课堂实验探究的实践与思考

物理学是一门以实验为基础的自然科学，在物理学中每个概念的建立，每个定律的发现都有其坚实的实验基础.实验是物理学的发展的推动者，离开了物理实验，就没有物理学的发展.

物理实验在中学物理教学中具有举足轻重的作用.从教十几年来，笔者深刻体会到：不论是基本概念的建立，还是物理规律的导出，或是难点的突破，多是通过实验来实现；学生不但能从实验中增加对物理学科的兴趣，调动他们学习的主动性、自觉性和积极性，还可以通过实验来培养观察思维能力、实践能力、创新能力、合作交流能力等.中学物理课堂实验教学的有效性，是新课程理念实施的关键.

《感应电流的方向》是一节典型的实验探究课，在新课程背景下如何进行有效的课堂实验教学，下面谈谈笔者在实验教学实践过程的几点思考.

1 课题引入小实验要能激发学生探索欲望

课前老师先将条形磁铁插入、拔出闭合铝环，闭合铝环会运动，为什么？

生：磁铁对金属环的吸引力；

师：磁铁与铝环直接接触，与铝环间互不吸引.再将条形磁铁插入、拔出不闭合铝环，不闭合铝环不会运动.

生：应利用电磁感应现象来解释.

师：要知道两者间的相互作用，就需要知道环内感应电流的方向.

师问：那么闭合环内感应电流的方向是顺时针还是逆时针呢？

思考一 新课引入是课堂教学的一个重要环节，直接影响一节课的教学效果.用物理小实验引入新课，能创设一种发生惊奇、产生疑问的课堂氛围.小实验利用铝环一闭合一不闭合，一动一静的实验现象，刺激学生的视觉，刺激学生的思维，使学生回忆起运用旧知识电磁感应的条件来解决问题，同时又提出了新问题“如何判断环内的感应电流方向”，把学生的思路很自然地引向新课，提出本节课的探究课题.

2 实验方案的选择应使实验探究具有连续性

师：用什么方法或仪器能直观反映感应电流的方向？

生：灵敏电流计.

师：请回忆前几节课如何使用灵敏电流计，用它来研究什么问题？

生：电流计与螺线管组成闭合回路，磁铁插入、拔出螺线管时，电流计的指针发生偏转，说明回路中有感应电流产生，用来探究电磁感应现象的条件；磁铁快速与缓慢插入、拔出螺线管，由电流计指针偏转的角度，来分析感应电流的大小与什么因素有关.

师：如何使用这套经典实验装置来探究今天的课题？

生：利用电流计指针的偏转方向可以反应感应电流方向.

思考二 实验方案的选择是物理实验进行的前提，直接影响实验的难度与成败，实验设计应简单、安全、直观、易操作.在前几节课探究产生感应电流的条件及学习法拉第电磁感应定律时，学生已经发现在磁铁插入、拔出螺线管的过程中电流计的指针偏转方向不同，已经存在疑问.沿用前几节课的实验装置，让学生用熟悉的实验装置来探究，不仅降低本节课的实验探究难度，又可以解决前几节课留下的疑问，满足学生的求知欲.反复使用同一套实验装置来研究电磁感应的系列问题，更符合科学探究过程的逻辑性，让学生的学习与探索更具有连续性.同时从不同角度挖掘实验装置的用途，可培养学生多角度分析问题，拓展学生的思维.

3 实验过程老师的指导要有预见性

师：电流计指针偏转方向与回路中的电流方向有什么关系？如何确定？

生：把电流计接已知的电源，看看回路中电流从正接线柱流入电流计时，电流计指针向哪边偏；

师：能直接连接电源吗？应如何操作？

生：要串上一个阻值较大的电阻（电路图如图1）

师：我们要记录的是螺线管内的感应电流电流方向，不是回路中的电流方向，在记录螺线管中的感应电流方向时，应注意什么问题，如何记录？

生：要注意螺线管的内导线的绕向.

生：要用俯视的角度记录螺线管内感应电流方向是顺时针还是逆电针.

