如何通過物理實驗教學提高初中學生探究能力

　　摘 要： 新物理課程標準指出：注重科學探究，提倡學習方式多樣，重視培養學生的動手能力。本文作者通過平時的實踐探索，提出“做中學、學中做”的理念：“做中學”的核心就是讓孩子們充分體驗科學探究，科學發現的過程；“學中做”的核心就是讓孩子們充分利用科學知識解決問題，將科學素養進一步提升。
　　關鍵詞： 物理實驗 初中學生 探究能力
　　
　　在物理教學中，物理實驗作為物理教學的基本手段，有其特殊的教學功能：不僅能夠為學生提供學習的感性材料，驗證物理定律，而且能夠提供科學的思維方法，加深對基本知識的認識，激發學生的求知欲，培養學生的探索能力。
　　經過幾年的實踐探索，我總結了比較優化的初中物理實驗教學框架，下面將結合實例從以下幾方面作介紹。
　　一、通過實驗導入課堂，激發學生的探究興趣
　　“實驗導入”的主要任務是在學習者和新的學習課題之間創設理想的誘發情境，激發學生學習興趣和愿望，明確學習目的，動員必要的已有經驗和認識，運用恰當的學習方法。實驗導入的方法有很多，如：
　　1.驚奇現象導入法。這是一種相當普遍的實驗導入方法。利用學生意想不到的奇特現象，喚起學生的注意，引起學生思考，從而使學生產生強烈的求知欲望而導入新課。
　　例如：大氣壓強——易拉罐壓癟實驗導入
　　在一易拉罐內裝入少許水，用鐵絲圈箍緊易拉罐口，將其放在酒精燈上加熱，待灌口冒氣時，迅速將易拉罐倒扣入裝有冷水的水槽中，立刻會聽到一聲巨響。看到易拉罐癟得非常厲害，學生驚訝不已。從而激發了學生強烈的學習興趣。
　　2.配合故事導入法。在物理學的發展過程中，充滿著許許多多妙趣橫生的故事和傳說，如果在課堂教學中選用一些故事片斷，并做一些模擬演示，就會創設出非常活躍的學習情境。
　　3.解決實際問題和實驗競賽導入法。創設一種解決實際問題的情境或者以雙方競賽來解決某一實際問題的形式導入新課，往往也能產生很好的效果。
　　例如：簡單機械——撬木板導入
　　在講新課以前，請同學們幫老師完成一件工作。誰能僅用自己的雙手把釘在一起的兩塊木板扳開？（同學們紛紛舉手，爭先恐后地要求上臺。）（請一個力氣大的同學上臺，但怎么也扳不開。）看來僅憑我們的氣力是難以完成這一工作的。類似這樣的工作很多，好在人類可以利用自己的智慧，創造出一定的工具來解決這些難題。誰能利用一把大的螺絲起子把這兩木塊分開？（請一位小的女同學上臺，輕而易舉地把木板撬開了。）這個同學使用的是一種最簡單的機械，它有什么特點？為什么能輕而易舉地把木板分開？它有哪些應用？這就是下面我們要討論的內容。
　　一般來說，優秀的課堂實驗導入方案應做到以下幾點：
　　（1）創設情境和諧，能引起學生的注意和興趣；
　　（2）課題意識明確，能激發學生的學習欲望；
　　（3）銜接自然，能調動學生知識、方法上的準備。
　　二、設計實驗，提高學生自主探究的能力
　　學生對自然界的事物懷有好奇心，對還不懂的現象總喜歡問幾個為什么。教師應該愛護學生的這種精神，可以和學生一起設計實驗，組織他們觀察現象，引導他們積極思考。
　　例如：“探究通電螺線管外部磁場”的教學，由于學生對螺線管比較陌生，課前可先留給學生一個思考題：用一根繩子代替導線，將其順次繞在一只圓筒上（如用筒狀保鮮膜等），可以有幾種繞法呢？學生通過動手實踐，得出兩種繞法的結論。
　　在此基礎上，將學生帶到實驗室，根據前面所學“通電直導線周圍存在磁場”的知識，用電源、螺線管、小磁針等實驗器材設計一個探究通電螺線管外部磁場分布的實驗方案。讓學生自己動手繞線并連接線路，觀察實驗現象，并做好記錄。學生從中得出通電螺線管外部磁場分布與條形磁體相似的結論。
　　然后，引導學生思考影響通電螺線管外部磁場方向的因素有哪些。再做實驗，學生邊觀察，邊思考，邊發現問題，邊解決問題，并根據實驗記錄加以分析、歸納和總結。最后，歸納得出通電螺線管外部磁場方向和電流方向有關，而改變電流方向的方法有：改變電池兩極和改變螺線管繞法兩種。在得出實驗結論的基礎上，由教師介紹安培定則，通過啟發誘導，使大部分學生都能熟練掌握和運用安培定則來解決通電螺線管的相關問題。
