基于自主探究的初中物理實驗教學(xué)

顧毛毛

【摘? 要】作為新課標(biāo)提倡的重要學(xué)習(xí)方式，“自主” “探究”和“合作”幾種學(xué)習(xí)方式本身都倡導(dǎo)將學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體，圍繞“生學(xué)”合理制訂教學(xué)方案。本文在對自主探究含義進行概述的基礎(chǔ)上，重點對初中物理實驗教學(xué)中自主探究學(xué)習(xí)活動開展的價值與策略進行了研究，旨在提升初中生的物理自主探究能力。

【關(guān)鍵詞】初中物理；自主探究；實驗教學(xué)；教學(xué)策略

實驗教學(xué)是初中物理教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，是鞏固學(xué)生課堂所學(xué)物理知識，促進學(xué)生動手操作能力、實驗探究能力等發(fā)展，培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)中不可或缺的教學(xué)階段。然而，以往物理實驗教學(xué)以驗證性實驗為主，整個實驗操作中學(xué)生主觀能動性無法得到順利發(fā)揮，思維受到限制，直接影響了實驗教學(xué)的效果。如果可以在物理實驗教學(xué)中有效融合自主探究理念，可以滿足學(xué)生在實驗活動中的自主思考、探究和操作等需求，最終可以更好地提高物理實驗的教學(xué)效果。

一、自主探究的概念

自主探究本質(zhì)上是一種探究學(xué)習(xí)方式，其中的“自”主要是“自我”的含義，“主”則是支配的含義，概括起來可以理解成自主決定探究方式、方法及內(nèi)容等。在自主探究的學(xué)習(xí)方式下，學(xué)生在整個探究活動中占據(jù)中心地位。對自主探究能力而言，其構(gòu)成要素主要表現(xiàn)如下：其一，問題發(fā)現(xiàn)能力。在自主探究中，學(xué)生需要經(jīng)過自主思考來發(fā)現(xiàn)有價值的探究性問題，以此助力學(xué)生自主探究意識形成。其二，猜想能力。在促進學(xué)生自主探究能力發(fā)展期間，為了使學(xué)生順利完成自主探究任務(wù)，必須保證學(xué)生可以針對相關(guān)探究話題或任務(wù)提出自己的假設(shè)或猜想。其三，規(guī)劃能力。在探究活動開展中要進一步結(jié)合自己的猜想，自主制訂探究任務(wù)的驗證性規(guī)劃方案，保證可以有序開展探究活動。其四，動手操作能力。要結(jié)合自己的探究方案，通過自主動手操作方式來對自己的猜想進行親自驗證。其五，總結(jié)能力。能夠根據(jù)探究結(jié)果歸納及總結(jié)探究活動開展的相關(guān)成果，保證探究活動開展的真正價值得以順利實現(xiàn)。

二、基于自主探究的初中物理實驗的教學(xué)意義

在以往的初中物理實驗教學(xué)中，整個教學(xué)以驗證性實驗為主，即給定學(xué)生物理實驗的整個方案，包括規(guī)定實驗器材和實驗步驟等，學(xué)生只需要按照規(guī)定的實驗流程，使用規(guī)定的實驗器材逐步操作完成實驗即可。整個驗證性物理實驗本身對初中生的自主探究能力要求較低，不需要學(xué)生發(fā)揮自身創(chuàng)造性思維和邏輯思維進行創(chuàng)新探索、大膽質(zhì)疑和有效驗證，這樣的物理實驗教學(xué)方式顯然不符合新課標(biāo)所倡導(dǎo)的以生為本的教學(xué)思想。在物理實驗教學(xué)中滲透自主探究理念，可以有效解決驗證性實驗開展中的諸多弊端與問題。首先，基于自主探究開展實驗活動可以突出“生本”價值，滿足學(xué)生完整體驗物理實驗操作的需求，不再是呆板、僵化地運用給定的實驗器材按部就搬地操作。特別是在選擇探究實驗中所用的實驗器材時可以貼近學(xué)生生活實際，保證可以借助物理實驗探究活動的開展使學(xué)生體驗到物理實驗活動的趣味性。其次，自主探究實驗活動的開展可以滿足全體學(xué)生親自參與和操作的需求，有效解決了以往初中生無法直接動手做實驗或者實驗操作現(xiàn)象觀察不清等問題。最后，基于自主探究開展實驗，可以提高師生之間的有效溝通。不僅可以讓學(xué)生親身經(jīng)歷自主探究活動，而且可以同教師更加深入地進行交流，最終借助自主探究實驗實現(xiàn)教學(xué)相長的教學(xué)目標(biāo)。

