物理实验教学开放性的案例研究*



物理实验教学开放性的案例研究*

宋 勇

(蚌埠市教育科学研究所安徽 蚌埠23300)

*系安徽省教育科学研究重点项目课题“初中物理实验教学的开放性策略研究”的研究成果之一，课题编号：JG13096

物理学是一门以实验为主的学科，实验教学应该是课堂教学中重要的组成部分，也是实施新课程三维课程目标的重要载体．在课堂教学中实施演示实验、分组实验、自主实验等探究活动，可以激发学生学习物理、学习科学的兴趣，帮助学生揭示物理现象的本质，通过经历实验的探究过程，境养学生的探究能力，促进学生对知识规律的理解，同时也可以更好地实施知识与技能的教育．

然而，在应试教育的背景下，很多学校的教师淡化实验在课堂教学中的作用，实验教学也变成教师手把手教学生的一种模仿，一些探究实验变成验证实验，甚至在一些物理课堂出现以学生“预习实验、教师讲解实验、学生练习实验题”的应试现象，这些现象都忽视了实验教学在物理课堂教学中的作用，实验也失去了其本身的教育功能．以下就一些课例谈谈实验教学的开放性问题：

1利用开放性实验情境引入新课教学

课例：“串联和并联”(人教社九年级)

方案1：教师提前布置学生预习，预习题目中包括：1.什么是串联和并联电路？2.你了解生活中有哪些串联和并联电路？3.串联电路和并联电路有哪些不同之处?4.串联和并联电路各有哪些特点？课堂教学时，教师首先让学生作出一个让两只小灯泡都发光的电路图，然后展示学生的结果，指出其中一种是串联另一种是并联，然后让学生利用提供的器材连接串联和并联电路．

这种教学方式存在的问题在于，学生事先通过预习已经了解了串联和并联的特点，所以很容易地就作出两种不同的连接电路，学生实验仅仅完成了从电路图到实物的组装，尽管从教学的效果上看，学生的知识与技能的目标达成得很好，但实验并没有起到知识建构的作用．那么，如何通过实验为主的方式引入新课呢？

方案2：教师事先没有布置新课的预习，教学中，每组学生提供两节干电池、两只灯泡、一只开关、若干导线，布置任务：如何连接电路让两只灯同时发光．学生自己动手实验，由于没有预习，该活动没有明确地知识指向，学生在活动中，可能连接了串联电路，可能连接了并联电路，教师组织学生展示时，分别让学生介绍自己的连接，然后组织连接不同电路的同学介绍自己所连电路的特点，再进行比较．这样，在实验为主的情境中，学生从“使灯泡发光”这个任务开始，逐步地深入电路的连接方式和特点的学习，在实验中，学生不仅锻炼了动手能力，还从实验中得到了知识以外的体验和经历，如在不同的连接方式下两种灯泡的发光强弱明显不同，一只灯泡拧掉后另一只的发光结果也不同．这些教育功能都是以预习讲解练习的模式无法实施的．

对于一些以实验为主的物理课，教师不必要求学生预习，应该让学生根据提供的器材，在实验中自发地进入知识规律的学习．实验是创设教学情境的最佳方式，最好地教育往往是“润物细无声”的教育．预习可以帮助学生了解知识的目标，但对于物理教学来讲，知识与技能绝不是唯一的教学目标．

2运用开放性探究思路揭示物理规律

课例：“磁现象磁场”(人教社九年级)

本节课的重点和难点在于如何让学生认识磁场的分布和方向，如何做出磁感线．因此，如何设计实验是关键．

方案一：展示铁屑在磁铁附近的分布，并根据铁屑的分布大致作出类似的曲线即为磁感线，为了确定磁场的方向，根据小磁针在磁场中北极的指向作出磁感线的方向(如图1)．

图1

方案二：利用展示台，将磁铁放在展示台上的一张白纸上，在磁铁附近不同的位置分别放置小磁针(如图2)，用笔在白纸上作出每个小磁针的指向，撤去小磁针后形成一条曲线(如图3)．

