物理实验探究式教学案例分析，本文主要内容关键词为：案例分析论文,物理实验论文,式教学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
今年3月，北京师大二附中的李永康副校长去法国，在看望二附中去年高三刚毕业的几名学生（现在就读于法国某大学，几名学生的高考分数都在600～615分之间）时，听到法国教师对中国学生的评价：学习成绩很好，但是动手能力较差，设计实验的能力较低。可以说，二附中在物理教学中是完全按照教材要求的实验去做的，并且实验个数有增无减，为什么还会有这样的反映呢？这正说明了我们实验教学中存在的弊病。在现行的教材中，物理概念和物理定律的建立往往是在教师演示实验的基础上得到的，实验条件好的学校可以将演示实验改为学生实验。这样的教学，存在的问题有：听老师讲实验、看实验居多；偏重实验结果及应用的居多；以传授物理知识为目的的居多；评价时以卷面笔答实验为主，考查不了学生设计实验的能力。有的老师认为，只要让学生做了实验，就是以学生为主体，学生的实践能力就得到了培养，但却忽视了学生做实验中所存在的问题。如，实验报告册已为学生确定了实验器材，规定了实验步骤，学生只要按要求去做就行了。这种方式，造成了学生缺乏实验的设计能力，缺乏对实验过程、目的的理解和思考。
一、物理探究式实验课教学的步骤
（一）测试对象
选定初二（1）和初二（2）班为测试对象，这两个班是数学班（小学5年级开始上数学奥校），同学们理解力强，想象力丰富，运算能力高。其中将初二（1）班定为实验班，初二（2）班为对比班。在选择的一些课堂教学中，初二（1）班采用建构——探究方法教学，并对现行教材方案加以改进，初二（2）班按照人教社九年义务教育初二物理教材教学。
（二）实验程序
分别在实验班和对比班进行下面操作：
1.前测：在学生未学习新知识前，通过问卷的形式了解学生对所要学的新知识的认识。
2.设计课堂教学模式：在前测的基础上，设定课堂教学的目的、重点，设计符合课堂模式的方案。
3.后测：了解学生上完新课以后，对新概念及定律的理解情况。并了解学生的前概念在多大的程度上转化为正确的概念；能否用所学的知识去解决生活中的问题等。
4.评价方式：（见表1）
表1
┌──────────┬───────────────┐
│传统评价方式│改进后评价方式│
├──────────┼───────────────┤
││1.学生设计实验表格的能力，实验│
│1.笔头知识测验 │过程是否注意了控制变量的方法 │
│2.对实验结论或过程 │2.表达实验的发言如何 │
│笔头考核│3.根据本堂课的表现用分数的形 │
│3.计分 │式体现出来，给整个实验组加分，│
││计入平时成绩 │
└──────────┴───────────────┘
二、案例与分析
初二物理第十章：浮力、阿基米德原理。
（一）前测题的设计
了解全班学生对浮力的大小和相关因素的认知程度。同学们认为影响因素主要有以下7种：液体的密度；物体排开液体的体积；物体的重力；物体的密度；物体的体积；物体浸入液体的深度；物体的形状。
（二）阿基米德原理的教学探究实验
1.将学生分组（每两人分成一个实验小组），提出的问题。（见表2）
表2
┌───────────────────────────┬───────────────────────────┐
│对比班教学│实验班教学│
├───────────────────────────┼───────────────────────────┤
│现行课本中实验方案设计（验证型实验） │实验探究式教学设计（补充猜想探究式实验） │
├───────────────────────────┼───────────────────────────┤
│ │1.调查学生对浮力大小与什么因素有关的认识（提出问题） │
│1.弹簧测力计测出某个物体在水中受的浮力│2.列出学生所猜想的有关的因素（猜想与假设）│
│2.将物体（沉体和浮体）放入装满水的溢水杯中，称出溢出水│3.分组对所猜想的量进行实验设计（设计实验）│
│的重力│4.做实验（进行实验） │
│ │5.分组派代表讲述实验结果（交流实验结果） │
│3.浮力和溢出水的重力关系得出结论：浮力二排出水的重量 │ │
│ │得出结论：浮力大小只与液体密度及排开液体的体积有关（分│
│ │析与论证）│
└───────────────────────────┴───────────────────────────┘
