發揮探究實驗的功能，培養學生的探究能力

吳龍金

《全日制義務教育物理課程標準》指出：“科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方式之一。”將科學探究列入內容標準，旨在將學習重心從過于強調知識的傳承和積累向知識的探究過程轉化，從學生被動接受知識向主動獲取知識轉化，從而培養學生的科學探究能力、實事求是的科學態度和敢于創新的探索精神。

一、傳統實驗教學中存在的問題

1.實驗的研究性較弱，僅停留在能做好實驗的層次上。

2.實驗量小，難度不大；與生活與生產實際的結合不夠。

3.實驗內容的范圍較窄，僅以物理實驗為主，第二課堂、實驗室實驗等內容很少。

4.實驗的學術化傾向較重。教學中突出了“教”，忽視了“學”，凸顯了以本為“本”，忽視了以“人”為本。

綜上，傳統實驗教學不利于培養興趣、獲取知識，對培養學生的科學探究能力是有限的。進行探究性實驗教學，對培養學生的探究能力有重要的意義。

二、培養學生探究能力的意義

1.可以激發學生的學習興趣，提高學生的科學素質，掌握科學探究的方法，增強學生的口頭表達能力和初步的信息交流能力。

2.有利于學生手腦并用，把學生的興趣、知識、能力等各種心理因素融為一體，主動建構知識和能力，在探究中享受學習樂趣。

3.有利于提高全體學生的科學素養，完成新一輪課改的任務，實現人本化教育。

4.有利于培養具有較高科學素質的未來社會的公民和未來的物理學家。

三、發揮探究實驗的功能，培養學生的探究能力

1.在實際的探究實驗中，培養學生自發、主動發現、提出科學問題的能力。

教師創設一定的情境，使學生通過觀察、感知、體驗后發現問題；或者創設一定的任務，在完成任務過程中，點燃智慧的火花，產生探究問題。從日常生活、自然現象或實驗現象的觀察中發現與物理學有關的問題。例1.某學生在河邊玩耍，看見兩女士在河邊散步，一位穿高跟鞋，另一位穿平跟鞋，盡管她們的體重看起來相同，但她們留在河邊濕地上的腳印深淺有明顯的差異。高跟鞋后跟的印痕窄而深，平跟鞋的則寬而淺。學生提出：“為什么高跟鞋鞋跟對濕地的壓痕會比平跟鞋深？”這種把觀察到的現象直接問題化的表述方式只是一種較低層次的方式，這是因為：第一，它把現象轉化為問題時，在行為上比較簡單，只要把現象的描述加一個問號便可以了。第二，它沒有把對上述現象的認識轉化為一個科學問題，因而缺乏明確的探究方向，給形成探究假設和制訂研究方案帶來了一定的困難。要把發現的現象演變為一個科學問題，需要對現象作進一步的思維加工。例如以上例1中，高跟鞋和平跟鞋對地面作用的不同特點是力的作用面積不同，造成地面的破壞效果不同；這一科學問題，還可以發展為“力對物體的破壞作用和什么因素有關”這一探究問題，通過探究便有可能形成壓強的概念。

學生提出問題能力的發展應該是逐步的，在獲得新的發現之后，學生首先應該能夠提問自己的發現。在此基礎上，教師可以根據學生的認知情況適當地加以指導，幫助學生形成一個與物理學有關的科學問題，并用口頭或書面表述。學生經過一定案例的積累，并隨著物理知識的豐富，逐步提高提出探究問題的能力。

2.在實際的探究實驗中，培養制訂計劃與設計實驗的能力。

制訂計劃與設計實驗是科學探究過程中重要的環節，但多數情況下，為了使科學探究進行下去，教科書需要介紹探究的方法，因此在課堂教學中，這個環節學生較少有鍛煉的機會，讓學生經歷制訂計劃與設計實驗的過程顯得特別必要。設計實驗是一個創造過程，是探究中很重要的一個環節，直接影響到探究結果。我們的做法是，先放手讓學生大膽設計，小組之間、組與組之間討論方案的可行性，哪組設計的方案好，對確實設計有困難的教師加以積極引導。例如設計“影響電磁鐵的磁性強弱的因素”實驗方案時，通過推理得出電磁鐵的線圈匝數越多，通過的電流越大，電磁鐵的磁性將越強的假設之后，通過邏輯思維，很容易分析出實驗需解決的問題有三個：怎樣測量磁性強弱，怎樣改變和測量電流，怎樣改變線圈匝數。這時就可以發動學生討論解決這些問題的方法，如：

