物理实验教学中开展研究性学习的探究

摘 要： 研究性学习最根本的出发点是让学生充分体验获取知识的过程，在实践过程中丰富体验，构建知识。本文简述了研究性学习在物理实验教学中的作用和操作步骤。重点从物理学科特点，详细举例描述了在物理教学中开展研究性实验的作用和意义，以及课堂教学中一些体验性的实验研究活动的作用和意义。

关键词： 物理；实验教学；研究性学习

研究性学习是学生教师指导下，从自然、社会和生活中选择、确定专题进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识、解决问题的一种学习方式。

实验是物理学科的基础，是物理教学当中不可或缺的组成部分，有着不可替代的作用，实验教学也是培养高素质创新型人才不可缺少的重要环节[1]。物理实验按常规可分为两类：演示实验和学生实验。随着课程改革的深入，近几年在教学过内容中又增加了设计性实验，以检验学生的创新思维能力。从“常规实验”到“设计性实验”是一次飞跃，是学生学习进入“研究性学习”阶段。那么，在物理实验教学中如何开展研究性学习？笔者将在教学中的实践和探索的经验与读者共享和探讨。

一、“研究性实验”中教师的指导作用

所谓物理规律，即是从大量物理现象中抽象并归纳出的能反映事物本质的共性。在物理实验教学中对某一物理规律开展“研究性学习”时，学生必须先设计实验观察与研究的问题和有关的各种物理现象，再运用抽象思维和科学归纳的方法获得能反映事物本质的共性。在实验教学中，教师适当的指导结合学生的独立研究，可有效地帮助学生围绕实验目的开展研究，少走弯路，从而提高实验教学的成效。

二、研究性实验需转换学生的角色

开展“研究性学习”的精髓在于让学生直接参与研究，这就首先必须转换学生的角色。长期以来，在展现物理现象的演示实验中，或在学生实验前，教师从头至尾向学生讲解实验目的、要求、步骤……，学生则按部就班地操作1、2、3，完全充当被动的角色。如果转换学生的角色，学生直接作为研究者， “研究性学习”始终体现在实验教学中。

在实验教学中开展“研究性学习”，需要学生学会逐步独立设计实验过程、学会合理地获取实验数据，并进行数据分析和处理、得出结论并书写完整的实验报告。这需要内驱力，是一种主动的学习，只有转变了角色，学生即以研究者的心理状态投入到研究中去，把被动接受知识，转换为用类似科学研究的方式来进行积极主动的学习。

三、“研究性实验”的实施（以研究电磁感应现象为例）

初始阶段，学生往往不会选择研究对象和研究范围，可先以大纲内容作为研究起点。下面以《研究电磁感应现象》为课题开展研究性实验。

将电磁感应一章分为三个层面的内容，以研究性学生实验为主配合演示实验来完成这三层面的教学内容。并分成三个课题展开研究性学习：

①感应电流的产生条件——法拉第电磁感应现象；

②感应电流方向的确定——楞次定律；

③感应电流（感应电动势）大小的确定——法拉第电磁感应定律。

研究性学习要立足于全体学生的基础，选取切实可行的课题，这样能大大地减少学生在实验中开展研究性学习的盲目性，提高课时的效率，充分发挥物理实验教学的探索功能和创新功能。

如进行“感应电流的产生条件”课题时，为使学生尽快进入研究者的角色，从教学实际出发，还可以把本课题分成三个小专题：

I.“如何形象地表示磁场的磁感线分布”——课前要求学生运用各自的方法来形象地表示。在课堂中交流时，发现有的学生照搬书本的常规的图示法，而有的学生则运用多媒体动态地模拟了在三维空间中条型、U型以及直线电流的磁感线分布，由此激发了更多学生运用现代信息技术的愿望。

