“实验探究式”教学模式的实践与体会——以“导体的电阻”教学为例

“实验探究式”教学模式的实践与体会
——以“导体的电阻”教学为例

吴必龙

(江苏省丹阳高级中学江苏 镇江212309)

摘 要：在 “导体的电阻”教学中，运用“实验探究式”教学模式，充分发挥教师在课堂中的“导学、助学、促学”作用，提高了课堂教学效率，有利于培养学生动手能力、分析问题和解决问题的能力.

关键词：实验探究导学助学促学自主探究实践体会

收稿日期：(2014-10-20)

《基础教育课程改革纲要 (试行)》中明确要求,“倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生收集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力”，以改变 “课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练、效率低下”的现状.为此，我们在物理教学实践中形成了 “实验探究式”教学模式，现以 “导体的电阻”教学为例，谈谈我们运用此教学模式的体会.

1 “实验探究式”教学模式简介

该模式一般可设计为3个环节，如表1所示.

表1　实验探究式教学模式3个环节

环节1:“教师导学，学生看实验、产生探究欲望”是该模式的序幕.

教师根据考试说明，结合学生已有知识，针对本节课的知识点和教学目标，创设与新课有密切联系、具有针对性和启发性的情境或通过设置实验、联系生活提出探究问题.

实验是研究物理问题的重要手段，大多数物理概念、教学方法都是通过实验，让学生透过现象剖析、揭示其本质的.实验可使学生易于进入教学情境，对其形成鲜明的印象，它集直观性、可信性、趣味性于一体，是物理教学创设情境的一个最基本的方法.这样的问题情境，一下子激发了学生强烈的探究欲望，为下一步的探究搭建了很好的平台.这样使学生在实验中通过感知产生疑问，大大激发了学生的兴趣和注意，渗透了新课主题，为学习新知识准备了条件.这是实现“高效课堂”的第一步，也能更好地激发学生下一步的“实验探究”.

环节2:“教师助学，学生做实验，完成自主探究”是该模式的核心.

在成功创设问题情境后，“实验探究式”课堂教学模式要求教师大胆开放课堂，将知识建构的过程完全通过学生实验探究完成.实验探究包括以下几个步骤：

设计实验来检验猜想.在具体操作过程中，教师可以通过加强巡视并鼓励小组讨论，加强探究的可控性.实验结束时对数据进行分析，看是否存在某种规律或趋势，能否支持先前的猜想.在信息技术水平日益提高的今天，利用计算机记录数据、处理数据，利用计算机进行数据的图像处理已被师生所接受.

实施本环节，对教师有两个要求：一是能准确把握学生的认知现状，适时进行引导，做到 “授学生所需”，有的放矢；二是以探究的理念组织教学，实现以学生为主体的探究教学方式.

环节3:“教师促学，学生用实验、实践领悟创新”是该模式的关键.

学生依据实验事实，运用自己已有的知识，总结出一个理论，并去指导实践，在实践中得到检验或修正的过程.这是一个体现创造力的过程，是“实验探究式”教学的关键阶段.实验探究理论的过程应伴随着问题的不断解决和新问题的不断出现.学生在问题的互动中，对知识会有更深刻的认识，最终形成对规律或现象的正确认识.

该环节的主要目的是建构和应用知识.教师根据学生的学习情况，引导学生建构新的知识体系，选择和设计相关的问题，组织学生独立或合作进行练习实践，让学生在应用知识解决问题中加深对本节课重、难点知识的理解，提高分析和解决问题的能力.

实施本环节，能使学生对本节课所学知识做到当堂巩固，不过多占用课余时间，缓解了新课改后课时少、学生负担重的矛盾.

2 “实验探究式”教学模式运用

2.1创设情境 激活思维

现代教学论认为，激疑是进行教学的重要策略，善于激疑才能激发学生的积极思维，才能引起学生的好奇心，而好奇心是创新精神的基础，也是学生主动学习的最初源泉.