三、基于自主探究的初中物理實驗教學(xué)策略

（一）合理創(chuàng)設(shè)趣味情境，激活學(xué)生自主探究意識

興趣是決定初中生學(xué)習(xí)主觀能動性的關(guān)鍵因素之一，關(guān)系求知動力、探究意識等的激活。只有滿足初中生的好奇心、求知欲和興趣，才能更好地調(diào)動他們的主觀探究思維，促使他們積極自主地參與物理探究實驗活動。以往的驗證性實驗?zāi)Ｊ阶畛蹩赡軙{(diào)動學(xué)生主動參與物理實驗活動的積極性，但是時間長了就會使他們感到厭煩，不再有主動參與和動手操作的興趣，這樣顯然不利于促使學(xué)生在整個物理探究實驗實踐中開展深度學(xué)習(xí)活動。同理，在開展初中物理探究實驗活動期間，為了給整個探究性實驗活動的開展構(gòu)建一個良好基調(diào)，必須高度重視增加物理探究實驗的趣味性，促使全體學(xué)生主動融入物理探究實驗活動中。這就需要在開展物理探究實驗活動期間，充分考慮學(xué)生的求知欲、好奇心和個人喜好等，為學(xué)生營造一個能夠啟發(fā)與激活他們自主探究意識的良好教學(xué)情境。在所創(chuàng)設(shè)的良好實驗情境下，學(xué)生自主參與實驗探究活動的興趣會被激發(fā)，也更有利于促使他們積極猜測，大膽實踐驗證自己所設(shè)計物理實驗方案的可行性。

例如，在物理實驗教學(xué)期間，可以采取設(shè)置問題或懸念，采取誘導(dǎo)、聯(lián)想與啟發(fā)等方式引導(dǎo)學(xué)生對探究性物理實驗話題產(chǎn)生興趣，尤其是可以聯(lián)系初中生的生活實際精選恰當(dāng)?shù)膶嵗浜嫌哪L(fēng)趣的溝通和交流營造活躍的教學(xué)氛圍，以此激活學(xué)生的自主探究意識。比如，在“阿基米德定律”部分知識的教學(xué)時，可以聯(lián)系學(xué)生日常生活中常見的事物營造良好的教學(xué)氛圍，如可以在課堂教學(xué)中為學(xué)生出示用完的牙膏殼構(gòu)建如下趣味性情境：其一，在某一盛水容器中放入一個被捏扁的牙膏殼后，牙膏殼沉入水底；其二，在同樣盛水容器中放入一個充滿空氣的牙膏殼，發(fā)現(xiàn)其晃悠悠地漂浮在水面上，沒有沉入水底。在學(xué)生看到用同樣的實驗器材卻導(dǎo)致不同的實驗結(jié)果之后，會勾起他們的好奇心與探究欲望。此時教師可以趁熱打鐵，直接向?qū)W生提出以下啟發(fā)性的探究問題：①為什么同一個牙膏殼在壓扁和充氣兩種狀態(tài)下會得到不同的結(jié)果呢？②浮力大小的決定因素有哪些？在這種探究性問題下，教師可以指導(dǎo)學(xué)生積極開展自主思考和相互討論。經(jīng)過一段時間的思考之后，有的學(xué)生會覺得充氣牙膏殼受到的浮力肯定大于壓扁牙膏殼承受的浮力；也有的學(xué)生覺得充氣牙膏殼的體積比壓扁牙膏殼要大一些，所以浮力大小同物體排開水的體積有關(guān)系；還有的學(xué)生會給出物體形狀、密度等的不同會形成不同大小的浮力等各式各樣的猜想。此時教師可以趁機給學(xué)生做出相應(yīng)的解釋，以及鼓勵他們利用手邊的物品親自動手驗證自己的假設(shè)或猜想。在學(xué)生親自動手做實驗的過程中會產(chǎn)生強烈的探究欲望。在學(xué)生進行探究實驗的過程中，他們會一邊實驗一邊思考，最終可以通過有序?qū)嶒灢僮髦笾鸩綒w納和得到實驗結(jié)果。由此可見，在這種趣味物理實驗教學(xué)情境下可以很好地激活學(xué)生的自主探究意識，同時融入的生活化教學(xué)素材可以很好地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的實用意識。

