如何做好物理探究性實驗

丁燦明

摘要：本文從實驗的類型、師生角色、實驗具體操作及實驗的研究方法等方面，闡述如何通過物理探究性實驗的教學，來激發、培養學生的學習興趣，培養學生實踐能力、科學探究能力、自主學習能力和創新能力，真正發揮探究性實驗的作用。

關鍵詞：實驗探究；科學探究能力；自主探究能力；創新能力

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2016）05-0228-02

探究性實驗，是指實驗者在不知曉實驗結果的前提下，通過自己的實驗、探索、分析、研究得出結論，從而形成科學概念的一種研究方法和認知活動。[1]《普通高中物理課程標準》明確要求學生學習科學探究的方法，[2]因此，物理教師在教學過程中應非常重視物理探究性實驗的教學，通過實驗探究，培養學生的科學探究能力、自主學習能力和創新能力。

1.巧用資源，實地探究，培養科學探究能力

物理學作為一門自然科學，與我們的生活密切相關，往往身邊的東西就可以作為我們實驗探究的器材。物理教師要善于利用身邊的器材資源，變演示實驗為探究實驗，給學生提供更多的發展空間，培養學生的科學探究能力。

演示實驗教學的基本流程是教師演示實驗過程，展示物理現象，呈現物理規律，引導學生觀察實驗現象，進行思考、分析，從而得出實驗結論。演示實驗一般不需要每個學生都動手實踐，如果能將演示實驗變成探究性實驗，就可以給每個學生動手的機會，不僅可以提高學生的學習積極性，更能培養他們的動手實踐能力。比如，在演示液體的表面張力的實驗前，我讓學生在課前分組自己動手去做實驗，任務有兩個：第一個，收集生活中有哪些現象體現或利用了液體的表面張力并盡可能動手實踐；第二個，簡單探究液體的表面張力大小與哪些因素有關。對于第一個任務學生可以很輕松地完成，但對于第二個任務就沒那么容易完成了。因為教材里介紹了漂浮在水面上的硬幣、肥皂膜收縮使棉線圈張緊為圓形等，因此，我提示學生可以從這兩個實驗入手，先猜想液體的表面張力可能與哪些因素有關，再設計實驗，然后動手，得出結論，最后查資料，找出自己的不足之處。結果，大多數學生很容易就發現液體的表面張力大小與液體的濃度及液體的種類有關，但有的學生認為液體濃度越高，表面張力越大，有的學生認為并非如此。最后查資料發現，液體表面張力只在濃度約為1.5%時最大，并非越濃表面張力越大；另外，液體表面張力也會隨溫度的升高而減小。這雖然只是一個很小、很簡單的實驗，但對于培養學生的實驗探究能力，激發、培養學生的學習興趣卻起到了不可估量的作用。

2.改變角色，自主探究，培養自主學習能力

著名教育家蘇霍姆林斯基指出："在人的心靈深處都有一種根深蒂固的需要，就是希望自己是一個發現者、研究者、探索者。"我們的學生當然也毫不另外地想要成為課堂的主人。

實驗探究過程中更要改變教師的角色，不再以教師為主體，而是以學生為主體，把物理實驗探究、學習的自主權利和方法交給學生，讓學生變"客人"為"主人"，培養學生自主學習能力。教師在實驗教學過程中再也不能只是吩咐、指揮、命令。動輒就講"必須什么什么"、"應該什么什么"、"第一步怎樣、第二步怎樣……等等"。教師應該成為學生開展物理實驗探究的引路人和協助者，可以將整個實驗探究的過程完全交給學生。

