情境性的实验探究

叶成林

摘 要：以一次初中物理课堂教学观摩活动为例，针对初中物理课堂教学中的实验探究活动，提出问题情境的创设应符合学生的认知规律，服务于课堂教学目标；围绕所创设的问题情境，应让学生自主设计问题解决的步骤，尽享问题解决的过程；问题解决的设计过程应科学、规范、完整，有利于探究得出正确的结论；适时发挥评价功能，促进问题高效、科学地解决.

关键词：课堂设计；实验探究；问题情境

笔者参加了一次初中物理课堂教学观摩教研活动，聆听了某所学校一位物理教师讲授的苏科版八年级物理第四章第一节《光的折射》教研课，有所感触，就初中物理课堂教学设计引发一些思考，以求教于同仁.

这节课教师课堂教学设计如下：

教师播放视频：夏天，小明来到湖边，湖边竖立一块标志牌，上面写着：湖水很深，请不要在此游泳.但小明看湖水不深，再加上天气实在炎热，就脱衣下水，结果引发危险，在路人帮助下才得以解困.

教师引发学生思考并引入新课：为什么湖水看起来比较浅而实际却很深呢？光从一种介质射入另一种介质时又将如何传播呢？

教师要求学生猜想：光从空气斜射入水（玻璃）中的传播路径是什么？画出所猜想光的传播路徑.学生交流猜想结果并展示所画光的传播路径.

教师播放实验探究活动视频：让一束激光斜射到一块玻璃砖上，引导学生观察光从空气斜射入玻璃中的传播路径，要求学生把看到的现象画出来并交流展示.

在此基础上，教师引导学生小结光的折射现象概念.

教师要求学生再次思考：光的折射现象遵循哪些规律？对照光的反射定律，教师选择一些学生说出自己的猜想.

之后，学生根据教师所给实验器材，按教师所投影的实验步骤，进行实验探究活动，研究光的折射规律.学生操作步骤如下：

1.将白纸平铺固定在水平木板上，并在白纸上沿玻璃砖上下表面画出平行线，画出任意一条入射光线AB到玻璃砖.

2.在玻璃前方A、B处各插一根大头针，眼睛在玻璃后方透过玻璃砖观察，当看到B恰好能挡住A时，在玻璃砖后方与眼睛之间再放置一大头针C，调整C的位置，在C恰好能挡住A、B时，固定C的位置.

3.用同样的方法在玻璃砖的后方一侧再插上大头针D，使D能同时挡住C和A、B，记下D、C的位置，移去玻璃砖和大头针，过DC引直线与玻璃砖后表面相交于E，过AB引直线与玻璃砖前表面相交于F，连接EF，并对比光的反射定律，思考入射光在进入玻璃砖时将满足哪些规律？

学生在此实验基础上完成关于光的折射规律内容相关填空，之后用光的折射规律解释湖水看起来变浅之谜，从而完成课堂教学.

针对本节课堂教学设计笔者进行了点滴思考.

一、情境与目标

教师本节课的课堂教学是通过视频引入新课，但此教学情境的创设却不能与后面的实验探究活动视频紧密相联，学生的思维不能从教师课堂教学开始时所设置的物理情境很自然地过渡到光从空气斜射入玻璃（或水）中的物理模型，学生思维存在障碍，存在着教师的教学情境创设与教学设计的目标两张皮、相脱节的现象.

初中物理课堂教学为了体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，教师的课堂教学流程一般是：情境设置-引发思考-实验探究-实验结论-回归情境.课堂教学开始时的物理情境创设有利于营造浓厚的学科氛围，激发学生学习的兴趣，引起学生对相关物理现象的思考，对后面的课堂教学起着重要铺垫作用.但教师的物理情境设置应服务于课堂教学目标，且符合学生的认知规律，在教师的点拨下，学生通过对物理情境的分析，能快速引出所要探究的问题，到达教师所需要的实验探究目的中.

本节课的情境设置可通过学生实验探究活动引入新课：将一束光斜射至空烧杯的底部O点（做个标记），然后向烧杯中加水，观察到光斑移动，很自然引入光的折射概念.教师接着提出问题，光从空气斜射入水（或玻璃）的折射规律又如何？让学生对照光的反射定律在小组充分讨论的基础上提出各自的猜想，展示所画的模型图，为实验探究的内容打下伏笔，达到情境设置预期的目标.