（二）立足學(xué)生認(rèn)知沖突，啟發(fā)學(xué)生自主探究思維

俗話說：“思源于疑。”為了促使學(xué)生在物理實驗教學(xué)活動中主動去探究，必須合理“設(shè)疑”，即要有能夠使學(xué)生感興趣的疑問，或者有能夠讓他們產(chǎn)生認(rèn)知沖突的論點或論題。所謂的認(rèn)知沖突，實際上就是學(xué)生舊有的認(rèn)知無法解決新遇到的問題或者舊有認(rèn)知和全新的認(rèn)知之間存在沖突情況。比如，學(xué)生在求解某一道物理題時，運用自己已經(jīng)學(xué)習(xí)或積累的知識與經(jīng)驗無法解決，這時就會形成一種認(rèn)知沖突下的心理氛圍，迫使學(xué)生想要去進行深入思考和探究。在基于學(xué)生認(rèn)知沖突的教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)過程中，要注意充分考慮初中生群體自身的心理特征與認(rèn)知特征來科學(xué)構(gòu)建有利于促進學(xué)生深入學(xué)習(xí)與探究的人文環(huán)境與物質(zhì)環(huán)境，保證學(xué)生的自主探究活動可以落實到實處。借助認(rèn)知沖突情境創(chuàng)設(shè)，可以促使學(xué)生在懷疑中發(fā)現(xiàn)問題，并在自主探究中分析與求解問題，這樣的思考過程可以很好地鍛煉學(xué)生的自主探究能力。

例如，在學(xué)習(xí)“沸騰”的物理知識期間，可以借助演示實驗開展時機詢問學(xué)生：“在某一個大燒杯中擱置一個盛水用的大試管，用酒精燈對燒杯進行加熱，之后借助同樣的2支溫度計對試管和燒杯中所盛裝水的溫度進行測定。在試管與燒杯中的水溫都達到大約100℃時，哪個容器中盛裝的水首先沸騰呢？”在這一問題下，學(xué)生結(jié)合自身的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和生活閱歷會快速給出“同時沸騰”這一答案。這時教師可以不評價學(xué)生給出答案的正誤，而從班級中選出兩名學(xué)生親自做實驗進行驗證。經(jīng)過學(xué)生親自動手做實驗，他們觀察到試管與燒杯中水溫達到大約100℃時，大燒杯中盛裝的水率先沸騰，而試管中盛裝的水則沒有沸騰。這樣的認(rèn)知沖突會使全體學(xué)生感覺到非常詫異。因為現(xiàn)在實驗的結(jié)論同他們的認(rèn)知存在了沖突。這時教師可以進一步詢問學(xué)生：“為什么試管中和燒杯中的水呈現(xiàn)為不同的沸騰情況？里面蘊含著什么道理？”雖然學(xué)生對這一問題存在認(rèn)知沖突，但是想要搞清楚問題的根本原因所在。這時教師可以進一步指導(dǎo)學(xué)生去復(fù)習(xí)熱傳遞、能量吸收等方面的知識，在他們明確熱傳遞、液體沸騰等基本條件之后可以進一步反過來分析問題，這樣可以使他們意識到水只有在達到沸點之后繼續(xù)吸收熱量方可沸騰。而熱傳遞的形成必然存在溫度差，經(jīng)過探究之后可以最終幫助學(xué)生掌握這些知識。

（三）滿足學(xué)生實驗需求，提高學(xué)生自主探究能力

以往物理實驗教學(xué)中主要采取“填鴨式”教學(xué)方式，即“由師到生”的單向知識灌輸方式，甚至存在部分物理教師 “越俎代庖”，包辦物理實驗教學(xué)一切任務(wù)的情況，沒有給學(xué)生提供自主動手開展實驗的實踐平臺。這樣會使學(xué)生在被動獲取物理實驗知識的過程中缺少獨立思考和動手實操的機會，甚至?xí)共糠謱W(xué)生口、手、腦等處于壓抑或懶惰等狀態(tài)，直接影響學(xué)生自主探究思維與能力的發(fā)展。究其根本原因是物理實驗教學(xué)中沒有提供給學(xué)生自主操作的機會，沒有解放他們的大腦與雙手，這樣顯然不利于他們創(chuàng)造能力、自主探究能力等的發(fā)展。因此，要注意有計劃地為學(xué)生提供一些動手做實驗的機會，讓他們在親自動手操作的過程中逐漸促進自身探究能力的發(fā)展。

綜上所述，開展自主探究實驗是提高物理實驗教學(xué)質(zhì)量的有效方式，它比傳統(tǒng)驗證性物理實驗的效果更好。在物理實驗教學(xué)開展自主探究實驗的過程中，可以從合理創(chuàng)設(shè)趣味情境、激活學(xué)生自主探究意識出發(fā)，注重立足學(xué)生認(rèn)知沖突來啟發(fā)學(xué)生的自主探究思維，配合組織學(xué)生親自參與探究實驗方案設(shè)計與實施，保證可以有效提高物理實驗的教學(xué)質(zhì)量。

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