秦紅梅

（蘇州大學(xué) 江蘇 蘇州 215006；成化高級中學(xué) 江蘇 無錫 214423）

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科.雖然物理實驗富含很多的探究因素，但是現(xiàn)在依然有很多教師還沿用傳統(tǒng)的講授式教學(xué).這種缺少探究與合作的教學(xué)方法培養(yǎng)出的學(xué)生嚴重缺乏實踐能力和探究能力，根本無法滿足新時代對人才的要求［1，2］.

在高中物理實驗教學(xué)中，采用合作探究性學(xué)習(xí)，不僅可以激發(fā)學(xué)生的積極性，加強學(xué)生的主動性，讓物理實驗學(xué)習(xí)真正變成探究“新”規(guī)律、發(fā)現(xiàn)“新”現(xiàn)象的過程；還可以讓學(xué)生在表達與交流的過程中，加強合作意識，促進學(xué)生情感態(tài)度和價值觀的發(fā)展.

合作探究學(xué)習(xí)，是以小組合作為主要形式的一種探究學(xué)習(xí)活動，包括生生合作探究和師生合作探究等具體方式.在合作的動力基礎(chǔ)上進行的科學(xué)探究，能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的合作精神、探索精神和創(chuàng)新能力［3］.

物理實驗教學(xué)中的合作探究性學(xué)習(xí)主要指在教師的指導(dǎo)下，一般由教師提出實驗探究的任務(wù)；根據(jù)任務(wù)，各個合作小組制作計劃，提出實驗設(shè)計方案；合作小組按照實驗設(shè)計方案進行實驗和研究；學(xué)生對獲得的實驗現(xiàn)象進行描述，對實驗數(shù)據(jù)進行處理；最后，教師組織學(xué)生對不同小組的結(jié)論加以分析、相互交流，得出探究結(jié)果的過程［3］.

下面以實驗“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的教學(xué)為例，談?wù)劰P者是如何組織合作探究學(xué)習(xí)，優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的.

教學(xué)背景：已經(jīng)學(xué)完了“閉合電路歐姆定律”，“探究決定導(dǎo)體電阻的因素”和“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗內(nèi)容.

1 課前準備 落實任務(wù)——有效的引導(dǎo)讓課前準備更充分

學(xué)生分組：按照組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)的原則，教師分好合作小組.全班48人，分成12小組，每組4人；組長由各組推選，要求組長作為核心，能調(diào)控組員并進行分工.

任務(wù)布置：預(yù)習(xí)課本上的實驗“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”，設(shè)計“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”實驗，可以查閱參考書和其他資料.

提出要求：對實驗的設(shè)計，從8個問題入手，即實驗設(shè)計原理，實驗的原理圖，需要的實驗器材，實驗的操作步驟，需要記錄哪些數(shù)據(jù)，如何進行數(shù)據(jù)處理，實驗的注意事項，實驗的誤差.

準備效果：經(jīng)過兩天時間的準備，小組選好了組長；學(xué)生預(yù)習(xí)了課本上“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗；組員之間也將通過其他渠道所搜集的信息及自己的理解進行了分享和交流；每組拿出了實驗的設(shè)計方案.

2 組間交流 敲定方案——“學(xué)生講”比“教師講”更鍛煉學(xué)生的思維能力

代表介紹：實驗課的開始，教師請每組派代表介紹本組實驗方案的設(shè)計原理、實驗的原理圖.其他組的學(xué)生有不明白的可以提問，教師在此過程進行適當引導(dǎo)、補充和糾正.

交流結(jié)果：交流下來，全班12組一共提出了6種不同的實驗方案，對應(yīng)6個電路圖如下.

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

敲定方案：經(jīng)過教師引導(dǎo)、學(xué)生討論，發(fā)現(xiàn)方案5，6與方案3，4的原理是一樣的，所以，最終將合作小組分為4大組，每大組分為3小組，分別采用圖1，2，3，4對應(yīng)的方案進行實驗.

3 學(xué)生實驗 教師點撥——學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解決問題才能留下深刻印象

友情提醒：對實驗中易出現(xiàn)的問題，如滑動變阻器連線錯誤，閉合開關(guān)前滑動變阻器的滑片所處的位置不對，電壓表、電流表的量程選擇不當，電路連接錯誤，電路出現(xiàn)故障，電表不會讀數(shù)等等，教師在學(xué)生實驗之前可適當提醒.

