如何設計和實施物理實驗探究過程

歐陽新秋

物理學是一門實驗科學，物理規律的建立是以實驗為基礎的，并受到實驗的檢驗.初中物理教科書中安排了大量的實驗探究，既符合初中學生的思維特點，也符合物理學科的基本要求.因此，開展實驗探究活動，對初中物理教學是非常必要的.如何設計和實施物理實驗探究過程呢？下面結合自己的教學實踐談些做法.

一、創設情境，提出問題

所有的探究都是從問題開始的.學生能在簡單層面上像科學家一樣去主動發現問題，并激發學生進行探究.在發現問題后還需對現象進行進一步思維加工，用清晰明確的語言或文字表達出來，把發現的現象演變為一個可進行研究的科學問題.

二、合理猜想，形成假設

猜想是進行科學探究的基本要素之一，在這一階段教師要引導學生了解背景知識，在此基礎上針對準備研究的課題，引導學生提出兩方面的猜想.一方面是猜想問題的成因，另一方面是猜想研究的結果可能是什么.猜想不可能一下就找到問題的癥結，有的正確，有的不正確，然后鼓勵學生大膽猜想，但不能瞎猜、亂猜，應該運用已有的經驗和知識對問題中的事實尋求可能解釋的過程.因此，猜想需要有一定的依據：一是自己的經驗，二是科學事實.在猜想過程中，教師要適當點撥，盡可能讓學生進行思維的發散，然后引導學生進行合理的分析、推理、比較、形成假設.這是科學研究的一個很重要環節，讓學生感受科學方法，同時也訓練了學生抽象能力.通過猜想與假設為制定探究計劃、設計試驗方案奠定必要的基礎.

三、制定計劃，設計實驗

這是整個探究過程中的重點.在這個過程中，制定計劃與設計實驗考慮較多的是從操作的角度把探究的猜想與假設具體化，程序化.盡可能讓每一個同學自己設計，讓他們得到一種科學探究的體驗，感受探索的艱難，之后再體驗成功的喜悅，充分體現“以學生發展為本”的教學理念.在制定計劃與設計實驗時，要考慮到實驗條件的限制，實驗測量的可操作性與變量的可控制性等問題.選擇器材時要根據研究內容分析各種器材的特點、對實驗研究的優勢和劣勢各在哪個方面，最后確定方案.設計的測量要有可操作性，在不容易做到時要進行測量量的轉化，可用測量其他量來代替.為能夠觀察到假設的變量與研究問題之間的關系是否存在，在設計實驗時必須采用控制變量法.即在研究一個量時必須保證其他量保持不變.在學生制定探究計劃之后，可以引導學生分析自己的計劃，并組織學生相互交流探究計劃，尋找計劃中的不足之處，并預料它在探究中所產生的不良后果，從而提高對制定計劃與設計實驗在科學探究中所起的作用認識.在學生交流實驗方案的基礎上教師可以進行評價、歸納、總結，對學生沒有注意到的關鍵性問題或有關安全性問題可以進行引導思考.

四、進行實驗，收集數據

在實驗方案確定之后，應放手讓學生進行實驗操作，收集證據.在此過程中教師要適當指導，并要注意收集學生實驗過程中的問題，同時關注學生實驗過程中操作是否規范、是否每一個同學都能積極參與進來.對于學生出現直接影響測量的問題要及時指導，以免學生重做實驗，浪費時間.由于學生的實驗技能參差不齊，常有個別小組做得比較慢，以致到了最后或是投機取巧，或是不了了之，要改變這種狀況，可以將小組做適當調整，將動手能力強的同學盡可能分散在不同組，同時確保每一個同學都積極參與.教師在探究活動中巡回輔導也是重要一環，針對慢一點學生多一些輔導和監督，并通過進行激勵性的評價，提高學生的信心和興趣，最終改變這種被動的局面，也可以采用重點步驟進行監控的辦法，即實驗中的某一項觀察或記錄需由學生向教師匯報，教師當場記錄，以確保重點內容觀察記錄的落實.另外，在實驗過程中也要注意是否存在不安全的隱患問題.

五、分析論證

學生在實驗中獲得感知，再對這些數據進行比較和概括，進行思維加工，得出初步的結論，并嘗試對實驗結論進行描述.得到結論后再與前面提出的假設進行對比.

六、交流討論，得到結論

在不同組的同學的交流過程中，可以相互完善結論.與傳統教學中總結不同的是：教師不是對自己做的演示實驗進行總結，而是在學生自我發展基礎上，通過梳理學生認知結構來歸納結論，使學生感到成功的喜悅.

七、評估

評估是對探究行為和獲得信息的可靠性、科學性從嚴密的角度重新審視的過程，是對探究反思的過程.評估能優化探究方案，并有可能引發出新的發現，導致新一輪探究過程的開展.同時可以在評估和改進方案過程中增長了知識，提高了機能，為今后對類似課題探究方案的優化奠定了好的基礎.評估過程有利于學生養成嚴謹科學態度，有利于發展學生的批判性思維.