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物理實驗教學中，培養學生“科學探究”的意識
一、主題與背景：
中學物理課程標準在自然科學學習領域中明確提出教學應以提高學生的科學素養及創新能力為目標，以科學探究為主線，通過“探究認識自然現象——形成科學概念和規律——運用科學概念和規律”的學習過程。科學探究的過程應注重提出問題、設計方案、搜集證據、分析證據、形成結論等環節。在物理實驗教學中，培養學生科學探究意識，讓學生在積極參與和親身體驗科學探究的過程中學習科學知識，真正理解科學知識。
在初中物理教材中，《測小燈泡功率實驗》的教學內容是學生必須掌握的基本操作技能和重要知識點，課堂教學中如何探尋一種適合學生實際的認知水平的教學手段及方法。本課例所探討的是如何通過“測小燈泡功率的實驗”教學中碰到的一系列問題，讓學生主動地參與實驗探究，從而達到提高學生的實驗設計能力、觀察能力、動手能力以及創新能力。
我校正在開展校本教研活動，旨在以教師個人的教學實踐、自我反思、教師之間的互助合作，專業研究人員的及時參與。以“三實踐二反思”的形式，促進教師個人教學理念的轉變及教學行為的改進，改進教學過程，在實踐與反思中，不斷提高教學的針對性及實效性，提高教學質量，下述課例的實踐與分析，使我對課堂教學中如何開展指導學生有效地開展科學探究有了一些新的認識。
二、實踐過程：
第一次實踐：讓學生在探究過程中有體驗和認識
第二次實踐：學生在探究過程中提高自主解決問題的能力
第三次實踐：教師適時引導，學生探究意識增強
第一次實踐：讓學生在探究過程中有體驗和認識
教學設想：
在平時教學中，測小燈泡功率的實驗學生都做過，測出小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流，根據電功率的數學關系式：，就能得到小燈泡的功率。教學中教師提出三個探究問題。學生根據教師的提問，通過小組討論，設計出測定小燈泡功率的實驗方案是否可行，讓學生在計算機仿真電學實驗中進行連接。演示操作過程，特別是平時滑動變阻器的連接是學生的弱項，此時，在仿真電學實驗中，可以很直觀地解決連接以及動態變化情況。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。學生進行實驗操作，采集有用數據，并通過計算，測出了小燈泡的功率。學生在實踐過程中，實驗操作得到了有效的訓練，但在實際教學中也碰到許多問題。例如，學生如何進行數據處理，電功率與這些數據之間的聯系是什么等等有待解決。
教學反思：
第一次實踐后，教研組開展了教研活動，在區教研員指導下進行反思，認為三個問題同時進行設計、連接、采集數據、經過運算解決探究內容容量大，坡度不夠，探究不深，學生的印象不深。另外，學生主動參與實驗的操作時間不足，在實踐操作中反映的問題無法得到有效的解決。
第二次實踐：學生在探究活動過程中提高了自主解決問題的能力
教學設想：
對第一次實踐課所反映出的問題，在實踐反思的基礎上，重新設計了新的教學方案，新方案針對學生實驗的不足，調整了教學策略，增加了學生對實驗探究的討論，包括實驗方案的設計、數據的采集、學生面對方案的可操作性的互助討論和質疑，尤其是增加了知識的遷移內容，強調了各種設計方案中數學關系式的引入及處理，讓學生通過深入討論、評價，切實提高在探究過程中解決問題的能力。
提問一：某一小燈泡標有“，”字樣、電源電壓為6V、電鍵、電流表、標有“50Ω，1.5A”字樣的滑動變阻器，現一電壓表15V一檔被壞（0—3V一檔可用），怎樣用實驗的方法來測定小燈泡功率。
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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：把電壓表并聯在滑動變阻器兩端。
師：方法很好，一開始就把電壓表并聯在滑動變阻器兩端點行嗎？
生：不行。
師：為什么？
生：電路連接正確后，閉合電鍵時，滑動變阻應放在最大，此時，滑動變阻器兩端電壓超過3V，不能直接并聯在滑動變阻器兩端。
師：怎么辦？
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生：能否把電壓表先接在小燈泡兩端，調節滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端電壓為3V，滑動變阻器兩端電壓也為3V。這時，可以移動電壓表，把電壓表并聯在滑動變阻器兩端，調節滑片，使電壓為2.2V時，小燈泡兩端電壓為3.8V，觀察電流表的示數為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、標有“50Ω，1.5A”字樣的滑動變阻器、但手中沒有電流表，怎樣用實驗的方法來測定小燈泡功率。
［教學片斷2］
師：調節滑動變阻器滑片，使小燈泡兩端電壓為3.8伏，此時，滑動變阻器兩端電壓為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�。�
