淺談物理教學中探究性實驗的開展

唐步明

【摘要】物理教學過程是一個研究性學習的過程，是一個在教師引導下學生主動探究的過程。而探究性實驗就是把學生推向前臺，讓他們在自主探索中經歷挫折，獲得成功體驗，從中學到科學知識和掌握探究性學習的方法人。探究性實驗的開展可分為問題、探究、實踐（驗證反饋）、遷移四個重環節。

【關鍵詞】問題，探究，實踐，遷移

Shallow talk the investigation in the physics teaching experiment of open an exhibition

Tang Bu-ming

【Abstract】The physics teaching process is a research study of process, is 1 at teacher leading descend a student active investigation of process.But investigation experiment be push a student forward a set, let them experience frustrate in the independence the quest, achieve success experience, from the high school arrive scientific knowledge and control an investigation study of method person.Investigation experiment of open an exhibition can is divided into a problem, investigation, practice(verification feedback), move four heavy link.

【Key words】Problem, investigation, practice move

物理教學過程是一個研究性學習的過程，是一個在教師引導下學生主動探究的過程。而探究性實驗就是把學生推向前臺，讓他們在自主探索中經歷挫折，獲得成功體驗，從中學到科學知識和掌握探究性學習的方法。本人在多年的物理教學實踐中，對物理實驗特別是新課標中要求的探究性實驗的開展作了一些探索，總結了一些經驗：

探究性實驗的開展可分為問題、探究、實踐（驗證反饋）、遷移四個重環節，在物理教學中通過探究性實驗來充分發揮學生的主體作用，學生在教師的引導下，質疑、辨析、實驗、思索，并在探究中深入理解，綜合應用物理概念和原理，提高學生分析和解決實際問題的能力。

1. 問題：即提出問題和提出假設或猜想 一切創造都源于問題，解決問題是物理創造活動的目的、內容和結果。而物理問題或多或少是通過物理創造活動來解決的。心理學家托蘭斯把創造定義為：“一種敏銳的察覺問題、缺陷、知識的空白、缺損因素、不和諧等，對缺損進行猜測和提出假設；檢驗和驗證這些假設；最后與別人交流成果的過程。”因此，沒有問題意識，就談不上主動性學習，更談不上研究。學生在學習中能提出問題，表明他進行過獨立的思考和分析，表明他對前人的學問和現成的知識有疑難或質疑。因此，提出問題的過程，本身就是發揮學生主動性探究的過程。

問題的來源主要有三方面：一是教師對教材的鉆研和教學經驗的積累；二是學生在聽課過程中、實驗觀察中、自學和練習中的疑難或質疑；三是師生找到教材知識和生活、生產、科研中的物理現象的結合點。

2. 探究 這一環節是探究性實驗及學生創新精神和能力培養的核心。其任務是引導學生以問題為中心，開展討論、質疑和辨析，解決所提出的問題，加深學生對概念和規律的理解，完善認知結構，發展思維能力。

這一環節的要點是處理好學生獨立探究和教師主動指導之間的關系。探究的主體是學生，應主要由學生自己立論、探究和反駁。要最大限度地發揮學生探究的積極性和創造性，這樣才能使學生對概念和規律的理解達到生動、深刻和經久不忘的程度，才能使學生在思想方法和思維發展上的收獲是通過學生內因作用而得到的，因而也才可能具有較強的遷移能力。另一方面也要求教師充分發揮引導作用，這種引導作用不僅表現在教師在課前選題和對教學過程的設計中，更重要的是表現在對探究恰如其分的及時引導和控制過程。

根據探究性實驗的原則及其問題的來源，在不同的認知水平和能力水平，進行探究性實驗的組織有三種情況：

2.1 教師提出問題，并在教師的組織下進行小組討論或全班討論。例如：“人教版”九年級物理第十三章第四節《其他簡單機械》的教學課前引入，可采用如下程序展開：

(1)運用杠桿可以將物體提升一段距離，但它經常會受到一些限制，如圖1和2所示，只能將物體提升到h處。為使物體繼續上升，應怎么辦？

(2)有的同學提出可以在圖中再加一個杠桿，按照此法如圖3所示，物體被提升的高度雖然增大，但仍然受到一定的限制，此方法似乎為我們提供了一種方法，還需進一步改進。

(3)有的同學設想若有n個同樣的杠桿，他們共用一個支點，且能連續的轉動起來，則可以將物體提升的高度變大到原來的n倍。如圖4和5所示。

(4)通過師生合作討論，很快總結出：若將n個杠桿彼此相連，并在杠桿的頂部開出小槽，取其支點為軸，那么就形成了一個以支點為軸的滑輪，穿過一根繩子，便能連續的轉動，這樣就可以將物體提升到任意的高度，如圖6和7所示。此方法不但克服了杠桿的缺點，而且還使同學們充分地認識到滑輪是杠桿的變形。