思考三 实验过程现象的准确记录是进行实验分析、找出规律的前提，本实验中螺线管内感应电流方向的准确记录尤其重要.但从电流计指针的偏转方向要转化为螺线管内感应电流的方向有一定难度，两者对感应电流反映的位置不同，而且观察的角度也不同.部分学生在观察分析中没有注意区分两者关系，如果老师没有预知学生的易错点，没有做好引导，就会导致实验记录混乱，甚至错误，将对实验现象的分析及感应电流方向规律的寻找带来很大的麻烦.

“探究式”教学模式是以人为本的，努力挖掘学生的潜能，发展学生的创造力，达到锻炼人，完善人的最终目的，重视过程，强调学生在实践过程中自己发现问题，自行探索问题，自主解决问题，重视自我发展，自我体验的过程，注重学生实践能力的培养.但由于学生的能力和课堂时间是有限的，课堂上还要完成一定的教学任务，因此在学生探索过程中，老师应预知学生将面临的困难，对难度较大的部分，要给学生充分的提示和引导，才能保证实验的正常进行，确保课堂教学的完整性与有效性.

4 注重实验研究的延伸，引导学生分析与总结

（1）由学生实验记录寻找感应电流的方向的规律时，学生很难找出感应电流方向与原磁场磁通量变化及磁场方向之间有什么必然联系时，教师指出“磁通量变化及磁场方向都是描述磁场的物理量，而感应电流的方向不是同一类物理量”，引导学生引入一个中间量来间接分析三者的关系.学生想到了“感应电流的磁场方向”，从而转化为寻找“感应电流的磁场方向与原磁场磁通量变化及磁场方向之间的关系”.

（2）学生在寻找“感应电流的磁场方向与原磁场磁通量变化及磁场方向之间的关系”时，有不同的表述.表述一：当磁铁插入螺线管时（不管N极或S极），感应电流磁场方向总与原磁场方向相反；当磁铁拔出螺线管时，感应电流磁场方向总与原磁场方向相同.表述二：当螺线管内有原磁场磁通量增加时，感应电流磁场方向总与原磁场方向相反；当螺线管内有原磁场磁通量减少时，感应电流磁场方向总与原磁场方向相同.对两种表述，老师提出，哪一种更能从本质上反映其规律，更符合定律表述时用词的简洁、严谨、高度概括性.通过教师的启发，学生分析第一种表述虽然比较生动、具体，但要使磁通量改变的方式有很多，不一定要磁铁插入或拔出螺线管，所以认为第二表述总结得较好.

思考四 在研究过程中，实验的任务不仅是观察物理现象，更重要的是找出各物理量之间的数量关系，找出它们变化的规律.这是实验探究过程的一个难点，涉及众多数学方法、物理思维的应用，突破这一难点需要教师用心引导.教师的引导过程不是简单的叙述，而是引导启发的过程，也是学生思维的过程.在实验结果与感应电流的方向并不是显性相关，需要引入一个中间物理量才能把握现象与事物本质的内在联系，其思维过程也恰恰是典型的科学思维过程.对学生由实验现象得出的结论的不同表述，教师不要直接指出正误，应让学生进行充分讨论，老师只做适时地引导，“作为定律要能从本质上反映其规律， 定律表述用词要简洁、严谨、高度概括性”，让学生在争论中寻找答案，体会物理定律表述的严谨与科学性.

实验是物理科学的基础，也是物理知识的源泉，加强物理实验是物理教学的时代特征，又是提高物理教学质量的先决条件.探究实验教学改变了以往只靠老师讲授、学生被动接受的知识状况，从而增强了培养学生的创新精神和实践能力.在有限的课堂时间内，教师要作好学生的引导者与帮助者，在有效完成教学任务的同时，更要让学生经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，体验一种科学的探究思路和方法.随着时间的推移，知识的结论会因为使用的频率的减少而逐渐淡忘，但他们所获得的体验和感悟却会在新的学习过程中得到加强和深化，成为他们学习素质的组成部分.正如美国国家科学院院长布鲁斯・阿乐伯兹所说的：“当学生获得了探究的工具，养成了探究的习惯，他们就真正成了学习的主人.在科学教育中没有什么事情比这更令人满足、更重要的了”.