淺談初中物理探究性實驗教學

柯進福

在新一輪初中物理課程改革中，強調了探究性實驗教學的重要地位。新的課程標準在科學探究上突出“提出問題；猜想與假設；制訂計劃與設計實驗；進行實驗與收集證據；分析與論證；評估；交流與合作”的理論內容。物理探究性實驗是指：教師對知識不直接給出結論而是通過創設情景，啟發、引導學生思考，提出問題，再讓學生利用已有的知識和生活體驗自主地去進行物理實驗探究，通過小組合作討論研究，最終得出結論，獲取知識。

一、物理探究性實驗教學的實施

（一）創設情景，形成任務驅動

情景引入，顧名思義是在探究活動的初始，設置與教學內容相關的引入手段。其最主要作用在于激發學生的學習興趣，通過情景產生好奇心，充分利用青少年好動心理特征的正面效應，用趣味啟發學習興趣，進而轉化成學生積極求知的驅動力，這是學好物理的重要環節。在新課程實施的課堂中，物理探究性實驗的第一個環節是“提出問題”。不少教師按部就班，讓學生就某個問題展開“猜想與假設”，由于學生對問題缺乏初步的認識，也缺乏教師的適當引導，猜想與假設就成了胡猜亂想。不少學生的猜想與老師的教學設想毫無關聯，最后為了完成教學任務，原來學生對問題提出的猜想被束之一閣，而教師根據教學內容，代替學生提出猜想。利用情景引入，不但具備提高學生學習興趣的功能，還應具備另一重要的功能：讓學生在趣味的、未知原因的情景中，激發學生的求知欲望，驅動學生提出要探究的問題，并且根據所提供的情景，對問題形成猜想與假設。這兩點正是課程標準中對科學探究的要求。

案例一：《壓強》的活動情景引入

在《壓強》一節的引入中，教師請一位男生和一個女生幫老師釘木板，老師提問：“誰會釘得快一點？”學生笑話老師“無知”。結果相同時間內，女生釘好了，但男生失敗了。當想象與實際形成巨大反差時，最容易使人產生強烈的求知欲望。男生回座位時丟下一句話“不公平”，老師及時抓住這句話，提問“男生說‘不公平，除了男生比女生力氣大不公平之外，其他同學想一想還有什么可能不公平？”引導學生進行猜想。

師：“起初大家認為男同學會毫無疑問地勝出這個比賽，主要原因是基于什么考慮？”

生：“男生力氣大！”

師：“也就是說，壓力的作用效果，從大家常識來看是與什么有關系？”

生：“力的大小。”

最后老師在實物投影儀上展示兩個同學所用的釘。老師提問：“男生說‘不公平，是因為他用了哪口釘？”引發學生對鐵釘的觀察。師因勢利導“壓力的作用效果，除了普遍認為與壓力大小有關系之外，還可能跟什么因素有關系呢？”通過問題引導和實驗觀察，學生提出“影響壓力作用效果可能與受力面積的大小有關”。

（二）根據學生實際，通過有效提問引領學生思考

課堂提問的方式引發我們兩個思考。

思考一：“滿堂灌”變為“滿堂問”，學生的回答不少是“是”“不是”“對”“錯”等，缺乏主觀思考，進行解釋的回答。而這樣“滿堂問”課堂中所設的提問往往是泛泛而問，教師的問題不能引發學生深層次的思考。

思考二：老師對新課程的課堂提出一個研討問題：“當學生導而不發的時候，怎么辦？”學生導而不發有多方面原因。而其中之一：所提的問題脫離了學生的基礎、實際能力，因而導致學生對老師的問題“導而不能發”。

因此在實際教學中，我們應當根據學生的實際和基礎，以有效提問，引領學生進行科學探究。

案例二：探究“磁場對通電導線的作用”

在《電動機》一節書中，教師對“磁場對通電導線的作用”演示實驗的處理如下：教師在演示圖3實驗后，得出磁場對通電導體有力的作用。為了進一步探究磁場對通電導體作用的其他特點，師：“要使通電導體的運動方向剛好相反，可以通過什么來實現？”上臺的第一位學生操作是把導線與電源的正負極互換。