2.学生实验过程。
第1小组问题：浮力大小和物体的体积有关吗？器材选择：装水烧杯，体积不同的物体，弹簧测力计。
实验记录。（见表3）
表3
┌────┬────┬───────┬─────┬───────┬─────┐
│物体│体积│ 漫没液体情况│重力 │ 受浮力后拉力│浮力 │
├────┼────┼───────┼─────┼───────┼─────┤
│铝块│较大│浸没 │0.6N │0.4N │0.2N │
├────┼────┼───────┼─────┼───────┼─────┤
│铝块│较小│浸没 │0.3N │0.2N │0.1N │
└────┴────┴───────┴─────┴───────┴─────┘
结论：浮力大小和物体的体积有关。
分析：这个实验结果和阿基米德原理的结论不一致，主要是学生没有把“物体的体积”和“物体浸入液体的体积”分开。面对这样的结果，老师并不急于解释，而是等待下一组实验结果出来后，看学生怎么说。
第2小组问题：浮力大小和物体浸入液体的体积有关吗？（见表4）
表4
┌────┬────┬───────┬─────┬───────┬─────┐
│物体│体积│ 浸没液体情况│重力 │ 受浮力后拉力│浮力 │
├────┼────┼───────┼─────┼───────┼─────┤
│││ 1/2体积浸没 │0.6N │0.5N │0.1N │
│铝块│一样│ │ │ │ │
││├───────┼─────┼───────┼─────┤
│││浸没 │0.6N │0.4N │0.2N │
└────┴────┴───────┴─────┴───────┴─────┘
结论：浮力大小和物体浸入液体的体积有关。
老师引导：前后两个结论是否矛盾？
学生讨论：体积大的物体，若浸入液体中的体积小，则受的浮力就小。因此，浮力大小和物体体积没有直接关系，而是和物体浸入液体的体积有关。
教师引导：为什么第1小组会得出浮力大小和物体体积有关的结论？
学生讨论：没有控制变量，在改变物体体积的同时，也改变了物体浸入液体的体积。
教师：物理定律的研究实验要注意“条件”和“控制变量”。
第3小组问题：物体所受浮力大小与浸入液体深度有关吗？（见表5）
表5
┌───────────┬──────────────┬─────┐
│物体浸入水中的高度│物体在水中弹簧测力计示数│浮力 │
├───────────┼──────────────┼─────┤
│7cm
│1.3N│0.3N │
├───────────┼──────────────┼─────┤
│9cm
│1.3N│0.3N │
├───────────┼──────────────┼─────┤
│11cm │1.3N│0.3N │
└───────────┴──────────────┴─────┘
结论：浮力大小和物体浸入液体深度无关。
教师引导：实验中什么条件没有改变？
学生讨论：液体密度，物体浸入液体的体积。
教师小结：再次体现了“控制变量”的重要性，若同时改变浸入体积和深度，必然出现不同的结论。
（老师反思：实验中控制变量问题。学生不善于设计实验表格，认为简单做做就行了，喜欢做实验，但忽略实验的完整过程。）
讨论总结实验。通过排除法得到：浮力大小只和液体的密度、物体排开液体的体积这两个因素有关。那么，关系是什么呢？这时再完成教材中的验证阿基米德原理的实验，从而得出结论。
3.后测题的设计。
（1）后测题。
①将一个铁块浸没在水中和酒精中，所受浮力一样吗？
②同体积的铁球和铝球浸没在水中，所受浮力一样吗？
③同质量的铁块和铝块浸没在水中，所受浮力一样吗？
④同体积的铁块和铁球都浸没水中，所受浮力一样吗？
⑤同体积的铁块和铝块分别浸没在水中和酒精中，所受浮力一样吗？
（2）后测题正确率统计。（见表6）
表6
┌─────┬──────┬──────┐
│正确率│实验班 │对比班 │
├─────┼──────┼──────┤
│①│97.6％ │97.6％ │
├─────┼──────┼──────┤
│②│83.3％ │97.6％ │
├─────┼──────┼──────┤
│③│90.8％ │92.7％ │
├─────┼──────┼──────┤
│④│92.9％ │97.6％ │
├─────┼──────┼──────┤
│⑤│97.6％ │92.7％ │
└─────┴──────┴──────┘