通過以上對提升重物方法的探討及過程的分析，使同學們對滑輪的特點、結構及實質都有了深刻的理解。

2.2 由教師擬定問題，在全體學生預先（課內或課外）研究題目之后，由教師或學生主持討論。例如：教師給定一組實驗器材：一空玻璃杯、適量的水、一張紙，然后分組討論探究，利用所給裝置可以做出哪些實驗，探究哪些問題，然后派代表來上臺演講設計思路和演示實驗。學生的表現非常踴躍，也設計出了很多符合原理和新穎的設計，這樣做真正學生的創新精神和實踐能力落到了實處。

2.3 加強設計性實驗的訓練，培養創造能力。設計性實驗是由學生根據實驗目的自己進行設計和實驗。它能較好地調動學生的積極性，培養靈活運用知識和技能、進行創造性思維和實踐的能力。在引導學生進行實驗時，應注意如下幾個問題：

2.3.1 精心設計實驗課題。設計性實驗的課題可小可大，小的如一道實驗練習題，大的如科研訓練課題。無論何種規模，都應力求使學生感到有探索價值和設計的必要，能引起學生興趣，能培養學生靈活運用知識技能的本領，能學習科學的方法。如在學習密度概念后可布置如下設計課題：(1)如何用天平“秤”一卷細鐵絲的長度；(2)如何用量筒“測”一小杯空氣的質量。

2.3.2 突出探索方法。科學研究的實驗方法中，常用的有實驗歸納法和實驗驗證法。在教學中，對這兩種方法也都應當加強基本訓練。例如，為了探索串聯電路和并聯電路中的總電阻，就可以采用如下方式。為了從串聯電路實驗中學習探索過程，首先由教師向學生提出要求，根據歐姆定律，設計一個電路，測定各段電阻的值；然后由學生進行實驗，并從實驗數據中歸納出R_串=R₁+R₂的經驗規律，最后教師根據串聯電路中電流、電壓的特點和歐姆定律，從理論上加以推導也得出同樣的結果。由此，在獲得關于串聯總電阻與分電阻關系的知識的同時，學生學習到自己設計電路，總結規律并從理論上論證的初步方法。對于并聯電阻的探索，又可以用另一種方法進行，先由教師從理論推導出的關系，然后由學生自己設計電路操作實驗，驗證這一關系。最后由教師總結，并且聯系電阻與導體橫截面積的關系，對于并聯后總電阻減小做出解釋。這樣在獲得關于并聯電阻的知識的同時，學習了實驗驗證法。

2.3.3 在設計過程中要注重學生創造性思維的鍛煉。為了發展學生的創造性思維能力，應當在設計中注意對學生進行發散思維和集中思維的訓練。例如：設計測固體物質密度的實驗，先讓學生設計各種不同的方法，然后再深入分析各種方法的可行性和特點。

要把設計方案變為實踐，需要解決許多問題，教師要起指導作用，不應包辦代替，也不能放任不管，要不斷幫助學生自己糾正出現的錯誤，一步一步向結論探索。有時可以讓學生碰碰釘子，從正反兩方面鍛煉才干。在實驗成功的基礎上，再組織學生匯報討論。交流成果，使多數學生受到教益，成功者也得到鼓舞，這樣就能充分發揮設計性實驗的作用。

2.3.4 重視課外小制作。學生課外實驗（包括小制作）主要是以擴展知識面，發展創造力為主要目的，以第二課堂的形式和獨立活動為特點，因而，對于課外實驗的要求。就應該突出科學與生活的聯系，發揮學生的獨創性，并注重加強誘導，提高學生的興趣，由易到難，逐步提高。

教師提供他們所需要的實驗藥品和儀器，來驗證他們的實驗方案以及結果是否具有科學性，若出現誤差，討論分析方案中出現誤差的可能性，然后再討論提出改進方案。

3. 實踐（驗證反饋） 通過問題的提出和艱苦的探究，學會對信息獲取、分析、判斷、選擇，并重視解決實驗問題的積極的學習方式，然后讓學生自己動手實驗來驗證，通過探究性實驗，把學生被動的接受轉化為主動探索，促進了學生動手實驗、動眼觀察、動腦思維、動口表達，使學生的學習過程成為發現認識過程，知識學得扎實、好學、靈敏、堅毅等優秀品質；而且學生在認知的同時學會了學習方法；邏輯思維和探究思維得到強化，創造能力得到發展，主動性學習得到增強。

4. 遷移 通過探究、實驗得出了正確的結論，這只是我們目標的一部分，其更深的意義還在于探究問題和實驗得到的思路和方法，這些思路和方法一般可用類比、類推解決知識中不同類型的問題和不同類型知識中的同類問題。因此，在討論實驗成果的同時，有必要聯系討論的內容及思路和方法，作進一步的引申和擴展。這有利于學生產生濃厚的興趣，并能將自己的研究活動推向更深的層次、更廣的領域。

總之，探究性實驗是探究式學習的重要環節，探究式學習是一種嶄新的學習方式，是新時期教育改革的目標，體現了時代的飛速發展對創新人才的需求，是全面培養學生綜合運用所學知識的能力，語言文字表達能力及團結協作能力的重要環節，有利于培養學生獨立思考的習慣，激發學生的創造潛能，培養學生的創新能力和科學態度，為以后的科學研究奠定理性化的過程基礎，同時增強社會責任心和使命感。

收稿日期：2009-01-01