初中物理實驗探究能力的培養路徑

李峰

物理是一門典型的自然科學類學科，不少理論知識都是前人經過反復實驗推理、驗證后得出的結論。實驗教學不僅是物理教學的重要構成部分，還是學生學習理論知識的基礎。在現代教育觀視角下，教師不能純粹地指導學生操作實驗，還要著重培養其探究能力。在初中物理教學中，教師不能照本宣科地講授物理知識，而應以實驗操作為依托，引領學生積極思考、主動交流和深入探討，全力培養學生的探究能力，使其獲得更為全面的發展。

一、做好實驗引導，培養學生探究能力

1.精心設計課堂問題，激起學生探究欲望

在初中物理教學過程中，教師需培養學生善于發現與提出問題的能力，這是進行實驗探究的基礎與前提，將他們在學習中遇到的實際問題當作實驗探究的切入點，使其積極踴躍地參與到實驗探究活動中。因此，初中物理教師在平常教學中應先圍繞知識主題設計一些問題，起到拋磚引玉之效，引領學生去發現問題，且勇敢地把問題提出來，激起他們探究物理現象的強烈欲望，使其想到通過實驗的方式展開探究，最終利用實驗處理和解決問題。

比如在開展“聲音是什么”教學時，教師先利用多媒體設備播放一段音頻，包括：小鳥叫聲、人們說話聲、下雨聲、流水聲、雷聲、汽車喇叭聲、機器零件摩擦聲等。要求學生認真聆聽這些聲音，使其對常見的聲現象產生探究興趣，提出問題：聲音是如何產生的？是怎么被人耳聽到的？讓他們深入思考與猜想，不知不覺地進入到聲音世界中。接著，教師要求學生結合問題自主設計實驗方案，提供一張紙、一杯水、一個筆帽、一根橡皮筋，想方設法使它們發出聲音，并設計其他實驗讓別的物品也發出聲音，使其在小組內比一比，各組提出實驗方案后一起討論。他們將會發現新問題：物體發聲與不發聲時有何不同？物體發聲時有什么共同特征？隨后教師指導學生利用實驗探究物體發出聲音的本質是震動，以此滿足他們的探究欲望，使其繼續探究聲現象。

2.合理創設教學情境，吸引學生主動探究

初中物理教學屬于物理教育的初級階段，雖然難度不是特別大，以基礎性為主，但是卻有著一定抽象性特征。再加上初中生是初次系統地接觸與學習物理知識，往往會存在一定的陌生感，他們進行實驗探究的興趣與積極性容易受到影響。面對這一不利局面，初中物理教師可以利用實物、教具或者信息技術手段合理創設教學情境，引發學生積極思考與發問，活躍課堂氣氛，吸引他們主動探究情境中的物理現象，使其更好地投入到物理實驗探究中。

例如在實施“杠桿”教學時，教師先播放視頻，某地發生大地震造成山體滑坡、崩塌，使得大量公路被山石堵塞，由此營造情境，引出問題：如果你也是救災人員，你會采取哪些方法來移走石頭？哪一種方法更方便、更省力？學生可能想到用棍子撬石頭，使其列舉一些生活中的類似方法，如開瓶器、指甲剪、羊角錘等，借勢引出杠桿的概念。之后，教師將側重點放在探究杠桿的平衡條件上面，指導學生操作實驗：在杠桿的左邊掛上不同數量的鉤碼，在右邊用彈簧測力計垂直向下拉，設彈簧測力計對杠桿的拉力F1是動力，動力臂是L1，鉤碼對杠桿的力F2是阻力，阻力臂是L2，使其按照課本要求探究杠桿的平衡情況，把結果記錄下來，讓他們對收集到的實驗進行分析，發現動力×動力臂＝阻力×阻力臂。借此讓學生探究出杠桿的平衡條件，培養他們的探究能力。

3.借助實驗推理驗證，提高學生探究能力

在初中物理課程教學中，為有效培養學生的實驗探究能力，教師需轉變以往落后的教育觀念與教學思路，做好實驗引導工作，極力發揮學生的主體作用，使其在實驗中進行猜想、推理和驗證，由此提高探究能力。對此，初中物理教師在實驗教學中應注重引導工作的實施，著重培養學生敢于質疑和創新的思維意識及能力，使其在實驗操作中深層次地分析與探討物理問題，掌握科學探究的方法，讓他們在民主、開放的交流中慢慢形成良好的探究能力。