問題處理：對實驗過程中出現(xiàn)的問題，教師首先讓學(xué)生小組內(nèi)解決；如果小組內(nèi)解決不了，可以尋求外援，請同一實驗大組的其他小組幫忙；還是解決不了的，再找教師，教師適當點撥.

統(tǒng)一意見：學(xué)生在實驗數(shù)據(jù)處理時，對數(shù)據(jù)處理應(yīng)該采用何種方法發(fā)生了爭論.處理數(shù)據(jù)的學(xué)生準備采用多次測量求平均值的方法；但其他學(xué)生指出應(yīng)該采用圖像法，因為教材上采用的就是圖像法，而且圖像法“可以首先排除個別誤差比較大的點”，誤差會比較小.教師肯定了用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)的優(yōu)點，統(tǒng)一要求大家嘗試用圖像法處理數(shù)據(jù).

對方案1和2的數(shù)據(jù)處理，學(xué)生能夠參照教材，畫出U-I圖像（圖7或圖8），并能較快得到U-I圖線的斜率大小等于電池的內(nèi)阻r，圖線的縱截距等于電池的電動勢E.

圖7

圖8

但是采用方案3，4的小組，對利用圖像法如何建立坐標系顯得束手無策.

將此式變形，得到

圖9

得到

圖10

4 詳細講解 設(shè)疑鞏固——引導(dǎo)分析中突破系統(tǒng)誤差分析的難點

4大組中12小組處理出來的實驗結(jié)果有些有很大的差異.對于這種差異，一開始大家認為是由于實驗操作的誤差和不同電池的差異造成的.

教師讓2組學(xué)生先后使用同一塊電池進行實驗，發(fā)現(xiàn)測出的結(jié)果也有較大差異.對此，教師先讓學(xué)生回憶用伏安法測電阻（內(nèi)接法和外接法）的誤差原因；然后，引導(dǎo)學(xué)生分析方案1，2造成的系統(tǒng)誤差，得出結(jié)論即方案1中E測＜E真，r測＜r真；方案2中E測＝E真，r測＞r真.教師同時也提醒學(xué)生注意電池內(nèi)阻與溫度有關(guān)，兩次實驗時溫度不同，測出結(jié)果也不同.

對實驗方案3和4造成的系統(tǒng)誤差，教師提醒學(xué)生注意方案3與方案2的相同點，即電流表測的都是干路電流；方案4與方案1的相同點，即電壓表測的都是路端電壓；布置作業(yè)，請學(xué)生課后分析方案3和4造成的系統(tǒng)誤差.

5 小組評價 拓展延伸——歸納實驗步驟和強化實驗注意事項

系統(tǒng)誤差分析結(jié)束后，教師及時組織小組進行組內(nèi)自評和組間互評.各小組派出代表對本組實驗的過程進行評價，同一小組不同成員可以進行補充，歸納實驗中出現(xiàn)的問題及處理方法，總結(jié)出實驗的步驟、實驗的注意事項.其他組可以提出質(zhì)疑和補充，提出在實驗操作時有哪些不足之處，還可以進行哪些修正.

6 撰寫報告 及時反思——學(xué)然后知不足 促進學(xué)生能力的提升

由于不同學(xué)生在小組活動中的任務(wù)不同，觀察的角度和思考的深度及廣度必然不同.物理實驗報告的撰寫過程是學(xué)生對本次實驗的原理、步驟、注意事項等等的整理過程；同時，也是培養(yǎng)學(xué)生情感、態(tài)度和價值觀的過程.學(xué)生在撰寫過程中可以再次體會到在小組活動時的滿足感、挫敗感等情緒并獲得激勵，這樣能夠促使學(xué)生及時反思，及時總結(jié).

效果評價：在物理實驗教學(xué)中采用合作探究學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生經(jīng)歷實驗設(shè)計，實驗操作，數(shù)據(jù)處理，誤差分析等過程；當學(xué)生不斷地遇到問題時，就會促使學(xué)生不斷觀察、思考、猜測、討論，在教師和同學(xué)的幫助下，最終解決了問題，并獲取了知識.合作探究學(xué)習(xí)不僅僅提高了實驗課的效率，更訓(xùn)練了學(xué)生的思維，提高了學(xué)生的能力，在合作探究的過程中還加強了學(xué)生之間的合作意識.

1 邢同海.物理教學(xué)科研方法.呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)出版社 ，2000.4

2 廖伯琴.中學(xué)物理課程改革的目標與實施.北京：北京高等教育出版社，2003.8

3 高向斌.走向合作性教學(xué).太原：山西教育出版社，2005.9