三、探究性实验的教学过程

1、问题的提出

物理研究始于问题，问题的提出对物理研究意义重大。物理学家海森堡说：“提出正确的问题，等于解决了问题的一半”。从这个意义上讲，应培养学生的“问题意识”，鼓励学生提出问题，使学生在新材料、新情境、新问题面前勇敢质疑，这样学生就不再是消极的接受者，而是积极的探索者。在学生提出的问题中，可以选择探究性学习的课题，同时，作为指导性学习，教师可提出问题让学生讨论，从中选择课题方向或内容。实践中，学生提出的问题和方案很多，如：测弹簧玩具手枪子弹出口速度；测弹簧玩具手枪枪机弹簧的劲度系数；自行车行驶中所受阻力和风阻对自行车的影响；家用电器实际功率的测定；不用卷尺测楼房高度；太阳辐射功率等等。

2、方案的确定

问题提出后，要进行选择评估，由于各人思路不同，同一问题会提出多个方案，有的方案在科学性方面，即理论上是成立的，但在探究性实验中，实际操作上不可行的，有的方案在科学性方面存在明显的缺陷，是不可行的，对于这类问题，我们不能简单地否定，而要给予适当的解释、引导，否则会影响学生的积极性。经过大家的合作交流探讨，确定方案后，就要制定计划，安排各人分工负职，准备测量器具，制作相关实验构件，记录实验数据，撰写探究实验报告等工作。

3、方案的实施

如：测弹簧玩具手枪子弹出口速度实验。

Ａ根据竖直上抛运动规律，只要测出弹丸上升到最高点所用时间ｔ，据ｖ =ｇｔ，就可测出弹丸的出口速度。该方案理论上成立，但在实验中发现弹丸处于动态中，从出口到最高点的时间ｔ测不准。于是改为测弹丸经最高点返回原出发点的时间，然后忽略空气阻力，据运动的对称性，得运动时间ｔ，计算出速度。实际上这是同一类问题，都是测运动时间ｔ时不能正确测定，不能得到正确结果。于是有学生提出，在枪口同一水平面上置一纸板，中间开一小孔，让弹丸从小孔射出，弹丸返回时击中纸板，听到响声立刻停表，这方法很好，解决了返回时刻不可测难题。但马上又发现新问题，听到响声立刻停表，这里还存在一个人的反应时间，即使用千分之一秒表替换百分之一秒表，也不能解决这难点。显然实测时间大于实际运动时间，实验误差太大，结果不理想。

Ｂ根据平抛运动规律，利用平抛运动中物体的水平方向位移和竖直方向位移的等时性，摒弃了运动的时间量，只要测出落点高度和水平位移即可计算出弹丸的出口速度。用公式： h=?.at 2 .s=vt,即可计算出v=s/t。我指出了方案的可行性，并为提高实验精度，提醒应注意的几个问题：1）用水平仪校正弹丸出口速度的水平方向。2）适当增加枪口离地高度，以增加运动时间，减少误差。学生们理解了实验中注意的要领，操作时互相探讨改进，提高了实验的精确度。对实验结果进行数据分析时，学生考虑的相当全面。由于空气阻力的影响，水平位移的实测值会小于理论值；弹丸运动的时间将大于理论值。据对公式v↓=s↓/t↑的分析，可知测量结果计算得到的值将小于弹丸的实际出口速度。又考虑到玩具手枪弹丸的运动速度不大，空气阻力对它的影响较小，故只对计算结果略作修正。经多次实验测定，取其平均值。最后学生得到了较为精确可信的玩具手枪子弹的出口速度。

这个探究性实验的结果较为理想，在此基础上我们又有意识地进行了问题的拓展，既然我们得到了子弹的出口速度，那么，相应地我们可以求得子弹出口时的初动能；根据动能定理，又求得了枪机弹簧对弹丸做功的值以及枪机弹簧被压缩时具有的弹性势能；进一步，我们又测出枪机弹簧被压缩时的形变量 X，据W=?KX2，又测出了枪机弹簧的劲度系数K。通过对实验中出现的问题，再一步步予以解决的过程，使学生了解到科学探究的过程中会碰到许多困难，不会象纯理论学习中那么简单，每一步都要经过艰苦的探索。

学生掌握的知识有感性具体阶段、理性抽象阶段和理性具体阶段，这三个阶段反映了三个不同的认知水平，它们既有区别，又有联系，并且呈递进关系。它引起学生认知结构的整合和重组。而从认同到重组，从接受到探究，是学习心理质的飞跃，这种飞跃不是自然形成的，而是由外部的激励和内部需要的知识量的积累，而导致的质的变化。探究的过程，反映了学生由认同思维向创新思维发展的过程。探究性实验教学的目的，正是有意识地促进这一演变的进程。

我们又做了其它几个探究性实验，如测定自行车行驶时所受的阻力与车速的关系。车所受的阻力，包括轮子与路面间的阻力，自行车内部的机械摩擦阻力，相对于车速的空气阻力等，学生应用控制变量法，在路况、车子内部机械摩擦一定的情况下，空气阻力就较容易测出。对不同风速下的空气阻力的进行分析、处理，我们就可以得到风阻影响的关系及其图线。通过这些探索，学生们逐步掌握了科学实验的一般思想方法和技术方法。

上一页  [1] [2] [3] [4] 下一页