II.“怎样改变穿过线框、线圈的磁通量”——课内直接进行。课堂上给出一组器材：条型、U型磁铁、面积不同的线框、副线圈、滑动变阻器、电键、电源等，要求学生自己设计方案并进行实验开展研究。这样学生主动参与到实验教学中，学生兴趣浓厚，课堂气氛活跃。可磁通量的变化能否观察到呢？告诉学生：物理现象的客观存在总可以直接或间接地表现出来，教师不失时机地给出电流计，要求同学组成电路来观察——由此让学生深刻领悟到：磁通量变化与否与电路中有无感应电流直接相关，从而得出感应电流的产生条件： 穿过闭合电路的磁通量发生变化。

III.趁热打铁提出问题，“哪些方法可产生感应电流？”这样就一下打开学生思路的大门，有的提出用相对运动、有的提出用改变磁场方向和强弱、有的提出用改变线框（线圈）形状、面积大小、线圈匝数……。当学生一旦发挥出主观能动作用时，研究性学习的展开也就变得自然了。

四、课堂教学中适当增加一些体验性的实验研究活动

真正的研究实验体验活动不仅可以让学生获得对知识的真正理解，而且还可以让学生得到“如何去获得知识”的能力，而这正是研究性学习的一个很重要的宗旨。

例如：1牛的力是多大，20牛的拉力是多大，这完全可以让学生在课堂上直接实验研究以亲自体验：用手托起两只鸡蛋所需的力约为1牛顿，用手拉开易拉罐所需的力约为20牛顿。再如力的作用效果与力的三要素有关，我们也可以让学生在开关门的研究实验过程中体验力的作用效果与三要素的关系；用弹簧测力计测量物体重力时测力计要保持静止，这一点也可以让学生将测力计加速上升或加速下降进行具体体验，通过这种方式获得的知识，要比在牛顿的著作中或在一本教科书中搜寻答案更有意义。

五、开展课外实验活动，增加学习内容的开放性

“研究性学习”课程面向每一个学生的个性发展，面向学生的整个生活世界，尊重每一个学生发展的特殊需要，具有开放性。在教学内容方面，可以增加课外实验活动。

1.小实验、小制作。教师可指导学生利用现有的器材进行实验，开展小制作活动，这有利于激发学生的兴趣，培养学生的独立操作能力和制作能力。

2. 实验改进和设计活动。教师指导学生对课本上的演示实验、学生分组实验或小实验进行改进，进行实验的多方案设计或围绕某一实验课题，要求学生紧紧联系生活实际设计实验方案，并在条件允许时，亲自动手实验。这有利于加强对学生的科学方法教育，培养学生的创造力。

3.自制教具活动。教师指导学生紧紧围绕物理教材，自制物理教具，不仅能弥补某些教具数量的不足，而且能激发学生的创造热情，培养学生的创造能力。

六、开展STS教育，增强学习的实践性

“研究性学习”以学生的现实生活和社会实践为基础挖掘课程资源，而非在学科知识的逻辑序列中构建课程。“研究性学习”以活动为主要开展形式，强调学生的亲身经历，要求学生积极参与到各项活动中去，在“做”、“考察”、“实验”、“探究”、“体验”、“创作”等一系列的活动中发现、解决问题，体验、感受生活，发展实践能力和创新能力[2]。

STS教育强调科学、技术与社会的关系，强调科学在社会生产、生活中的应用。它具有素质教育的内涵，是当前国际理科教学改革的热点。教材中有很多联系社会生产、生活实际的内容，教学中要把这些内容作为重点，也有很多是身边的物理现象，教会学生用物理知识去解释这些现象。

综上所述，“研究性学习”与“物理实验教学”有很多融合点。如何采取研究性学习的方式来搞好物理实验教学是一个很有价值的课题，有待我们进一步研究。

参考文献

[1]季诚响，赵莉丽，杨小静. 在物理实验教学中培养学生创新能力的探讨[J]. 大学物理实验. 2010（05）

[2] 苗洁.改革物理实验教学 培养学生创新能力[J]. 科技信息. 2010（21）

作者简介：

王璇（1976-），女，河南许昌人，许昌卫生学校讲师，在读硕士，研究方向为职业教育管理。