　　三、通過多種途徑，培養學生探究方法的多元化
　　物理實驗教學常用的有實驗歸納法和實驗驗證法。在教學中，應有意識地安排這兩種方法加強訓練。
　　例如：在總電阻教學中，就可進行這兩種方法的訓練。
　　1.應用實驗歸納法探索電阻串聯。首先，教師要求學生根據歐姆定律設計一個電路，測定各個電阻的阻值，以及電路中的總電阻值。然后由學生進行實驗，并從實驗中歸納出R＝R＋R的結論。接著，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。這樣，在獲得關于串聯總電阻與各部分電阻關系的知識的同時，學生學習到了自己設計電路、總結規律、從理論上論證的初步方法，即實驗歸納法。
　　2.應用實驗驗證法探索電阻并聯。在并聯電路的探索中，先由教師從理論上推導出1/R＝1/R＋1/R，接著由學生自己設計電路操作實驗，然后驗證這一關系。最后，由教師進行總結，聯系電阻與導體截面積的關系對并聯作出解釋。這樣，在獲得關于并聯電阻知識的同時，學生還學習了實驗驗證法。
　　四、巧用突發實驗，加強學生有問必究的探究精神
　　在課堂上，有時候會出現一些自己在課前并沒有想到的實驗現象，而恰好學生卻非常感興趣，如果條件許可，完全可以巧用這些“突發事件”，出奇制勝。
　　例如：在利用燈泡、凸透鏡和投影儀屏幕做“探究凸透鏡成像特點”的演示實驗時，教師偶然移動了一下燈泡，突然有學生舉起手來提出問題：燈絲的像移動的方向似乎和燈泡移動方向相反。其他同學也紛紛表示出對這個現象很感興趣，便再次向左右、上下移動燈泡，觀察像的移動方向；又只移動凸透鏡，也讓學生觀察像的移動方向。結合作圖，和學生們共同總結出凸透鏡成像的又一特點。并向他們提出問題，如果像在光屏的左上方，該怎樣移動物體或者凸透鏡才能使像呈在光屏中央呢？
　　在討論聲中，學生的思維在拓展，能力在不知不覺中得以提高。
　　五、學以致用，讓學生從課堂實驗走向生活探究
　　實驗教學能否達到最優目的，系統各部分能否協調運轉，關鍵的問題是看我們在課堂教學中能否引起學生較大的興趣。如果學生對實驗感到乏味，那是難以達到目的的。而許多與生活實際很貼近的物理實驗，往往更能使學生感興趣。正如課標基本理念中的“從生活走向物理，從物理走向社會”，物理教學的最根本目的并不只是“做好題、考好試”，更重要的應該是將學到的知識應用到生活中去。
　　例如：在探究“杠桿的平衡條件”時，以桿秤為例，讓學生分析出“小小秤砣壓千斤”的道理，并可進一步提出這樣一個常見的問題：有的不法商販“扣秤”通常采用哪些手段？利用了什么原理？接著引導學生列出“杠桿平衡條件”表達式，畫出桿秤杠桿示意圖。通過這個例子，學生對“杠桿平衡的條件”會有更深的理解，從而運用自如。學習了“家庭電路和家庭用電”這章內容后，安排指導學生在家中觀察電路，利用家用電筆辨別火線和零線，學習燈頭線接法，了解保險絲的作用并會選用。
　　通過這樣的方式，讓學生從課堂實驗走向生活實驗和應用，既增強了觀察身邊現象的意識，又提高了自主探究的意識，從而使探究式教學得到了升華。
　　在這幾年的教學實踐中，我們不斷更新教育理念和教學方法。在教學和課題研究中，我發現新課程改革與“做中學、學中做”的理念是如此一致：“做中學”的核心就是讓孩子們充分體驗科學探究、科學發現的過程；“學中做”的核心就是讓孩子們充分利用科學知識解決問題，進一步提升科學素養；而在新物理課程標準中，指出注重科學探究，提倡學習方式多樣。它們都倡導科學探究，重視培養學生的動手能力。
　　總之，通過物理實驗，不但要達到教材對每一個實驗提出的實驗目的，進行常規的驗證性的實驗教育；更重要的是要培養學生主動研究的探索精神和創造性地發現、思考和解決新的實際問題的能力。只有作為主導的教師在整個物理教學過程中把實驗和理論有機統一起來，同步進行，實現教學的優化，才能收到事半功倍的效果。