師：“你是根據什么，想到改變電源正負極與導線連接的呢？”生：“在奧斯特實驗證明，磁場的方向與電流方向有關。那我就想通電導體的受力方向是否會與電流方向也有關？”教師再次提問“還有什么其他操作也能夠改變通電導體的運動方向？”第二位學生把磁鐵的南北極上下倒置。

這個內容的通常教法是：教師通過改變磁體南北極和改變導線與電源正負極的接線，讓學生觀察實驗現象總結結論。這種做法關注了學生實驗觀察能力與總結能力，但學生主體行為展開不足，就這種教法而言，不能達到培養學生動腦動手能力的目標。在這個教學環節的處理上，教師沒有直接做演示實驗，而是在學生能力范圍內提出有效問題，啟發學生思維，引領學生進行有實質意義的探究，從而在探究的基礎上得出結論。要讓學生能主動參與到探究實驗中，教師必須對課堂中提出的有效問題加以研究。

（三）適度開放，讓學生自主實驗

探究性實驗的目標在于：發展學生的能力；培養學生的問題意識和創新精神等。基于上述目標，結合初中學生認知的成長歷程，初中物理探究性實驗不能由老師全盤決定，也不能完全放任自由，而應該在適度開放中由學生自主實驗。實驗過程中，學生在一定的范圍內，自選探究方向，自定實驗方案，教師不過分干預，不同能力的小組獲得的結論因能力而異。教師只是在最后的評估與交流中引導學生得出相應的結論。開放性與自主性是實現探究性實驗目標所必需的，只有這樣才能有效提高學生的探究能力和創新精神。

案例三：探究影響物體所受浮力大小的因素

教師讓學生親身體驗，利用日常所見的活動作引入，把空瓶壓在水里越深，手受到的力越大，讓學生通過物體受浮力越來越大的過程，引導學生猜想浮力大小與深度有關。在感受浮力增大的同時引導學生觀察排開的水越來越多，引導學生猜想浮力大小與排開的水之間存在關系。教師在引導學生探究出浮力等于排開液體的重力后，一回頭，再根據猜想引導學生探究浮力與深度的關系。師：在猜想浮力大小與什么有關時，我們還猜想到浮力的大小與深度可能有關，請自己做實驗進行探究檢驗，探究深度對浮力的影響。學生做實驗——在把物體逐漸浸入水的過程中，學生發現彈簧測力計的示數逐漸減少，發表結論：深度越深，物體所受浮力越大。但另一組同學反對，在他們探究浮力與排開液體重力關系時，發現物體在不同深度，但浮力不變（兩組學生并沒有注意物體是否浸沒的條件）。教師用開放態度引導“兩組同學不同的意見，誰對誰錯？請注意物體在液體中的不同位置去看待兩個結論。”在教師的引導下，學生發現分別在不完全浸沒與完全浸沒的條件下，兩個結論都對。探究性學習的重點是培養學生的問題意識和創新精神。問題意識即一種懷疑精神，一種探索意識，它是創造的起點，沒有問題意識就沒有創新精神。許多有重大意義的問題在開始時都是不為人們所理解，因而被誤認為沒有意義的。要養成問題意識，就需要養成問為什么的習慣，同時養成尊重他人提出問題的習慣，教師應該以身作則。特別對正在成長過程中的中小學生來說，他們的問題意識和創新精神需要成年人的呵護和鼓勵，才不至于被扼殺。

（四）創造性地設計探究性實驗

案例四：利用“探究凸透鏡成像”的整套實驗裝置，再加一個凸透鏡和一個凹透鏡，讓學生探究“近視眼的矯正用什么透鏡”。

教師將物體放在凸透鏡較近處，但仍能在光屏上得出一個倒立縮小的實像，比看近處的物體能看得清晰 。

解釋近視的眼睛晶狀體太厚，睫狀體不能有效調節厚薄。因此看遠處的物體很模糊。

教師引導“近視眼要看清物體，就要佩戴眼鏡，我們帶的眼鏡是凸透鏡還是凹透鏡？”引導學生利用另外的兩個小凸透鏡和凹透鏡，探究近視眼應該佩戴什么眼鏡？教師創造性地引導學生對問題進行探究性實驗。根據初中學生的實際，學生的能力較難實現如何設計探究性實驗。因此適宜教師利用情景（演示實驗等）作引導，而留下問題的關鍵讓學生進行探究。在進行分組探究感應電流的實驗中，由于不少同學都經歷改裝的過程，熟悉器材，因此對實驗探究有很大的幫助。是自己做的，已經很熟悉了，所以實驗時很興奮，很專心，當然也就很快得出結論。

