在物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

程建敏

摘要：科學(xué)探究源于人類自身與生俱來的認知熱情，人類正是由于有永不滿足的求知欲才區(qū)別于其他所有動物。科學(xué)探究一般經(jīng)歷以下環(huán)節(jié)：提出問題，猜想與假設(shè)，設(shè)計實驗與制定計劃，進行實驗與收集證據(jù)，分析與論證，評估，交流與合作。顯然，實驗探究是探究能力培養(yǎng)的重要而有效的途徑。

關(guān)鍵詞：物理實驗教學(xué);探究能力;有效培養(yǎng)

中圖分類號：G633.7? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：1992-7711（2018）12-0085

一、創(chuàng)設(shè)問題情境，培養(yǎng)觀察能力，激發(fā)探究動力

創(chuàng)設(shè)問題情境就是引起主體內(nèi)心的沖突，動搖主體已有的認知結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)，從而喚起思維，使學(xué)生進入問題探索者的角色，參與到探究活動中。新課標教材中設(shè)置了若干活動和探究、信息快遞、生活·物理·社會等板塊，很好地利用這些內(nèi)容，可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力。新課程標準要求學(xué)生有較強的問題意識，能夠發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的物理問題，要敢于質(zhì)疑。學(xué)生在參與實驗的過程中能夠發(fā)現(xiàn)問題，首先說明他已積極投入到實驗探究活動中，同時更重要的是，學(xué)生在動手的同時積極動腦思考，能夠不斷激發(fā)探究的動機與欲望。

教師是整個教學(xué)過程的設(shè)計者，是問題情境創(chuàng)設(shè)的領(lǐng)導(dǎo)者、組織者。好的問題情境，能夠不斷撞擊學(xué)生心扉，啟迪學(xué)生思維，使之受到強烈的震撼。在問題情景的設(shè)置中，應(yīng)牢牢抓住學(xué)生的好奇心，用新穎的事例，超乎尋常的問題點燃學(xué)生的求知欲望。例如，在進行“影響摩擦力大小因素”的教學(xué)時，可以設(shè)置這樣的情景：“在光滑的水平面上放著一個50kg的大鋼球，一只螞蟻能將它推動嗎？”學(xué)生看到這個問題后，有的說螞蟻力氣太小不能推動，有的說表面是光滑的能夠推動，有的則是陷入冥思苦想之中……思維的波浪此起彼伏，大大調(diào)動了學(xué)生的探究欲望。在教學(xué)過程中，教師可以利用學(xué)生的直覺思維，運用有趣的小實驗或差異性實驗調(diào)動學(xué)生的科學(xué)探究興趣。在“大氣壓”的教學(xué)時，教師可模仿氣功大師的表演，演示“手掌吸碗”。在進行有關(guān)蒸發(fā)知識的教學(xué)時，教師可讓學(xué)生作如下的吹氣實驗：第一次讓學(xué)生將手掌攤開放在離口15cm的地方，張開嘴慢慢地對手掌呵氣，學(xué)生會感覺手“暖烘烘”的;第二次請學(xué)生將手掌攤開放在同樣位置，先閉嘴，然后留條小縫，用力向手掌吹氣，學(xué)生會感覺到手掌“涼颼颼”的。學(xué)生面對這些有趣的實驗，倍感驚奇，教師可圍繞實驗促進學(xué)生積極主動地參與到科學(xué)探究活動中。

問題使學(xué)生有多感興趣、激發(fā)作用有多強烈，探究欲望就有多強烈，保持時間就有多長，積極探究直至完成探究的耐力就有多大。

二、設(shè)計實驗方案，培養(yǎng)大膽猜想和科學(xué)設(shè)計實驗?zāi)芰?/p>

當學(xué)生在學(xué)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，這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(xué)的實驗設(shè)計。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生從理論入手，充分考慮各方面的因素，理論聯(lián)系實際，設(shè)計出科學(xué)合理的探究方案，為探究實驗提供可靠保證，使實驗更具說服力。同時，這一環(huán)節(jié)也是對所學(xué)知識的綜合檢閱。

例如，在探究“影響電熱大小的因素中”，針對猜想“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與電流的大小、導(dǎo)體的電阻及通電時間有關(guān)”，學(xué)生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(xué)設(shè)計了如圖1（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，在選擇電阻電阻R1、R2時，應(yīng)該使兩個電阻的阻值大小相差較大;小明設(shè)計了如圖1（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)計本身就是綜合運用所學(xué)知識和技能構(gòu)思解決問題方案的過程。在這個過程中，學(xué)生可以從不同角度、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(xué)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。學(xué)生的啟示和教師的點撥豐富了解題思路，啟迪了思維，通過交流點撥能促進學(xué)生對問題的理解更加全面和深入，實驗設(shè)計能力從本質(zhì)上得到了很大提高。

三、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(xué)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(xué)生通過自主參與探究活動全過程，在獲得知識與技能的同時，進一步理解科學(xué)探究的意義，體驗科學(xué)探究的艱辛和喜悅，感受物理世界的奇妙與和諧，學(xué)會科學(xué)研究必須具備的科學(xué)方法，逐漸提高探究能力，形成積極實踐的科學(xué)態(tài)度。

例如，在設(shè)計“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系時”，學(xué)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。這就說明：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。

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(xué)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變化情況。

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(xué)生能學(xué)到許多知識，又能培養(yǎng)學(xué)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(xué)生創(chuàng)新精神方面發(fā)揮其獨特的功能和作用。學(xué)生在實驗過程中有時不可能一步到位，需要反復(fù)修正，這些過程本身能很好地鍛煉學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ顾麄兊奶骄磕芰Φ玫匠浞职l(fā)展。

四、總結(jié)探究結(jié)果，提升探究能力

探究實驗過程往往是預(yù)設(shè)之外的智慧的火花，應(yīng)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(xué)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(xué)中進行的科學(xué)探究撰寫成科技小論文，更可以使學(xué)生獲得成就感，激勵其進一步發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，對學(xué)生探究能力的培養(yǎng)大有好處，是探究能力培養(yǎng)的又一次升華。

指導(dǎo)學(xué)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。學(xué)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(xué)生自己總結(jié)實驗成敗，分析失敗原因，總結(jié)成功經(jīng)驗，就可以不斷提高學(xué)生的探究能力，而且這種分析和論證過程本身就是一種很好的交流，學(xué)生之間可以相互借鑒，相互提高。重視探究能力培養(yǎng)，在實驗教學(xué)中，學(xué)生的探究能力就處處可以培養(yǎng)，時時可以提高。

（作者單位：江蘇省南京市溧水區(qū)第一初級中學(xué) 211200）