計(jì)表格，通過數(shù)據(jù)的記錄、整理，學(xué)生能從表格中看出這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，并能從表格中歸納出應(yīng)有的結(jié)論，也學(xué)會(huì)了正確的語言表述。

　　三、總結(jié)反思：

　　第三次實(shí)踐課是全區(qū)公開課。學(xué)生通過計(jì)算機(jī)仿真電學(xué)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行分析討論，觀察現(xiàn)象，解決實(shí)驗(yàn)中存在的問題，思考實(shí)驗(yàn)方法中沒有想到的問題，通過學(xué)生實(shí)際的操作及教師的演示，大大地激發(fā)學(xué)生的積極思維，并主動(dòng)參與教學(xué)過程。聽課的教師對這種邊討論邊實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法，影響深刻，都認(rèn)為值得借鑒。

　　通過三次實(shí)踐和二次反思，我認(rèn)識(shí)到學(xué)生能否積極主動(dòng)地參與課堂教學(xué)，設(shè)置的探究性問題（或稱為問題情景）、探究活動(dòng)能否積極有效展開，在教學(xué)過程中應(yīng)注意下面這些要素：

　　1、選擇探究內(nèi)容，要切合學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和能力基礎(chǔ)。問題的提出要有思維的層次感及一定的認(rèn)知坡度。

　　2、發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)和學(xué)科教學(xué)的整合，多渠道、多方位讓學(xué)生進(jìn)行探究，增強(qiáng)學(xué)生思維的深度。

　　3、教師在學(xué)生的探究活動(dòng)中，要及時(shí)地解疑導(dǎo)撥，互動(dòng)合作探究。

　　教師必須在這些方面下功夫，利用生活中的現(xiàn)象，激起學(xué)生主動(dòng)探究的欲望，并不斷地遞進(jìn)探究內(nèi)容的層次，設(shè)置學(xué)生思維的坡度，通過質(zhì)疑、討論、交流等形式探尋解決問題的方法。

　　在此基礎(chǔ)上，多給學(xué)生一定時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐操作，學(xué)生在具體操作中，還會(huì)發(fā)現(xiàn)各種儀器本身所存在的局限性，并不斷地反思，吸引學(xué)生主動(dòng)參與到“探究、嘗試、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新”地過程中來。

　　通過“三實(shí)踐二反思”的教研活動(dòng)，深深體會(huì)到專業(yè)研究人員引領(lǐng)所起的作用和教研組全體教師合作互助的教研活動(dòng)的重要性，給我的教學(xué)帶來新的理念、新的教學(xué)方法。課堂教學(xué)是教育教學(xué)改革的主陣地，在教學(xué)實(shí)踐和反思中，只有不斷地更新教師的教學(xué)理念，不斷地反思自己的教學(xué)行為，改進(jìn)我們的教學(xué)方法，完善我們的教學(xué)策略，才能切實(shí)有效地提高物理教學(xué)的質(zhì)量，使學(xué)生“樂學(xué)、會(huì)學(xué)”，在不斷地探究活動(dòng)過程中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

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