到后來，還有一些學生經常問“老師，有沒有電表要拆的，有就叫我去幫忙。”從探究性實驗案例中，探究性實驗從課外回歸到課堂，我們可以看到的不是“要我學”，而是“我要學”的學生。從經驗中，我們可以看到物理探究性實驗能提高學生學習物理的興趣，能培養學生素質；也能提高我們老師關心的學生學業成績。

（五）滿足需求，延伸課外探究

學生在日常生活和實驗探究過程中會有很多不同的問題，也有很多新想法，老師課堂上無法一一解決；由于課時限制、課程標準或教學設備限制，有很多學生感興趣的知識、超出初中課標要求的知識（有的甚至到高中才會涉到），我們老師都無法滿足學生的需要；部分學生對物理現象、規律有著很大的興趣，在一般的課堂教學中，無法得到一一滿足。因此把探究性實驗延伸到課外，引導學生進行課外探究將有利于滿足不同學生的要求，開拓各個層次的學生的實踐技能。

內容安排可結合實驗冊中的小制作（如發電機、電動機）、小實驗（如水瓶琴奏樂），結合我們生活的物理活動（如測量自己登樓功率、測量學校到自己家庭的距離、測量家庭用電器的電功率）、教材中的“想想做做”（如判斷未知磁體的極性；測量電池組電壓；導體電阻與長度的關系等）、各種練習冊中出現的探究題（如找一根鐵絲讓它溫度升高、內能增大，看誰的辦法多？），教師不定期提供探究素材和趣味物理資料引導學生進行探究活動，科技節設置具有競賽性質的制作（如紙火箭、水火箭、雞蛋撞地球、飛行時間最長的紙飛機）等等。根據不同學生的實際，讓學生進行課外探究活動的同時，寫出探究報告。

二、探究性實驗教學過程中應注意的問題

實施探究性實驗教學的策略：根據不同的教學情景，恰當地選擇相應的探究性實驗。具體應結合教學實際，促使學生在實驗過程中，動眼、動腦、動手、動口，并使之掌握科學的實驗方法，形成良好的實驗習慣。為此應注意下列問題：

（一）根據新課標對能力與技能的要求，安排探究性實驗的教學內容

例如，課標中要求學生通過學習，會使用天平、溫度計、電流表等基本物理實驗儀器。學生在探究物質密度、探究物體熔化、沸騰等實驗中，對學生使用這些儀器技能方面已有相當高的要求。那么可以在之前介紹儀器使用的課堂上，變儀器演示轉變為分組探究實驗，努力增加學生對這些儀器的使用頻率，讓學生在探究儀器的過程中，提高儀器使用的技能。

（二）將課本上的小實驗和一些實驗習題改為分組或演示實驗

例如用紙盒可以將水燒開的小實驗可設為課堂演示實驗，反復彎折鐵絲后彎折處會發燙等實驗習題設為分組實驗等等。

總之，注重學生科學探究過程，根據不同的教學需要，實施課堂探究性實驗教學的不同策略，會對新課標下初中物理課堂的教學能產生積極良好的效果，使物理教學過程成為學生愉悅的情感體驗過程，讓學生感悟到實際生活中的物理的奇妙和規律，從而激發學生勇于探索科學知識的最大潛能，真正實現從生活走向物理，從物理走向社會。

【參考文獻】

［1］李新鄉，張德啟．物理教學論[M].科學教育出版社，2005.

［2］許國梁.中學物理教學法[M].北京：高等教育出版社，1993.