创新改进实验设计  实现学生自主学习

◎  四川省乐山市沐川县教师进修学校  牟 林

物理学科是以实验为基础的，《初中物理课程标准》中也明确指出了“提倡教学方式多样化，注重科学探究”。初中物理课本的第一课《科学之旅》上教给学生的学习方法是“善于观察，乐于动手”，也就是让学生要多观察、多实验、多思考、多总结。作为物理教师，我们课堂上可以通过创新改进实验设计，吸引学生的注意力，激发学生自主学习，加深学生对书本知识的理解，这样才有利于学生创新思维的培养，从而逐步形成科学态度和科学精神。以下便是我多年来改进物理教学，促进学生自主学习的一些思考。

一、设计前置实验，为学生自主学习铺路

在物理课堂教学中，我们要勤于思考，乐于改革，将课堂还给学生。实验课上要有针对性的培养学生的动手能力，增强学生的实际操作技能，为今后学习打好坚实的基础。面对课本中的演示实验，可大胆创造条件让学生分组实验，在家里做前置实验等。让更多的学生参与进来，让学生更多感观参与进来。在学习新知识前，让学生多积累生活常识，多动手实验感知，大胆打破教材体系，增加恰当的实验内容，扫清学生思维障碍，能为学生主动成长、自主学习铺好路。

案例  探究实验“用天平测量固体质量”时，可以这样设计。

1.用天平称出你的学习用具和生活物品的质量（硬币、橡皮、物理课本、笔袋、鸡蛋、苹果、一盒牛奶等）。增加这个前置实验，一方面让学生深切感知质量单位，另一方面为今后密度、压强的学习打好铺垫。

2.用天平称出体积相同的铁块和铝块的质量，认真记录在书上。测量记录数据，是本节课实验要求，同时数据还可作为下一节课《密度》的引入。

二、分析比较实验，让学生自己提出问题

一节好课的标准是把课堂还给学，让学生充分自主。学生要实现自主学习，首先就要有分析比较，独立思考，提出问题的能力。提出问题是解决问题的第一步，只有让学生大胆提问才能实现学生创新思维的培养。教学中我们就要多创设实验情景，让学生通过动手，对实验分析比较，自己能提出问题来供下一步深入探究。

案例  《变阻器》一节， 我们一起来动手做一做：把长短、粗细相同的铜丝和镍铬合金丝分别接入电路中，闭合开关，观察电路中小灯泡和亮度[3]。

生：我们发现接入铜丝时，小灯泡较亮，接入铁丝时，小灯泡较暗。师：你们猜一猜是什么原因呢? 生：估计接入铜丝时电路中的电流要大一些?师：你有办法去测量验证吗?生：串联一个电流表。动手实验，证明确实是接入铜丝时电路中电流要大一些呢。生：长短、粗细都相同，只有材料不同，为什么有这么大的差别呢?生：难道不同材料对电流阻碍作用不同吗?

学生通过对比实验，观察现象，猜测原因，定量验证猜想，再提出了新问题。

三、通过对比实验，让学生深入分析问题

物理教学，让学生学会科学的研究方法，形成良好的逻辑思维，培养一定解决问题分析问题的能力是最终要达成的目的。有些物理知识对初中学生来说还比较抽象，不易理解。教学了中设计一步一步递进式的对比实验，边引导边分析，能帮助学生消除疑点，深入分析问题。在进行对比性实验时，设计实验目的要明确，方法要科学合理。让学生在学习科学知识的过程中领悟到物理学科的真谛，同时培养学生对待知识严谨务实的态度和做事情坚忍不拔的毅力。

案例  《电阻》一节中，“探究影响导体电阻大小的因素”。

活动一  分别接入两根长短不同、粗细相同的镍铬合金丝，闭合开关观察并记录。接入较长的镍铬合金丝时，电流表示数____（选填“变大”或“变小”）。这说明电阻与导体的______有关。

活动二  分别接入两根粗细不同、长短相同的镍铬合金丝，闭合开关后观察并记录。接入较粗的镍铬合金丝时，电流表示数_________（选填“变大”或“变小”）。这说明电阻与导体的_________有关。

