高中物理探究性实验教学有效性初探

高中物理探究性实验教学有效性初探

作者：郑仁文

来源：《中学物理·高中》2014年第07期

建构主义理论认为，学生是在一定情境下，借助他人(教师或学习伙伴)的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构方式获得知识的主动建构者.这种建构不能由其他人替代， 需要学生“亲身体验”.因此普通高中物理课程标准提倡学生在教师的指导下进行探究性实验，要求在物理教学中让学生“动手动脑相结合，探究感悟相结合”，主动地获取物理知识和发展能力. 这就要求我们在物理教学中，有更多的时间和空间让学生参与到教学活动中来，去充分体验探究的过程.怎样才能有效地实施探究性实验教学呢？笔者通过实践以自己执教的一节研讨课《光的衍射》(司南版物理选修3－4，第5章第2节)为例提出一些想法和感悟. 1精心的课前准备是有效进行探究性实验教学的前提

有效的课堂教学源于课前精心的准备.特级教师徐斌说过：“没有备课时的全面考虑与周密设计，就没有课堂上的有效引导与动态生成；没有上课前的胸有成竹，就不可能有课堂上的游刃有余.”针对探究性实验教学特点，课前准备应该包含以下的几方面： 1.1合理选择学生的探究活动

探究性实验教学有着众多优点，但并非所有的教学内容都适合探究.在进行教学设计时教师要在对教材进行深入研究及认真分析学情的情况下，合理选择探究性实验课题，设计学生的探究活动.《光的衍射》的教学设计主线是基于圆孔衍射和单缝衍射两个实验，并以此说明光发生明显衍射的条件和现象，进而说明光通过不同形状的障碍物发生衍射时，其衍射图样不一样，让学生身临其境，建立对光的衍射现象的感性认识.但圆孔的衍射现象很难直接通过圆孔观察到，而通过单缝直接观察线状光源(如日光灯)却可以很容易观察到衍射现象.因此，在本节课的教学设计中，笔者将易操作、易观察单缝衍射现象设计为学生探究活动.而需要借助氦氖激光器及其它辅助器材的圆孔衍射现象及泊松亮斑实验设计为探究式演示实验. 1.2精心设计实验并事先演练

教师在课前要精心设计实验，以达到最佳效果，不一定拘泥于教材.设计后应事先进行操作演练，对每个实验耗时多久、哪些易出错、效果如何……做到心中有数，这样才能自如地把握课堂节奏提高探究效率.《光的衍射》这节课有三个实验：首先是圆孔的衍射，如果根据教材的方案，实验效果并不明显.于是笔者利用激光演示仪发出的激光照射到圆孔上，并将其投射在黑板上，然后用电脑外置摄像头将黑板上光的衍射图样通过电脑在屏幕上显示出来，取得了很好的效果(图1是电脑截图的光通过直径为1 mm和0.6 mm的圆孔时的衍射图样).其次是单缝衍射实验，笔者用手术刀在平面镜的镀膜上划出两条细缝(宽度不同)制成单缝观察片，讲台桌上摆线状红光灯与蓝光灯(两日光灯并排放置).让学生去通过单缝观察片观察红色与蓝色的日

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光灯的衍射及白色日光的的衍射，实验现象十分明显(图2是单缝衍射实验所用的器材).最后是泊松亮斑实验，笔者用细钢丝替代小圆盘，将氦氖激光器发出的激光通过凹透镜发散后照在细钢丝上，然后投射在墙壁上，将不易观察到的泊松亮斑清晰地展现在学生的面前(图3是实验装置及投在墙壁上的泊松亮斑实验效果图). 1.3认真进行课前反思

教学前反思是指教师上课前对教学模式和教学策略、教材的处理、观念的落实等方面进行的思考，结合自己教学经验和已有知识，同时考虑学生现状，反思自己设计是否合理，是否符合学生实际.它具有前瞻性，能使教学成为自觉的实践，并有效地提高教师的教学预测性和分析能力，是教师走向成功教学的前提.

2明了的目标是有效进行探究性实验教学的关键

明了的目标首先是指教学目标的合理准确，其次是学生活动目标的明确. 2.1合理准确的教学目标

合理的教学目标体现在：①以学生的知识和能力基础为起点，适合学生的水平，是学生经过努力可以达到的(处于学生的最近发展区)；②是具体、可测的.能通过学生活动展示他们对教学内容的理解和掌握，并由此反映教师的教学效果.③多维目标兼顾.不仅关注学生是否学会知识，还关注学生是否会学、乐学，情感态度与价值观的变化.针对以上特点，笔者制定《光的衍射》教学目标如下：

(1)通过观察实验，从实验现象展开科学分析，知道光的衍射现象及产生明显衍射现象的条件；

(2)通过实验了解光的单缝衍射、光的圆孔衍射的条纹分布特点，掌握衍射图样与波长、缝宽的定性关系，增强概括规律的能力，提高动手实践能力，养成尊重实验的严谨科学态度和作风；

(3)通过观察泊松亮斑的演示及史料，体会到在科学研究中必须重视理论的指导作用和实践的检验作用，对学生进行科学态度、科学精神的教育；

(4)能区分单缝衍射与双缝干涉的图样，能用衍射知识对生活中的衍射现象进行解释和分析.

2.2明确的学生活动目标

新课程倡导学生自主学习，主动探究，但这并不意味着课堂可以完全放开，“放羊式”的让学生漫无目的的去尝试.要让探究活动有效，高效，教师要善于提炼问题，还要善于引导学生

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提出问题，将探究内容问题化，通过问题让学生明了探究的目的.例如在探究单缝衍射现象时，笔者设置问题如下：

(1)单色光的单缝衍射条纹有何特点？

(2)同一单缝的红光衍射条纹与蓝光衍射条纹(宽度、亮度、间距)是否有区别？ (3)同一种色光，单缝宽度不同衍射条纹(宽度、亮度、间距)是否有区别？ (4)白光的单缝衍射条纹与单色光的衍射条纹有何区别？

(5)由以上的几个实验，能否总结出光的衍射条纹的中间亮纹的宽度、亮度以及条纹间距与单缝的宽度、光的波长的定性关系？

通过以上的问题，让学生明确探究的目的，并随着层层深入的问题的解决得出单缝衍射图样的特点，掌握衍射图样与波长、缝宽的定性关系. 3和谐的课堂氛围是有效进行探究性实验教学的保障

和谐的课堂氛围指的是课堂上的一种积极的气氛，这种气氛能促使学生主动积极地参与学习，师生之间、生生之间形成良好互动，提高课堂的有效性.而要形成和谐的课堂氛围，笔者认为应注意以下几点：

3.1创设能吸引学生的教学情境

创设教学情境应从课堂教学从导入开始，好的课堂导入能很好地吸引学生的注意力，激发起学生的积极性.笔者在《光的衍射》的教学中通过展示并朗诵配有插图的苏轼词《蝶恋花•春景》 的下阙：“墙里秋千墙外道.墙外行人，墙里佳人笑.笑渐不闻声渐悄，多情却被无情恼.”引入新课，并针对诗词中的物理情景通过设问引导学生主动思考问题，迅速激起了学生学习的兴趣.而对于圆孔衍射现象、单缝衍射现象、泊松亮斑这三个学生的探究活动，本就是学生感兴趣的.因此要给予充分的时间和空间，让学生动手动脑、探究感悟，真正做到“玩索而有得”，而不是走过场.

3.2以热情的态度感染学生

教师在教学时的热情与学生的学习状态关系密切，教