基于DIS的高中物理探究实验教学

艾尼·买买提

【摘 要】物理是一门以实验为基础的科学，自主探究式实验教学能够培养学生观察思维能力、动手操作能力、分析解决问题的能力、探索和创新能力。将中学物理验证性实验改为探究式实验是新课程改革“三维目标”的内在要求。本文分析了目前中学物理实验教学存在的问题，并结合自己的教学实践，以布鲁纳发现学习理论、建构主义理论和萨其曼的探究教学理论为指导，提出了新课程实施后基于数字化信息系统DIS的高中物理探究式实验的教学新模式。

【关键词】高中物理 DIS 探究式实验教学c

《普通高中物理课程标准》指出：实验是物理课程改革的重要环节，是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径，也是物理课程改革的重要资源[1]。基于数字化信息系统DIS的探究式实验教学，就是在教师的引导下，由学生自主设计实验，利用传感器采集数据信息、借助计算机实验软件分析数据，努力探索结论和规律的过程，通过探索过程促进学生主体性发展，培养学生科学探究能力。这种探究式物理实验教学与布鲁纳发现学习理论、建构主义理论以及萨其曼的探究教学理论存在着严格的内在一致关系。教师在教学过程中要创设能引起学生兴趣的问题和情景，使学生通过质疑、探究、表述、小组讨论、教师点评，从而获得新知识。在这种半“发现式”学习知识的过程中，同时也体验到学习知识的过程与方法。在国外，20世纪初杜威把“实验的探究法”引入教育领域；美国心理学家布鲁纳提出“发现学习教学”；20世纪50年代，美国芝加哥大学施瓦布教授在“教育现代化运动”中倡导“探究式教学”。在国内，各地区经济发展不平衡以及教育理念的差异导致探究性实验未能充分应用于高中物理教学课堂。

一、高中物理探究式实验教学模式

1、明确教师主导地位。探究式物理实验教学之所以称为“半发现式”学习方式，就在于教师既要培养学生的探究能力、创新能力、提出问题和解决问题的能力，同时也要让学生取得优秀的考试成绩。这就需要教师在课堂上结合某一知识点为学生明确探究实验的主题和范围，对范围之外的问题可留在课后自己查资料解决。在实验结束后，要对同学们的探究学习结果作一个客观、科学的评价。

2、强调学生的主体地位。无论是萨其曼主张的“探究式学习”模式，还是布鲁纳倡导的“发现学习”无一例外都需要学生参与科学知识建构的过程，这与目前新课程理念是一致的。这种强调学生主体地位的探究式学习方式非常有利于培养同学们的创新思维，开发学生潜能。

在教师确定了探究学习范围之后，同学们就可以围绕问题的核心提出自己解决问题的方法。DIS传感器的引入，丰富了学生的实践体验，借助于传感器，实验的操作难度降低了，使学生更容易掌握，从而使学生能投入更多精力关注数据之间的物理关系和数据背后更深入层次上的物理分析。这种基于数字化信息系统DIS的高中物理探究式实验的教学新模式完全符合新课标的“三维目标”要求。

二、基于数字化信息系统DIS的探究式实验教学案例

下面就以作者在“用DIS探究加速度与力的关系和加速度與质量的关系”为例，分享高中物理探究式实验的教学新模式：

引入新课：演示斜面小车滑动快慢等多种情况，提出问题

1、小车质量、加速度与作用力之间是什么关系；

2、用什么方法探究他们之间的关系。

学生讨论之后得出：用“控制变量法”研究他们之间的关系。

实验步骤：（1）用天平测小车质量（2）测量钩码的重力（3）在轨道上放置小车并安装传感器，连接线路，将细线连接小车，跨过滑轮系住小钩码，释放小车测定加速度（4）保持小车质量不变，改变钩码的大小重复实验（5）保持钩码的大小不变，改变小车质量重复实验（6）处理数据并作a-F图和a-1/m图，归纳结果。

实验数据处理：点击DIS选用栏目中的“牛顿第二定律”，计算机提供绘制a-F图和a-M图线的功能。得出结论：F=MA

教师点评：（1）轨道应保持水平。（2）小车与轨道的摩擦力要小。（3）钩码质量也应小些。

整个教学过程就像一场演出，教师类似于主持人，需要先准备一个情景引入，然后，把舞台交给学生。在学生“演出”出现问题的时候，教师出来救场。演出结束时，教师再以主持人的身份总结，落幕。教师除正确引导外，恰当的教学评价也必不可少。这种探究性实验不仅能激发学生的学习兴趣，提高学生的分析概括能力和创新能力，还能增强学生的主体参与意识。

三、高中物理探究式实验教学需要注意的问题

“探究性实验教学”是新课程改革中的热点、亮点和难点，是贯彻落实三位一体课程目标的重要环节。探究性实验教学模式就是在科学探究的理念指导下，让学生亲身经历对未知结论的探索过程，使学生获得物理实验研究方法的训练，初步形成科学态度，提高学生分析问题、解决问题的能力。1、注意课前预习，课堂时间很宝贵，高效课堂必须建立在充分的课前预习基础之上。2、要注意营造有利于探究的氛围，激发学生学习兴趣，鼓励学生大胆猜想，查资料解决问题。3、教师可适当参与小组讨论，及时把握问题方向。4、对于课程要求以外的问题，鼓励同学们课后上网查资料解决。苏霍姆林斯基曾指出：“我们老师在课堂上只需要做到两件事，第一：要教给学生一定范围的知识；第二：要使学生变得越来越聪明。”作为物理教师，应该贯彻“一切为了学生的终生发展”的教学理念，让学生喜欢物理实验课，让物理实验课真正活起来！