生：因為滑動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：你的理論依據是什么？
生：由電阻定律可知：。在（材料性質）、S（橫截面積）一定時，R與L（長度）成正比。
師：能否寫出關系式？
生：可以。
師：用什么工具進行測量？
生：（思考后）用刻度尺。
……
學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、標有“50Ω，1.5A”字樣的滑動變阻器、二個電鍵、電流表、但手中沒有電壓表，怎樣用實驗的方法來測定小燈泡功率。
�。劢虒W片斷3］
師：怎樣用電流表測通過滑動變阻器的電流？
生：是否能讓電路發生局部短路。
師：怎樣發生局部短路？
生：把電鍵并聯接在小燈泡兩端，第一次讓電流表示數到達小燈泡0.3A時，閉合并聯的電鍵，使小燈泡發生短路，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的電流，得到滑動變阻器接在電路中的電阻，乘以電流0.3A就是滑動變阻器兩端的電壓，電源電壓減去滑動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。
……
教學反思：
第二次實踐，重點放在學生討論和進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，讓學生懂得要解決問題必須有理論基礎�？捎米詈唵蔚墓ぞ撸ǹ潭瘸撸┙鉀Q較難的電學問題。實際教學中發現學生會采集數據并能用數學表達式進行運算，但不會用表格的形式進行整理。表格是實驗數據處理所常用的一種方法，教師的教學應該讓學生學會這樣一種科學的歸納方法。
第三次實踐：教師適時引導，學生探究意識得到了增強
教學設想：
在前兩次實踐基礎上，我和組內教師就第二次實踐課中存在的不足，又展開了分析及反思。大家提出，是否能就上過的問題再設置一些問題，設置些學生認知上的障礙，擴大些積極思考的范圍，是否讓學生在不知道電源電壓的情況下來設計實驗的方案，解決實際問題，讓學生在活動中不斷增強探究意識，初步學會發現問題、提出問題，進而找到解決問題的方法。在此基礎上增加了思考題：某同學手上有一小燈泡標有“0.3A”字樣清晰可見，滑動變阻器上標有“50Ω、1.5A”，電壓表一檔壞了，知道電源電壓為6V左右,經思考后，想出一個方法測定小燈泡的功率。此題在實驗操作時有許多探究的地方，可以讓學生在課余時，先討論，設計出方案再在課內大家交流，共同參與實驗，解決問題。
學生經過討論，最后得到一個較為理想的方案。把電壓表接在小燈泡兩端，閉合電鍵，滑動變阻器處在最大值，記錄此時電壓表和電流表的示數，把電流表的示數乘以滑動變阻器最大阻值，得到滑動變阻器兩端電壓，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。在實際的教學實踐中，學生通過教師給出的表格或問題設計表格，通過數據的記錄、整理，學生能從表格中看出這些數據之間的關系，并能從表格中歸納出應有的結論，也學會了正確的語言表述。
三、總結反思：
第三次實踐課是全區公開課。學生通過計算機仿真電學實驗，進行分析討論，觀察現象，解決實驗中存在的問題，思考實驗方法中沒有想到的問題，通過學生實際的操作及教師的演示，大大地激發學生的積極思維，并主動參與教學過程。聽課的教師對這種邊討論邊實驗的教學方法，影響深刻，都認為值得借鑒。
通過三次實踐和二次反思，我認識到學生能否積極主動地參與課堂教學，設置的探究性問題（或稱為問題情景）、探究活動能否積極有效展開，在教學過程中應注意下面這些要素：
1、選擇探究內容，要切合學生的認知結構和能力基礎。問題的提出要有思維的層次感及一定的認知坡度。
2、發揮現代信息技術和學科教學的整合，多渠道、多方位讓學生進行探究，增強學生思維的深度。
3、教師在學生的探究活動中，要及時地解疑導撥，互動合作探究。
教師必須在這些方面下功夫，利用生活中的現象，激起學生主動探究的欲望，并不斷地遞進探究內容的層次，設置學生思維的坡度，通過質疑、討論、交流等形式探尋解決問題的方法。
在此基礎上，多給學生一定時間進行實踐操作，學生在具體操作中，還會發現各種儀器本身所存在的局限性，并不斷地反思，吸引學生主動參與到“探究、嘗試、發現、創新”地過程中來。
通過“三實踐二反思”的教研活動，深深體會到專業研究人員引領所起的作用和教研組全體教師合作互助的教研活動的重要性，給我的教學帶來新的理念、新的教學方法。課堂教學是教育教學改革的主陣地，在教學實踐和反思中，只有不斷地更新教師的教學理念，不斷地反思自己的教學行為，改進我們的教學方法，完善我們的教學策略，才能切實有效地提高物理教學的質量，使學生“樂學、會學”，在不斷地探究活動過程中，培養學生的科學素質。
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