二、情境与问题

在本节课的实验探究活动中，学生通过大头针、玻璃砖、白纸、水平木板等器材来探究光的折射规律.学生在实验时，仅是按照教师所提供的实验步骤进行操作，在规定的动作中完成相关活动.在活动中，学生对研究什么、解决什么问题完全不知，学生不知道这些步骤设计的作用，最后在教师的演示和引导中才知道其意义.但在实验活动中，学生物理思维活动完全被禁锢，创新精神和实验能力没有得到提高，失去了实验探究活动的意义.

问题是学生实验探究活动的需求，是学生学习的动力；解决问题、寻求问题答案是实验探究活动目的.发挥学生主观能动性，开发学生思维，让学生自主设计问题解决的步骤，充分了解问题解决的方法和过程，知道每个步骤的目的和意义，并激发学生创新精神，尽可能采用不同方法与途径解决问题，让学生尽情享受问题解决的过程，在其中获得成长，这是实验探究活动真正的内涵之一.

本节课重点是实验探究光的折射规律，教师应采用小组合作学习的方式，在实验前，让各小组根据实验器材（玻璃砖、激光笔、白纸、水平木板、刻度尺、铅笔），依据实验猜想，对照光的反射定律实验探究活动自主设计实验方案，让每个小组成员充分了解每个设计步骤的作用及其解决的问题，并通过小组间交流汇报，讨论方案的科学性及可行性，在此基础上优化方案设计，进行实验操作活动，画出光的折射光路图，总结出光的折射规律.

三、情境与过程

在本节课光的折射规律实验探究活动中，教师的实验过程设计并不科学，学生实验操作过程存在缺陷，不能通过此实验探究出折射光线、入射光线和法线在同一平面内，教师解决这个问题的策略是在实验探究活动后让学生通过复习光的反射定律内容猜想其答案，充实完善光的折射规律内容.

在初中物理实验探究活动中，围绕所探究的问题，教师应引导学生正确选择实验器材，设计出具有科学性、完整性、可操作性的实验探究过程，这是保证实验成功的基本要求，这样才能总结出完整的实验探究结论.

本节课的实验设计，实验器材的选择若选用激光笔来代替大头针可能较好，让激光笔发出的光贴着白纸斜射到玻璃砖上，这样能让学生看到光的传播路径，易于建构光从空气斜射入玻璃和玻璃斜射入空气中时的光路模型，通过分析光路图就能得出“折射光线和入射光线分居在法线的两侧，当光从空气斜射入玻璃中时折射角小于入射角，当光从玻璃斜射入空气中时折射角大于入射角”的结论；同时通过让水平木板上白纸向上弯折或向下弯折白纸上就看不到折射光线的现象，也让学生易于总结出折射光线、入射光线和法线在同一平面内的结论.通过这样的实验器材的选择和实验过程设计，最后总结得出的实验结论才完整.

四、情境与评价

由于本节课的学生实验探究活动是学生按照教师所提供的实验步骤进行操作，这个环节教师的课堂教学评价内容只能是学生的规定动作完成质量如何，学生的批判性思维、问题解决能力等这些对学生终身发展很重要的科学素养没有在同学间、师生间沟通与合作、交流与评价中得到提高，学生的个性没有在评价中得到激励和发展.

初中物理课堂教学，知识仅是载体，学生在获取知识的过程中，掌握科学的研究方法、发展物理思维、提高实验操作技能、培养各方面能力才是物理教学的真谛，新课程倡导的“立足过程，促进发展”的学生学习评价有利于促進学生全面而富有个性地发展.

因此，本节课学生实验探究活动，教师应让学生充分经历整个实验探究过程，从光的折射规律内容的猜想，到实验器材的选取、实验方案的设计、实验器材的操作、实验数据的收集与分析、实验结论的总结等都应该让学生自主完成，教师此时应通过小组间、同学间、师生间的适时交流与评价，激发学生学习兴趣，引导学生大胆质疑、发表观点、创新实验设计、及时发现和解决存在的问题，顺利完成实验.

物理学习的过程，从根本上讲是一种认识过程，是学生个体与物理环境相互作用中认识物理世界的过程.教师在初中物理课堂教学中应重视探究性实验的物理情境创设，在学生的“最近发展区”进行教学设计，使物理情境遵循学生认知规律，让学生根据情境能引出探究问题，自主进行知识探究活动，教师通过适时的教学评价调控课堂教学节奏、促进学生不断取得进步.

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准[M]. 北京：北京师范大学出版社，2011：33.

[2]阎金铎主编. 物理学习论[M]. 广西：广西教育出版社，1999：107.