高中物理实验教学“微课题”模式构建

胡皓云

摘 要：本文介绍了构建高中物理实验教学新模式的理念，并提出高中物理实验教学“微课题”模式概念。论述以问题驱动的方式引领学生像科学家发现真理一样思考，用微科研的方式参与科学探究，着力探索高中物理实验教学有效模式。

关键词：高中物理；实验教学；问题驱动；“微课题”模式

物理是一门实验学科，实验是教学内容的重要组成部分，实验教学是一种非常有利于促进学生学习及培养创造力的教学形式。实验的本质就是利用科学的方法和手段，通过实验现象和数据来提示事物的本质。布鲁纳说：“发现不限于寻求人类尚未知晓的东西，确切地说，它包括用自己的大脑亲自获得知识的一切方法”。笔者以任务驱动的方式从引领学生像科学家发现真理一样思考，用“微科研”的方式参与科学探究，从而激发学生真正主动积极思考、合作探究、不断创新。

传统物理实验教学步骤现成、结论已知、方案单一，这种方式严重扼杀学生的探究兴趣和创新思维 [1 ]。在物理课堂中，教师讲述和分析得多，学生思考和讨论得少，导致学生进入实验室头绪混乱、无从下手；对物理实验的体验不够，把思考与实验分割开来，遇到问题无法进行有效迁移。而问题关键在于教师没有设计行之有效的明确的任务驱动模式。基于此，笔者在实验教学时通过开展微型课题，引导学生对实验进行充分体验和深度探究。

“实验教学‘微课题模式”界定：“实验教学‘微课题模式”也称作实验教学微型课题研究，是指学生为解决日常学习过程中遇到的具体问题而确立的小课题。研究内容是学习过程中碰到的问题、有待验证的规律、需要探究的物理量之间的关系等。微型课题研究以“短周期、重过程、有实效” 基本特征，以“问题即课题、对策即研究、收获即成果”为基本理念。“微课题”模式实施过程仍然体现“教师是主导、学生是主体”的新课程理念。该模式实施主要包括以下环节。

1 确定实验研究课题

这个环节主要解决“为什么做这个实验”。包括发现问题、确定研究内容和研究目标。问题往往是思维的延伸，当发现一个感兴趣的问题时，或者一个不能确定的关系时，这就能作为一个实验课题进行研究。没有目标，只做不分析，会使学生浮于实验过程与表面现象，不知道实验所提示的规律，更谈不上发现和探究规律。

教师指导：问题即课题，引导学生从物理学角度较明确地表述问题，教师并把问题转化为实验课题。和同学们一起做好开题工作，明确问题及研究目标。引领学生对实验结果进行预测。

2 制定实验研究方案

这一环节解决“要怎么做这个实验”。“微课题”模式较于传统实验教学模式最大的区别在于实验前有完善的研究方案，是有计划有目的的研究活动。这就要求把一个大的问题按照内在逻辑关系分解成相互联系的许多问题，从而找到解决这个问题的步骤，提出研究方法和过程。该过程就是运用基础知识和基本技能解决实际问题的过程。学生在研究方案时，通过自学、讨论、查阅资料等方式确定研究方案。此过程主要解决以下问题：

2.1 确认实验原理正确，查阅完成这个实验还可以采用什么原理。实验原理是实验的核心和灵魂 [2 ]，原理是实验研究的基础出发点，也是实验设计和操作的依据。比如“测定玻璃的折射率”时可以用折射率的定义式测定玻璃的折射率，学生通过查阅资料也会发现折射率与全反射的临界角的联系，从而亦可通过全反射的临界条件来测定玻璃的折射率。还要考虑原理的可行性。比如“测定重力加速度”高中阶段有较多方法，但如果直接用秒表测定重物从某一高处自由落体过程中的时间并用自由落体竖直方向位移公式来计算测定，可操作性则不强。