图2

图3

分析：方案一从学生的感性认识入手，借助铁屑的分布，作出类似的磁感线分布，磁感线的方向则是通过任务驱动去探究，利用小磁针确定方向．这种方案能迅速让学生观察到磁感线可能的形状，但学生存在思维障碍：铁屑的指向确定吗？小磁针的进一步实验可以确定磁场的方向，但铁屑的分布仍会是一个疑问．方案二的探究情境更加开放，不同位置的小磁针可以探究不同位置的磁场，这些位置的磁场起初对于学生来说是没有规律的，学生在一个熟悉的情境下，分别作出不同位置的小磁针北极指向后，发现了这些位置的指向是有规律的．这种方案符合学生的认知特点，强调学生从熟悉的情境中发现新的规律，对提高学生的逻辑推理能力很有好处．

3对开放性实验教学的操作误区分析

开放性实验教学可以有效地创设教学情境，让学生在建构中学习知识、体验过程、掌握规律、提高能力，在实验教学中，教师要避免两个误区：

误区一：教师过度指导下的伪开放实验

课例：“探究凸透镜成像的规律”(人教社八年级上)

方案一：提供凸透镜成像的装置，将学生分成3个小组，第一组探究在物距大于二倍焦距时的成像特点，第二组探究物距小于二倍焦距大于一倍焦距时的成像特点，第三组探究物距小于一倍焦距时的成像特点．然后分组汇报总结出凸透镜成像的规律．

方案二：提供凸透镜成像装置，让学生利用所给装置成一次像，看看所成的像有什么特点，学生交流自己的实验结果，教师启发学生总结各自的像有什么共同的规律，怎样获得其他特点的像？

分析：方案一的设计看似开放，但在教师的任务驱动下，学生已经认识到物距可能是凸透镜成像的一个关键，学生分成不同的组后，实验就变成了“在不同物距下成什么像”的任务完成过程．学生的思维已经被教师的任务束缚了方向，不能体现学生自主探究规律的目的．方案二给学生提供了一个开放的探究情境，学生的探究任务也没有明确指向，通过不同学生获得的像来进行讨论，会让学生反思自己

成的像与别人不同的原因，进而产生进一步探究的驱动力．

误区二：过度开放的学生无效探究实验

一些教师认为，开放的实验就是让学生完全自主的探究，教师的任务就是提供器材，事实上，一些实验探究需要教师认真地设计问题，帮助学生设计实验方案，如果学生完全不清楚该如何实施探究时，那样的探究也是无效的．

课例：“力的合成”(高中必修1)

方案一：教师引入合力和分力的概念后，提出问题：合力与分力之间有什么样的关系呢？提供实验装置，让学生自主探究．

方案二：在实验之前，教师层层设问，启发学生思考如何来设计探究求合力的方法．问题包括：1.为什么可以用一个力(合力)来代替两个力(分力)？2.如何设计实验来观察力的作用效果？3.如何使合力的作用效果与两个分力的效果相同？4.如何能记录力的效果？

分析：显然，方案一在实施时会让学生不知所做，学生不知道提供的木板、白纸和弹簧测力计之间有什么样的联系，因此根本无法进行探究实验．如何根据实验目的选取实验器材并设计出实验方案，需要教师积极地构建探究的情境，方案二通过实验探究前的层层设问，启发学生积极思考，引导学生在问题中思考实验的方案设计，在思考与讨论中了解实验的技术要素，才能更好地进入实验设计和探究中，这样的实验才是有效的．

建构主义理论认为，知识需要通过意义建构的方式获得，在实验教学中，教师需要积极帮助学生建构有效的探究情境，表现在：既要能提供一个开放的实验探究情境，又不能毫无目的的开放，要做到“开而有效，放而不乱”，取决于物理教师对教学的设计和对实验的组织，只有让学生从开放的探究情境中真正有所体验，在实验探究中有所收获，实验教学才是成功的．

收稿日期：(2015-09-14)