例如，用“模拟劣质导线实验”引入新课，具有相当强的震撼力.一张锡箔纸，剪下一条，可以看成合格导线.对劣质导线来说，有杂质的地方导电性能差，可视为是不导电的部分，即相当于导线缺了一块，故可在锡箔纸条上剪去一小块用来模拟劣质导线.现在要把一节电动势为1.5 V的5号电池接在其两端，此时，问学生，“锡箔纸连接电池会起火”是真的吗？引导学生观察现象.

这些创新实验，让学生眼前一亮，激发了学生的学习兴趣，调动了课堂气氛，学生喜欢物理课堂，喜欢学习物理，这也正是我们物理教师求之不得的.

为了更方便地改变导体的形状，再用“盐水槽实验”来定性研究导体的电阻与哪些因素有关.盐水槽接入电源后，电表的指针偏转，改变面积与长度，指针有明显的变化，形象、直观的实验引发了学生的思考，学生也产生了“我想尝试一下”的想法. 学生的求知欲望油然而生，用实验激活了学生的思维，同时也巧妙地点出本节课的教学重点.

2.2自主探究 突出重点

为了使教材“活”起来，学生“动”起来，我们对教材的处理进行了一些探索与尝试.在人教版教材中，探究内容是“研究了导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料的关系”，从而得出探究结论.这样看起来是很全面、很科学、很合理，但是，从学生的认知上来说，信息的获取是碎片式的，只能一点一点地接受、吸收.如果用课本上的探究实验，这样的和盘托出，给学生的感觉是，有点为了拼凑结论的嫌疑，学生探究的欲望必然难以被激发，学生的探究能力不能得到有效发展.因此，我们在教学设计时，突出了导体的电阻与其长度、横截面积的关系，而将导体材料对电阻的影响渗透到其他的教学环节中.比如说，材料对电阻的影响，先用盐水这种非金属材料，再用金属导体材料镍铬合金，因为导体可以分为金属导体和非金属导体，这样的处理，学生更好接受，获得的知识也更全面.对不同金属导体的导电性能，再通过电阻率的数据表格展示给学生，使学生在学习这节课后，能认识到探究结论不仅适用于金属导体，同样也适用于非金属导体.

导体电阻相关的几个因素可分成两个层次：需重点研究且让学生亲自操作的是长度与横截面积两个因素；需要研究的并需通过演示、展示、讲解的是材料与温度两个因素.让学生在有限的时间内进行充分地探究，通过教师的补充，使问题的探究更全面、深入.

科学探究不仅是物理学习的一种方法，同时也是物理课程的目标和重要内容.没有探究，就没有物理的发展，也没有学生的发展.

教学过程中也可以使用DIS传感器进行探究实验，利用电脑直接得出电阻的数值，快速、高效，但从实际情况看，数据的得出，学生没有感觉，与学生有一定的距离感.教师讲台上唱独角戏，学生台下瞪着眼睛看，无法很好地参与进来.我们没有选择这种方式，还是以学生最易接受、最简单方便的操作来引导学生探究，采用了“倍增法”的思想来研究，使问题简化，同时，学生在动手中获取知识，颇有一点成就感.

为了更好地突出探究的主题，测导体的电阻直接使用了数字多用电表.主要有以下几个原因：(1)需要探究的问题很多.电学实验本身的综合性就相当强，涉及到电路设计、滑动变阻器接法的选择、电表量程的选择和连接、伏安法测电阻等许多电学知识，学生的知识积累不够.(2)实验产生误差的原因很多.伏安法测电阻这种方法本身的系统误差，导体长度、横截面积的测量，两个电表的读数，再加上运算等，产生的误差很大.(3)数据处理非常复杂.由于测量数据的随机性，特别是探究导体电阻与导体横截面积的关系时，数据规律的不可观测性显得尤为突出，学生很难由实验数据导出正确的结果.

由于测量精确度要求很高，考虑表笔与电阻接触时有接触电阻，所以对电表的连接进行了改装.实验中需要接触得非常好，将表笔头改成鱼夹型的，另外，两根表笔导线也有电阻，将两表笔直接接触便可看出，在数据处理时要十分注意.