“1.怎樣測量電磁鐵磁性的強弱？

學生A：看它能吸起多少根大頭針或小鐵釘。

學生B：看它能吸起多少鐵屑（用天平稱）。

學生C：看它對某一鐵塊的吸引力（用彈簧測力計把被電磁鐵吸住的鐵塊拉開時彈簧計的讀數）有多大。

2.怎樣改變和測量通過電磁鐵線圈的電流？

學生D：用滑動變阻器改變線圈中的電流，用電流表測量電流的大小。

學生E：用增減電池改變線圈中的電流，用串聯小燈泡的亮度比較電流的大小。

3.怎樣改變電磁鐵線圈的匝數？

學生F：使用中間有抽頭、能改變線圈匝數的現成電磁鐵產品。

學生G：臨時制作電磁鐵線圈，邊實驗、邊繞制。”

兼顧考慮實驗是否精確、器材是否普及、操作是否簡便等因素，發動學生對這些因素進行具體分析，根據不同學習條件，可采用C、D、F，或者用A、D、G和其他方法組成探究方案。在這個過程中，既注重全體學生的發展，又張揚學生的個性，通過討論，促進生生之間的情態和信息交流，相互啟發、促進，達到共同提高、培養能力的目的。

3.在實際的探究實驗中，培養學生進行實驗與收集數據的能力。

在進行實驗與收集數據時，如果由于實驗環境的影響、實驗條件的改變或者實驗者的疏忽，造成收集數據的失真或部分失真，將會對探究結果產生嚴重影響，甚至有可能得出與真正的科學結果完全相反的結論，致使探究者對這些錯誤結論信以為真。收集數據對科學探究的重要性是不言而喻的。

我根據學生的學習基礎、行為習慣、興趣愛好等方面的差異將班級學生分成若干小組，但不以學習成績為唯一標準，每組3～4人，組內角色分工明確，有負責統籌組織的組長，有負責發言的，有負責記錄的。組內角色輪流轉換，上一次你當組長，這一次你就負責記錄，依次類推，這樣使得組內學生取長補短，互相幫助，互相啟發，可以各抒己見、質疑，營造學生自主表達、共同學習的活動氛圍，使每個學生都得到機會均等的全面練習，又能充分體現分工與協作。實踐兩年，效果非常好，有的平時少言寡語，學習成績不好的學生提高都很大，只要一說探究，便非常興奮，表現出成功的喜悅。科學事實是檢驗科學結論的唯一標準，證據是進行科學分析的根據，如果不進行實驗，不收集科學數據，實驗探究便無法進行下去，就不可能形成探究問題的結論。

教師要保證學生有足夠的時間進行探究，在交流討論中各抒己見，互相幫助，共同提高，在充分暴露學生思維的過程中，鍛煉學生的表達能力、合作精神和團隊意識，培養學生的情感、意志。教師要最大限度地發揮學生的積極性和創造性，注意對學生的探究，及時恰如其分地啟發，因勢利導地調動探究過程。

4.在實際的探究實驗中，培養學生分析論證和評估能力。

在初中物理教學中，數據之間的關系通常表現為相等、之和、之差、乘積、比值等數學關系。教師要組織學生根據實驗現象、實驗數據或收集的事實進行分析論證，探討結論，使學生像科學家一樣自覺主動地分析問題、解決問題，指導學生不要帶著對實驗結果的預期影響對實驗數據的描述。啟發學生自己發現這些數據之間規律的過程，是一個發展學生創造性思維的過程。學生在完成某項工作或工作達到某一階段時，應該進行反思，檢查思想和具體措施，發現錯誤和疏漏，如探究結果是否和日常經驗和現象沖突？是否和探究者原有的知識相矛盾？在探究結果中各因素之間的關系是否符合邏輯？是否能自圓其說？等等。這是責任心的表現，也是科學探究中必不可少的環節。強化對探究過程和探究結果進行評估的意識，對發展學生的批判性思維具有積極的意義。

總之，探究式實驗教學是一個循序漸進的過程，在教學過程中充分考慮到學生的年齡特征和個體差異，充分體現“以人為本”的教育思想，培養學生的科學探究能力、實事求是的科學態度和敢于創新的探索精神，使他們更好地掌握物理基礎知識和基本技能。