实验原理包括物理知识、装置原理和操作原理 [3 ]。在实际过程中可鼓励学生通过优化实验仪器和改进实验原理来确定实验原理。如“探究动能定理”实验过程中反复用到测定瞬时速度，传统方法是通过纸带处理测定瞬时速度，学生亦可换用光电门来简捷测定瞬时速度。有些实验原理虽然简单易懂，但往往有系统误差，也可以引导学生改善原理消除系统误差。

2.2 选择实验研究方法。实验方法是人们根据研究课题规定的任务，利用实验仪器对研究对象进行积极的干预，控制或模拟研究对象，以便在最有利的条件下对其进行观察，从而获得经验事实的一种方法。学生通过查阅资料、合作讨论明确实验的变量及其控制方法。要鼓励学生改进实验方法完善实验步骤，这样既培养了学生的创新能力又有利于学生真正理解实验原理和方法。

2.3 细化实验操作过程。实验过程是实验研究的必经过程，要认真思考每一步操作的依据是什么，有何具体要求。比如操作打点计时器时为什么要先接通电源后释放纸带。

2.4 确定如何观察现象或数据如何记录。能够提出多种方式收集数据，知道重复收集实验数据。

2.5 确定实验数据如何处理。实验数据处理方法主要有：列表分析法、图像分析法、描迹法、逐差法等。

教师指导：理论指导，及时点拨，共同完善研究方案。激发学生广泛阅读，集中讨论，培养设计实验的严谨性和条理性，让学生认识到计划的重要性。

3 实施实验研究方案

确定研究内容的承担者。依据上述需要研究的问题和参与研究人员的实际情况及研究能力，课题组长对课题研究进行具体分工、准备如何开展研究，并合理安排研究时间和进度，也可以说完成对课题的论证和设计。如有多种探究方案，则可分组进行探究。比如“测定电源电动势和内电阻”实验可采用⑴伏特表+安培表+变阻器；⑵安培表+电阻箱；⑶伏特表+电阻箱等方案分组探究。

教师指导：根据实验研究方案创设实验条件。学生实验过程中巡视，发现问题，收集问题，及时指导。引导学生认识到实验中科学收集数据的重要性。

4 分析实验研究资料，依反馈调整方法策略

这一环节主要思考并解决以下问题：从数据中发现什么问题？能否得出预想的结果，还能从数据中提出什么值得研究的问题？什么因素影响了该实验的结果？该过程完成对资料的分析，包括定性分析和定量分析。

教师指导：理论指导，确定数据处理方法，共同分析实验数据。让学生体会进行分析论证的重要性。

5 评估实验研究成果和表述研究成果

以课题报告的形式表述研究成果，重点应放在介绍研究方法和研究结果方面，主要措施、方法和体会。课题报告的结论部分是课题实施者经过反复研究后形成的总体结论。结论必须指出哪些问题已经解决了，还有什么问题尚待研究。最关键的部分是通过研究过程和研究数据分析后揭示研究规律。

教师指导：创设课题答辩的机会，提出问题，引发思考，鼓励拓展研究。引导学生思考“这个实验还可以怎么做”，“这个实验还可以做什么”。

“实验教学的‘微课题模式”旨在引导学生通过具体的课题研究环节，细化研究过程，以求学生能像科学家发现真理那样，亲历实验中的探索和学习过程，发现事物因果关系及内在联系，这其实就是一个微科研的过程。该模式既落实了新课程关于科学探究的要求，又引领学生树立课题研究意识，从而对物理问题开展全面又深度的探究。久而久之，就能培养学生更强的知识迁移能力和创新探究能力，在此过程中发展学生创新思维，拓宽知识视野，从而切实提升科学素养。

参考文献：

[1]顾建新.高中物理新课程实验教学的现状分析与思考 [J].物理教学探讨，2008（6）：27～28.

[2]邱仁和.提高高中物理实验教学效率的策略研究 [J].中学物理教学探讨，2012（10）：7～9.

[3]郭艳梅，王爱生.物理实验原理及教学 [J].中学物理教学探讨，2012（10）：57～59.