幻方为许多数学爱好者所珍爱，吸引了一大批幻方爱好者.经过这些幻方爱好者的研究，幻方理论有了很大的发展，人们构造出了许多有趣又令人惊叹的幻方.但是人们的这些研究主要集中在如何构造幻方和计算幻方的数量上(包括特殊幻方的数量).而本文主要探讨幻方特别是三阶幻方中的恒等式.通常所说的3阶幻方指的是：在3×3的方阵中填入1—9这九个整数，使得每行、每列以及两条对角线上的三个数字之和都相等(如图1),这也被称作是正规幻方.

2.3深化规律 活学活用

为了能使学生体会到物理就在我们身边，生活中的探究无处不在，在教学过程中我们可以利用生活中随处可得的物品进行物理实验．学习知识的目的在于应用，它是学生掌握知识、深化规律、形成技能、发展智力的重要手段，也是沟通知识和创新的桥梁.应用要有目的性，着眼于指导思想，有利于思想方法和技能的掌握；应用要有现实性，结合学生实际生活，解决学生身边的物理问题，让学生在引用新知解决问题的同时，体会到物理的价值;应用形式要多样性，要以新颖多变的形式调动学生的学习积极性，使学生始终保持良好的学习兴趣，从而提高学习效率.

教学片断：“火能关灯”实验.

师：有人说，火能关灯，是真的吗？实验让我们眼见为实.如图1所示，由电源、开关、灯泡、滑动变阻器、钨丝组成电路，闭合开关，灯泡正常发光.这时日光灯中的钨丝串联在电路中，现用酒精灯加热钨丝，看一看小灯泡亮度有什么变化.

教师演示：酒精灯靠近钨丝时，小灯泡熄灭了.

(学生非常惊讶).

师：火为什么能关灯？请一位同学来解释一下.

生：因为用火烧钨丝的时候，钨丝的温度升高，电阻增大，电路中的电流减小，所以灯就变暗，如果电阻变化得很大，电流减小得就很多，那么灯就会熄灭了.

在物理教学中，要充分体现“从生活走进物理，从物理走向社会”的教学理念，把物理教学与学生的生活体验相联系，把物理问题与生活情境结合起来.笔者在课后布置了作业，“了解超导现象和半导体材料”，引导学生多进行社会实践活动，开阔自己的视野，激发学习兴趣，增强科学探究的意识，不断提高学生应用物理知识分析问题、解决问题的能力.只有真正将学到的知识应用于实际创造，才能使生活更加丰富多彩，才能使科技更加发达，才能使物理真正走向社会.

3“实验探究式”教学模式实践体会

“最精湛的教学艺术，遵循的最高准则就是让学生自己提出问题、解决问题”，“实验探究式”教学模式的运用正符合这一观点.通过实践，我们提几点运用本模式的注意事项：

第一，选择性.不是所有的教学内容都适合于实验探究式教学，教师要精心挑选合适的、具有探究价值的课题.

第二，目的性.探究过程中，教师要控制好探究的深度和广度，做到收放有度、探究有重点、探究要全面，这样做才能更好地培养学生的能力，才更容易使学生接受.

第三，预见性.教师要充分预见学生可能提出的问题，科学设计探究过程，让成功多于失败.

第四，多样性.课堂教学中，教师应多运用激趣技巧，提高学生的探究信心和兴趣.

第五，灵活性.教师要有一定的应变能力和知识积淀，能灵活应对学生提出的不在教师准备范围内的问题，且如果问题具有更高的探究价值，教师可以改变原先的探究设想.

参 考 文 献

1钟启泉，崔允淳，张华．基础教育课程改革纲要 (试行)解读．上海：华东师范大学出版社，2002

2缪建新，徐卫华．高效课堂：模式与案例．南京：南京大学出版社，2009

3陶洪．物理实验论．南宁：广西教育出版社，1996

4安忠，刘炳昇．中学物理实验教学研究．北京：高等教育出版社，1985

5李春密，梁洁，蔡美洁．中学生科学探究能力结构模型初探．课程·教材·教法，2004(6)

6王文梅．实施高中物理课堂探究性实验教学的几点体会．内蒙古教育，2006(1)

7钟武宁．高中物理探究性实验教学的设计与实践．当代教育科学，2006(5)