艾尼·買買提

【摘 要】物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，自主探究式實驗教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生觀察思維能力、動手操作能力、分析解決問題的能力、探索和創(chuàng)新能力。將中學(xué)物理驗證性實驗改為探究式實驗是新課程改革“三維目標”的內(nèi)在要求。本文分析了目前中學(xué)物理實驗教學(xué)存在的問題，并結(jié)合自己的教學(xué)實踐，以布魯納發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義理論和薩其曼的探究教學(xué)理論為指導(dǎo)，提出了新課程實施后基于數(shù)字化信息系統(tǒng)DIS的高中物理探究式實驗的教學(xué)新模式。

【關(guān)鍵詞】高中物理 DIS 探究式實驗教學(xué)c

《普通高中物理課程標準》指出：實驗是物理課程改革的重要環(huán)節(jié)，是落實物理課程目標、全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑，也是物理課程改革的重要資源[1]?；跀?shù)字化信息系統(tǒng)DIS的探究式實驗教學(xué)，就是在教師的引導(dǎo)下，由學(xué)生自主設(shè)計實驗，利用傳感器采集數(shù)據(jù)信息、借助計算機實驗軟件分析數(shù)據(jù)，努力探索結(jié)論和規(guī)律的過程，通過探索過程促進學(xué)生主體性發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。這種探究式物理實驗教學(xué)與布魯納發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義理論以及薩其曼的探究教學(xué)理論存在著嚴格的內(nèi)在一致關(guān)系。教師在教學(xué)過程中要創(chuàng)設(shè)能引起學(xué)生興趣的問題和情景，使學(xué)生通過質(zhì)疑、探究、表述、小組討論、教師點評，從而獲得新知識。在這種半“發(fā)現(xiàn)式”學(xué)習(xí)知識的過程中，同時也體驗到學(xué)習(xí)知識的過程與方法。在國外，20世紀初杜威把“實驗的探究法”引入教育領(lǐng)域；美國心理學(xué)家布魯納提出“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)教學(xué)”；20世紀50年代，美國芝加哥大學(xué)施瓦布教授在“教育現(xiàn)代化運動”中倡導(dǎo)“探究式教學(xué)”。在國內(nèi)，各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡以及教育理念的差異導(dǎo)致探究性實驗未能充分應(yīng)用于高中物理教學(xué)課堂。

一、高中物理探究式實驗教學(xué)模式

1、明確教師主導(dǎo)地位。探究式物理實驗教學(xué)之所以稱為“半發(fā)現(xiàn)式”學(xué)習(xí)方式，就在于教師既要培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、創(chuàng)新能力、提出問題和解決問題的能力，同時也要讓學(xué)生取得優(yōu)秀的考試成績。這就需要教師在課堂上結(jié)合某一知識點為學(xué)生明確探究實驗的主題和范圍，對范圍之外的問題可留在課后自己查資料解決。在實驗結(jié)束后，要對同學(xué)們的探究學(xué)習(xí)結(jié)果作一個客觀、科學(xué)的評價。

2、強調(diào)學(xué)生的主體地位。無論是薩其曼主張的“探究式學(xué)習(xí)”模式，還是布魯納倡導(dǎo)的“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”無一例外都需要學(xué)生參與科學(xué)知識建構(gòu)的過程，這與目前新課程理念是一致的。這種強調(diào)學(xué)生主體地位的探究式學(xué)習(xí)方式非常有利于培養(yǎng)同學(xué)們的創(chuàng)新思維，開發(fā)學(xué)生潛能。

在教師確定了探究學(xué)習(xí)范圍之后，同學(xué)們就可以圍繞問題的核心提出自己解決問題的方法。DIS傳感器的引入，豐富了學(xué)生的實踐體驗，借助于傳感器，實驗的操作難度降低了，使學(xué)生更容易掌握，從而使學(xué)生能投入更多精力關(guān)注數(shù)據(jù)之間的物理關(guān)系和數(shù)據(jù)背后更深入層次上的物理分析。這種基于數(shù)字化信息系統(tǒng)DIS的高中物理探究式實驗的教學(xué)新模式完全符合新課標的“三維目標”要求。

二、基于數(shù)字化信息系統(tǒng)DIS的探究式實驗教學(xué)案例

下面就以作者在“用DIS探究加速度與力的關(guān)系和加速度與質(zhì)量的關(guān)系”為例，分享高中物理探究式實驗的教學(xué)新模式：

引入新課：演示斜面小車滑動快慢等多種情況，提出問題

1、小車質(zhì)量、加速度與作用力之間是什么關(guān)系；

2、用什么方法探究他們之間的關(guān)系。

學(xué)生討論之后得出：用“控制變量法”研究他們之間的關(guān)系。

實驗步驟：（1）用天平測小車質(zhì)量（2）測量鉤碼的重力（3）在軌道上放置小車并安裝傳感器，連接線路，將細線連接小車，跨過滑輪系住小鉤碼，釋放小車測定加速度（4）保持小車質(zhì)量不變，改變鉤碼的大小重復(fù)實驗（5）保持鉤碼的大小不變，改變小車質(zhì)量重復(fù)實驗（6）處理數(shù)據(jù)并作a-F圖和a-1/m圖，歸納結(jié)果。

實驗數(shù)據(jù)處理：點擊DIS選用欄目中的“牛頓第二定律”，計算機提供繪制a-F圖和a-M圖線的功能。得出結(jié)論：F=MA

教師點評：（1）軌道應(yīng)保持水平。（2）小車與軌道的摩擦力要小。（3）鉤碼質(zhì)量也應(yīng)小些。

整個教學(xué)過程就像一場演出，教師類似于主持人，需要先準備一個情景引入，然后，把舞臺交給學(xué)生。在學(xué)生“演出”出現(xiàn)問題的時候，教師出來救場。演出結(jié)束時，教師再以主持人的身份總結(jié)，落幕。教師除正確引導(dǎo)外，恰當?shù)慕虒W(xué)評價也必不可少。這種探究性實驗不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的分析概括能力和創(chuàng)新能力，還能增強學(xué)生的主體參與意識。

三、高中物理探究式實驗教學(xué)需要注意的問題

“探究性實驗教學(xué)”是新課程改革中的熱點、亮點和難點，是貫徹落實三位一體課程目標的重要環(huán)節(jié)。探究性實驗教學(xué)模式就是在科學(xué)探究的理念指導(dǎo)下，讓學(xué)生親身經(jīng)歷對未知結(jié)論的探索過程，使學(xué)生獲得物理實驗研究方法的訓(xùn)練，初步形成科學(xué)態(tài)度，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。1、注意課前預(yù)習(xí)，課堂時間很寶貴，高效課堂必須建立在充分的課前預(yù)習(xí)基礎(chǔ)之上。2、要注意營造有利于探究的氛圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鼓勵學(xué)生大膽猜想，查資料解決問題。3、教師可適當參與小組討論，及時把握問題方向。4、對于課程要求以外的問題，鼓勵同學(xué)們課后上網(wǎng)查資料解決。蘇霍姆林斯基曾指出：“我們老師在課堂上只需要做到兩件事，第一：要教給學(xué)生一定范圍的知識；第二：要使學(xué)生變得越來越聰明?！弊鳛槲锢斫處煟瑧?yīng)該貫徹“一切為了學(xué)生的終生發(fā)展”的教學(xué)理念，讓學(xué)生喜歡物理實驗課，讓物理實驗課真正活起來！