后测题分析：从上表我们可以看出，对于②③题对比班的正确率高于实验班，原因可能是：出的后侧题比较偏向于知识的考查，不能检测出学生实验过程、合作交流的情况；学生对新的学习方法要有一定的适应过程，学生还不能彻底改变以前的思维方式和实验习惯。
三、小结
（一）学生方面
在实验基础上建立物理概念，从心理上满足了学生的好奇心和求知欲，最显著的变化是学生学习物理的积极性提高了。通过猜测和假设，设计实验，收集数据，学生的学习能力提高了。学生是在一种轻松愉悦的环境中学习物理，通过实验亲自发现并纠正了自己的错误的前概念，实验过程中的兴奋感、成就感，是其他方法难以体会的，这就促使学生更加积极地投入到学习中去。这种方式也让越来越多的同学提高了物理学习的兴趣。
（二）教师方面
老师最显著的变化是进一步转变了教学观念，充分认识到只有在了解学生的基础上设计教学的思路和课堂模式，不是盲目地教，才能有针对性地帮助学生实现错误的前概念的转变，从而提高教学的效率。
阿基米德原理课实验教学的回忆。（见表7）
┌──────────┬─────────────┬─────────────────┐
│1990—1995年│1996—2001年 │改进意见 │
├──────────┼─────────────┼─────────────────┤
││ │先猜想，用实验法排除和浮力无关的因│
│教师演示，学生观察 │学生按书上步骤做 │ │
││ │素，然后验证阿基米德原理 │
├──────────┼─────────────┼─────────────────┤
││ │提高了学生设计实验的能力，合作讨论│
│培养了学生的观察能力│培养了学生动脑、动手的能力│ │
││ │意识、动手和动脑能力 │
└──────────┴─────────────┴─────────────────┘
（三）理论方面
1.探究式方法与传统教学方法的区别。 （见表8）
┌────┬─┬────────────────────┬────────────────────┐
││ │建构——探究式方法 │传统教学方法│
├────┼─┼────────────────────┼────────────────────┤
│理论层次│1 │以学生为主体│以教师为主体│
├────┼─┼────────────────────┼────────────────────┤
││ │认为学生在学习物理概念之前是有一定的前概││
││2 ││把学生视为空的容器 │
││ │念的││
├────┼─┼────────────────────┼────────────────────┤
││ │教师不是知识的呈现者，知识是学生自己建构││
│观念层次│3 ││教师是知识的传递者，学生是接受知识的容器│
││ │的过程 ││
├────┼─┼────────────────────┼────────────────────┤
││ │能够根据学生的前概念更有针对性地设计教学││
││4 ││教学的针对性差 │
││ │方式和方法 ││
├────┼─┼────────────────────┼────────────────────┤
│方法层次│5 │更多地让学生亲手操作实验，体验探究的过程│演示实验多，学生实验少 │
├────┼─┼────────────────────┼────────────────────┤
││6 │通过前测和后测了解学生的概念转化│不进行对比研究 │
└────┴─┴────────────────────┴────────────────────┘
2.新的实验模式的优点。
缩短了老师讲授的时间，增加了老师和同学交流的时间。
从教学效果来看，不同层次的学生都有不同层次上的收获。
这种方法的使用纠正了一些典型的错误的前概念。
3.存在的问题和今后实施建议。
（1）在测试题中，我们大多采取的是选择题，选择题的方式可能会对学生有一些暗示，学生有的时候可能选择的是他认为正确的选项，但其实并不是他的真实想法。
（2）教师可以通过除问卷以外的其他方式充分了解学生的前概念，尤其是了解学生典型的错误的前概念。
（3）对学生们在探究过程出现的错误应和学生一起找出原因，制定下一步的实验操作。
（4）在课堂教学中，由于时间有限，因此要抓住重点和难点，对于同学可以自己解决的问题就不要占用时间。
（5）要精心地设计前测题和后测题，使前测题能真正体现学生的前概念，而后测题要能够考查出学生能力方面的转化程度，不仅仅局限于知识的调查。