生小结：上面的现象表明，导体的电阻是导体本身的一种_________，它的大小决定于导体的_________、_________和_________。

活动三  导体电阻还与温度有关，课外同学们自己设计对比实验来探究。

教师设计两组简单的对比实验后，再让学生自己运动对比的方法设计并实验，让学生在习得知识的同时又掌握了方法。

四、通过类比实验，让学生准确建构概念

课程标准要求要培养学生自学能力，学习科学家的研究方法。初中阶段教材中的实验也常用类比的方法，目的是培养学生的类比思维。根据初中学生的年龄特点和思维能力，用具体的、有形的、熟知的事物来类比要研究的那些抽象的、无形的、陌生的事物；通过借助熟悉对象的某些特征，去理解有相似性的对象的另一特征。教学中创设多种类比实验，让学生学会类比方法，提升类比思维能力，有助于让学生建构物理概念，自主掌握物理规律。

案例    活动一  实验“用铅笔芯控制小灯泡的亮度”，用桌上的器材做一做右边的实验。思考下列问题：

（1）灯泡的亮度为什么变化？

（2）灯泡变亮时铅笔芯连入长度怎样改变？

（3）猜一猜电路中的电流怎样变化？

（4）连入电路中的电阻怎样改变？

活动二  认识滑动变组器

活动三  用滑动变阻器改变灯泡的亮度

这样，通过铅笔芯类比镍铬合金丝，通过移动夹子类比滑片，通过两夹子类比滑动变阻器接线柱。这样将滑动变阻器连入电路中的部分通过铅笔芯直观的呈现出来。将滑动变阻器的作用和连接以及对灯泡亮度的影响这又一个教学难点化解了。

五、通过评估实验，让学生自主纠错反馈

课标要求义务教育物理课程对学生探究能力的培养要重视“分析论证”、“评估”、“交流与合作”。通过评估与交流，可以让学生理清猜想与结论之间的差异，对自己的探究过程和方法进行反思。同学间相互讨论评估，也可从别人的错误中吸取经验教训，从而优化探究方案。长期坚持训练，学生的反思能力和创新能力均能大幅度提升。

案例  《测量小灯泡的电功率》实验进入交流评估时，师提示，实验过程中你遇到了什么问题？你是怎样解决的？你还有哪些问题？你能排除这些故障、解决这些问题吗？

1.实验中电流表、电压表反转。（电流表、电压表的正、负接线柱接反了）

2.电表指针超过量程或偏转角度很小。（量程选的不合适，换一个量程）

3.实验中电压表示数为电源电压，灯泡不亮，电流表示数为0。

……

8.无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡的亮度不变，且灯泡亮度较暗或灯泡亮度很亮。

上面就是各组交流展示的问题和相关小组的解答。通过评估交流实验，让学生纠错反馈，自主学习就这样实现了。实验课堂上学生活跃，效果很好。

六、练习呈现实验，让学生自觉运用知识

实验教学是物理教学的重点，初中物理中考试题中探究实验是必考点，其分值所占比例较大。近年来，考题的形式越来越多样，对学生能力考查越来越全面。而物理教学中，很多教师物理实验教学时就只是动手探究，实验习题教学又是专门的时间集中进行，两者之间存在着脱节的现象。一方面实验课时重在观察、记录、讨论，时间匆忙，思考不够深入；另一方面，实验习题课时，就题解题，追求量大，实验过程靠回忆，缺乏真实情景而靠讲实验。针对这种情况，课堂上将实验与习题无缝连接，对实验的巩固效果较好，又能实现学生自觉的深度思考。

案例  测一测，这个铁球的质量是多少?体积又是多少呢?它是实心还是空心的？若是空心，则空心的体积是多大？（ρ铁＝7.9×103 kg/m3）

设计这个实验练习题，学生边实验边思考边练习，不但复习了密度测量，而且对密度概念也加深了理解，另外还将密度与生活紧密联系了起来，这个难题就不难了。有实验搭桥，引领学生思维由浅入深、由形象到抽象，学生从单一计算过度到综合思维，由被动接受到自觉主动，学生就不怕物理学习了。