在物理實驗教學中培養(yǎng)學生的探究能力

張燕

摘要：在物理教學中，通過學生參加物理實驗探究活動，引導他們發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，設(shè)計解決問題的方案，來提高學生的科學探究能力。本文從創(chuàng)設(shè)問題情境、設(shè)計實驗方案和總結(jié)探究結(jié)果三方面入手，探討了培養(yǎng)學生探究能力的方法。

關(guān)鍵詞：初中物理，實驗教學；探究能力；培養(yǎng)方法

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）04-089-1

一、設(shè)計實驗方案，培養(yǎng)大膽猜想和科學設(shè)計實驗能力

當學生在學習活動中發(fā)現(xiàn)并提出問題時，其重大的愿望就是能夠通過親手實驗來解決問題，是最能獲得滿足感的，收獲也是最大的，而實驗成功的前提當然是科學的實驗設(shè)計。如，在探究“影響電熱大小的因素中”，針對猜想“電流通過導體產(chǎn)生熱量與電流的大小、導體的電阻及通電時間有關(guān)”，同學們都知道可以采用控制變量法進行設(shè)計實驗來探究。小剛同學設(shè)計了如圖（a）所示的電路，他認為此圖可以完成探究電熱與電阻和時間的關(guān)系，并且為了能較好地反映實驗效果，在選擇電阻R1、R2時，應該使兩個電阻的阻值大小相差較大。小明設(shè)計了如圖（b）所示的電路，他認為此圖可以完成探究電熱與電流和時間的關(guān)系，圖中的滑動變阻器除了對電路有保護作用外，還可以調(diào)節(jié)電路中的電流大小。小惠同學認為她設(shè)計的電路（圖c）更新穎，具有創(chuàng)意，她認為此圖可以完成探究電熱與電阻、電流、時間的關(guān)系，當滑動變阻器的滑片P在某位置不動時，可以探究電熱與電阻、時間的關(guān)系；改變滑片P的位置，改變電路中的電流大小，觀察同一個電阻兩次在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的電熱，可以探究電熱與電流的關(guān)系。而為了反映電熱的大小，采用電阻絲通電產(chǎn)生熱量給液體加熱，通過比較質(zhì)量相等的同種液體升高的溫度不同來比較電阻絲發(fā)熱量的多少，為此必須采用比熱容較小的煤油作為被加熱的液體。

實驗設(shè)計本身就是一個綜合運用所學知識和技能構(gòu)思解決問題方案的過程。在這個過程中，可以讓學生從不同角度、不同層面，采用不同方法進行設(shè)計，制定計劃和設(shè)計實驗。只有設(shè)計合理，才能進行實驗、搜集數(shù)據(jù)，從而進行分析論證，進而交流和評估。通過學生對實驗設(shè)計方案的討論，可以互相取長補短，完善設(shè)計方案，豐富設(shè)計內(nèi)容。

二、進行實驗探究，培養(yǎng)探究技能

只要經(jīng)過探究實驗檢驗成功的設(shè)計，才能證明是科學合理的設(shè)計，同時探究實驗過程又是對不完善的實驗設(shè)計的修正和補充。探究實驗的目的是，使學生通過自主參與探究活動全過程，獲得知識與技能的同時，進一步理解科學探究的意義，體驗科學探究的艱辛和喜悅，感受物理世界的奇妙與和諧，學會科學研究必須具備的科學方法，逐漸提高探究能力，形成積極實踐的科學態(tài)度。

如，在設(shè)計“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系時”，學生已經(jīng)知道了一節(jié)干電池和2.5V的小燈泡串聯(lián)使燈泡發(fā)光，和兩節(jié)干電池和2.5V的小燈泡串聯(lián)，使燈泡發(fā)光的亮度不同；兩節(jié)干電池和6.3V的小燈泡串聯(lián)，燈泡發(fā)光的亮度與2.5V的小燈泡亮度也不同。說明：燈不變時，電壓大，電流可能越大，燈越亮。電壓不變時，電阻大的電流越小，電阻小的電流越大。那么怎么設(shè)計實驗來探究電流與電壓、電阻的關(guān)系呢？教師提供相關(guān)知識，師生共同設(shè)計實驗，并親手進行了實驗探究。

師：在圖2中選擇燈泡來進行實驗合適嗎？

生：在探究電流與電壓的關(guān)系時，必須保持電阻不變。而燈泡的亮度變化會引起溫度變化，從而使其電阻發(fā)生變化。故需選擇定值電阻來進行實驗，如圖3。

師：在圖3中怎么實現(xiàn)改變電阻兩端的電壓呢？

生1：通過改變電池個數(shù)改變電壓，觀察電壓改變后電流的情況；

生2：如果使用學生電源，可以通過改變電源的輸出電壓，觀察電壓改變后電流的情況；

生3：通過改變滑動變阻器改變電壓（如圖4），觀察電壓改變后電流的情況。

①保持電阻不變，研究電流隨電壓的變化。保持電阻R不變，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓成整數(shù)倍增加，觀察電流的變化。將每次電壓和電流值記入表中。

②保持電壓不變，研究電流隨電阻的變化。先后將不同阻值的電阻接入電路，然后調(diào)節(jié)滑動變阻器，保持電阻R兩端的電壓不變，觀察電流隨電阻的變化。將每次的電阻、電流值記入表中。

實驗結(jié)果及分析：當電阻不變時，電流與電壓成正比；當電壓不變時，電流與電阻成反比。

通過這些自由度大、自主力強的實驗，學生能學到許多知識，又能培養(yǎng)學生的觀察力、動手能力和思維能力，更以其趣味性和探索性在培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神方面發(fā)揮其獨特的功能和作用。

三、總結(jié)探究結(jié)果，提升探究能力

探究實驗過程往往是預設(shè)之外的智慧的火花，應將探究實驗的問題、設(shè)計、實施過程、結(jié)論體會及時記錄下來，這就是科學探究的重要組成部分，沒有總結(jié)的探究實驗是毫無意義的。同時，將實驗教學中進行的科學探究撰寫成科技小論文，更可以使學生獲得成就感，激勵其進一步發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，對學生探究能力培養(yǎng)大有好處，是探究能力培養(yǎng)的又一次升華。

指導學生進行實驗證據(jù)收集、分析與論證、評估、交流是探究能力培養(yǎng)的具體操作點。學生在探究實驗過程中常常會注意到一些新的實驗現(xiàn)象卻不知記錄，更不知記錄相關(guān)證據(jù)，實驗結(jié)束則一哄而散，什么都沒留下。在分析和論證環(huán)節(jié)如果能夠充分調(diào)動學生總結(jié)自己實驗成敗，分析失敗原因，總結(jié)成功經(jīng)驗，就可以不斷提高探究能力，而且這種分析和論證過程本身就是一種很好的交流，學生之間可以相互借鑒，相互提高。