在學習“液體的壓強”過程中，當探究液體壓強同深度之間的關系時，教師先設置疑問：如果瓶子上有高低位置不同的小孔，假如這些小孔同時噴水的話將會出現什么場景？鼓勵學生大膽提出各自的猜想。如：小孔位置越高，水噴得越遠；小孔位置越低，水噴得越遠；小孔位置同水噴出的距離沒有關系等，發散他們的思維，使其不自覺地進入到探究狀態。接著，教師指導學生操作實驗：（1）往一個塑料瓶中裝滿水；（2）用針在塑料瓶的上下不同位置扎小孔，在同一高度的不同位置扎小孔；使其認真觀察和比較同一高度及不同高度水流噴射的遠近距離有什么不同，讓他們著重討論實驗原理。隨后教師組織學生歸納影響液體壓強的因素，使其意識到同一高度水流噴射的遠近距離一樣；不同高度深處水流噴射距離較遠，淺處水流噴射的距離較近。

二、改進創新物理實驗，培養學生探究能力

1.運用直觀教學手段，發展學生探究能力

針對初中物理教學來說，要想更好地培養學生實驗探究能力，教師不能機械、照搬地使用教材實驗，要對原有實驗加以改進和創新，消除一些弊端與不足，真正符合學生的實際學習需求，使其探究能力得到發展。初中物理教師需考慮到學生以感性認識為基礎，正處于形象具體思維向邏輯抽象思維過渡的階段，所以要用直觀化教學手段，為他們帶來形象鮮明的物理實驗，豐富感性經驗，使其對物理現象形成更為清晰的表象，實現探究能力的培養。

以“平面鏡”一課教學為例，教師先演示一個“澆不滅的蠟燭”實驗，由學生根據看到的現象提出問題與猜想：可能玻璃杯內根本就沒有蠟燭，看到的是前面蠟燭在玻璃板中的像，激起他們探究平面鏡成像的問題。接著，教師帶領學生探究平面鏡成像的特點時，發現教材中實驗涉及發現問題、提出問題、制定方案、操作實驗、分析和驗證、得出結論、評估交流等多個環節，對他們的實驗探究能力要求較高。而且部分同學繪制物體到鏡面的點及像到鏡面的點時存在誤差，影響后面分析數據、歸納結論與討論交流等環節均難以繼續進行下去。這時教師可對原有實驗器材進行改進，在白紙上面畫出間距是1厘米的小格子，或者選用帶有小方格的作業本紙，使其在實驗操作中減少距離的誤差，提升實驗探究活動的有效性，借此發展他們的實驗探究能力。

2.引入精準物理實驗，強化學生探究精神

物理是一門十分嚴謹的自然學科，實驗是學習物理的一個重要途徑，對實驗的基本要求是做到精準、無誤差，以免帶給學生錯誤的認知，使其利用精準實驗深層次探索物理的奧秘，幫助他們養成實事求是的科學態度。這就要求初中物理教師改進與創新實驗教學時，要從器材、裝置、操作等方面切入，達到變模糊為精準的效果，帶領學生通過對實驗現象的觀察收集到準確無誤的數據，使其結合客觀數據分析與探究物理，進一步強化他們的探究精神。

在實施“探究凸透鏡成像的規律”教學時，教材中提供的方案是利用蠟燭來完成實驗，當判斷像和物的大小時，學生通常憑借感覺進行，特別是成等大的像判斷起來更是模糊不清，影響他們對實驗現象的分析與結論的得出。這時教師可以對實驗器材進行適當改進，把原有的蠟燭替換成LED小燈，且在光屏上面畫出和LED燈板上面一樣的小方格，放在凸透鏡的另一側，在實驗過程中，學生通過對物體長度和光屏上面像的長度觀察與對比，就能夠精確判斷出凸透鏡所成實像是放大、縮小還是不變，提升實驗效果的精準性，使其得出準確無誤的結果，讓他們理解凸透鏡成像的規律。如此，學生通過對精準實驗現象的觀察，可以在實驗探究中初步形成發現與提出問題的能力，使其深入體驗科學探究的整個過程，讓他們學習從物理現象中總結科學規律的方法。

3.設計最優物理實驗，改善學生探究能力

在初中物理實驗教學中，對教材中安排的實驗進行改進與創新是一個常規操作，很多時候都要用到，不過教師一定要堅持以培養學生探究能力為主的原則，為其順利探究物理提供更多助力，改善他們的探究能力。初中物理實驗通常分為原理、規律和測量的探究，無論是哪種探究，對于初中生來說效果都要十分顯著，促進他們對物理規律和原理的掌握。所以初中物理教師應設計效果最優實驗，契合初中生的認知水平，讓他們高效地完成探究任務。