例如：在"測定金屬絲的電阻率"實驗教學中，本人是這樣進行實驗的：

課前，先讓學生每四人一組自由組合，自主預習；預習過程中要求明確實驗目的及實驗原理（包括電路圖的設計，安培表該用內接法還是外接法，滑動變阻器該用限流式還是分壓式），用到哪些器材及器材的正確使用（特別是螺旋測微計的使用及如何正確讀數），明確實驗的具體操作步驟及注意事項，并且設計并撰寫實驗報告。課堂上，學生按事先的分工進入實驗室進行自主探究，記錄相關數據、填寫實驗報告，并對每組的實驗報告進行評價，評選出優秀者若干。課后，每組經過討論寫一篇實驗心得體會，并在全班交流。在整個探究過程中，學生都非常積極，特別是平時物理成績很不好的同學，都爭相要表現自己，對于培養學生的學習興趣、合作精神及動手能力都非常有好處。那么，教師在整個教學過程中需要起到哪些作用呢？首先，在課前的學生預習階段，對于學生的疑問（如電路圖的設計，安培表該用內接法還是外接法，滑動變阻器該用限流式還是分壓式，螺旋測微計的使用及如何正確讀數等）可以做出適當的引導，以免學生按照錯誤的實驗設計去操作實驗。其次，在課堂上的學生實驗階段，教師應仔細觀察學生實驗過程中的一舉一動，對于學生在實驗過程中發生的錯誤及時予以正確引導與糾正；在實驗分析階段，對于學生填寫的實驗報告要予以檢查，看實驗數據的記錄及得出的結論是否合理。最后，在實驗結束后，要及時做出評價。對于表現優秀的同學要及時予以表揚，特別是對于那些平時成績及表現不好的同學，如果實驗中表現好，要重點予以表揚，激發他學習物理的興趣，在今后的學習中，他很有可能會給你意外的驚喜。在這個探究的過程中，教師充當的主要是引導者的作用，把物理實驗探究、學習的自主權利和方法交給學生，讓學生能夠充分地展示自己，培養學生的自主學習能力及實驗探究能力。

3.放飛思想，多樣探究，培養創新思維能力

每個學生的成長環境、思維方式都是不完全相同的，多樣化的開放式教學法不拘泥于單一的思維模式，有利于培養學生的創新思維及創新能力，本人認為可以從以下幾個方面入手：

首先，實現物理實驗設計、實驗器材選擇的多樣化。

在進行實驗探究時，為學生準備可供選擇的器材應注意多樣化，引導學生采用不同的實驗設計、實驗器材達到同樣的實驗目的。比如，在做"探究恒力做功與物體動能變化的關系"實驗時，可以采用如下圖所示四種實驗設計。

在這些不同的實驗設計中，采用的實驗器材也有所不同，但殊途同歸，都能達到同樣的實驗目的。而真正受益的是學生，他們在經歷了不同的實驗探究之后，不但掌握了知識，開闊了思維，更重要的是探究能力、創新能力更強了。

其次，實現物理實驗結果的多樣化。

在進行物理實驗探究時，有時同樣的實驗器材、實驗設計，卻可以得到多種實驗結果。比如，在"測定金屬的電阻率"的實驗中，除了可以測定某電壓下（即某溫度下）某金屬的電阻率，還可以研究金屬的電阻率與溫度的變化的關系。只要引導學生在不改變金屬絲的情況下，記下幾組不同的電壓與對應的電流值，列表畫出U-I圖線，就可以看出金屬的電阻率會隨溫度（電壓）的升高而增大。如果課堂時間有限，也可以引導不同組的學生采用完全相同的電阻絲，但測定不同溫度（電壓）下的電阻率，讓學生對比分析，同樣可以探究金屬的電阻率會隨溫度（電壓）的升高而增大的關系。這樣，既節省了課堂時間、拓展了實驗，又提高了課堂效率，達到了事半功倍的效果。

再次，實現研究方法的多樣化。

中學物理實驗教學的最終目的是培養學生的科學探究能力及科學素養，為社會的發展培養高科技后備人才。在實驗課堂教學中采用多種研究方法是必不可少的。只有通過不同科學研究方法的應用，才能讓學生在實踐中體會科學研究的快樂，掌握科學研究的一般方法及流程，增強學生運用科學研究方法的意識和能力。在平時的教學中，作為一名物理教師要充分利用實驗的優勢，讓學生通過科學探究的過程，潛移默化地形成科學的思維模式，這對培養學生創新素質具有重要意義。中學物理研究的方法有很多，運用最多的是以下幾種：控制變量法、理想化法、類比法、 轉換法、歸納法、圖像法、等效替代法。在一次探究實驗當中，通常要同時采用多種研究方法。例如，在"驗證牛頓第二定律"的實驗中，就要用到控制變量法、圖像法、理想化法和轉換法；對于以上這些研究方法，應該在教學過程中對學生有意識地進行培養和訓練，讓他們將科學探究形成一種習慣，受益終生。

總之，作為一名物理教師，應當高度重視物理探究實驗的教學，充分利用每一次實驗探究的機會，通過探究性實驗的教學培養學生的科學探究能力、自主探究能力和創新能力；傳授給學生科學研究的方法，培養學生的科學素養；以物理探究性實驗為基石，鋪就學生能力成長的大道，為學生的終身學習打下良好的基礎。

參考文獻：

[1]張大均.教育心理學，北京：人民教育出版社，2003，123

[2]張大昌.普通高中物理課程標準， 人民教育出版社，2003， 1-12