在“浮力”教學中，當探究浮力的方向時，教師可改進教材中安排的實驗，精心設計一個效果最優的趣味小實驗，具體操作方式如下：（1）用一條細線將一個乒乓球系住，用膠帶把細線粘在一個大燒杯的底部，將乒乓球同燒杯底部之間的距離控制在5厘米左右；（2）往燒杯里面緩慢加水，讓乒乓球在浮力作用下漂浮在水的表面上，但是由于乒乓球被細線牽制住，細線將會被拉得很緊；（3）把燒杯適當的傾斜，可以看到張緊細線的方向始終同地面是垂直關系，這證明乒乓球受到的浮力方向始終是垂直向上的。這樣的實驗不僅生動有趣，還便于操作，促進預期教學效果的實現，學生能夠輕松、自如地完成實驗，使其結合實驗現象清晰明了地看到浮力的方向是豎直向上，有助于學生更好地理解浮力產生的原因，改善他們的實驗探究能力。

三、適當拓展實驗空間，培養學生探究能力

1.有機結合實際生活，提升實驗探究樂趣

一直以來，初中物理教學都比較關注運用物理知識解釋自然現象，把物理知識運用到實際生活中處理現實性問題，這也是眼下新課標的基本要求，踐行“物理源于生活，又服務與生活”的教育原則。為此，初中物理教師在平常教學中應把物理實驗探究同實際生活有機聯系起來，指導學生利用生活素材設計和操作一些簡單化的物理實驗，鼓勵他們親自動手完成一個小制作，使其將所學的理論知識同生活實際結合到一起，提升物理實驗探究的樂趣。

例如在“物體的浮與沉”教學中，教師和學生一起準備一些生活中常見的物品，像紐扣、硬幣、塑料瓶蓋、花生豆、石子、玻璃球等，使其結合生活經驗判斷這些物品在水中的浮沉情況，且逐個投入水中驗證，引出問題：有的物體會下沉至水底，有的則上浮在水面上，還有的懸浮于水中。物體的浮與沉到底與哪些因素有關？提示他們結合所學知識判斷物體浮與沉和液體密度及排水體積有關。接著，教師指導學生操作“浮沉的雞蛋”實驗，先往玻璃杯中倒入適量的清水，再放入一枚雞蛋，能夠看到雞蛋往下沉；然后往水杯里面一勺、一勺的加入食鹽，緩慢攪拌，直到雞蛋漂浮起來為止，使其結合實驗現象討論是通過改變什么讓雞蛋上浮和下沉的，同學們通過發分析、討論與探究發現是通過增大液體密度實現的，從而得出浮力與液體密度有關的結論。

2.積極開設課外實驗，增強學生探究能力

對于初中物理實驗教學而言，學生探究能力的培養是一項長期教學任務，短時間內很難起到立竿見影的效果。教師要長時間地堅持下去，除利用教材中的固有實驗和課內時間以外，還要積極開設課外實驗活動，拓展學生的學習范圍與實驗空間，使其慢慢養成樂于探究的良好學習習慣。這就要求初中物理教師完成課內教學任務后，布置學生回到家中繼續操作一些物理實驗，增進課堂內外之間的聯系，使其深層次地探究物理，不斷增強他們探究能力。

在進行“氣體的壓強”教學時，通過課內教學，教師指導學生利用實驗檢驗大氣壓強的存在，了解大氣壓強產生的原因，使其知道大氣壓強的值，讓他們初步會用大氣壓強的知識解釋有關生活現象。之后，教師要求學生回到家中做一個“瓶子吞雞蛋”的實驗，具體操作步驟如下：（1）把一枚煮熟雞蛋放在一個玻璃瓶口，發現雞蛋會卡在瓶口處，無法進到瓶子里面；（2）把小個紙條用打火機點燃，快速放到玻璃瓶里面，并用熟雞蛋再次堵住瓶口，可以看到玻璃瓶將雞蛋吞進去。隨后讓學生結合實驗現象分析與歸納原理，即為：雞蛋進入玻璃瓶是受到大氣壓強的作用，當小紙條在玻璃內燃燒時把瓶內的氧氣耗盡，這時瓶子內外大氣壓處于不平衡狀態，外面是正常的大氣壓強，玻璃瓶內部要小于正常的大氣壓強，從而將雞蛋吞進玻璃瓶里面。

總之，在新時期教育背景下，對各個教育階段的各科教學均提出更高的要求，其中在初中物理實驗教學活動中，教師應認清實驗教學的重要性與地位，以做好引導工作為前提，鼓勵學生積極動腦思考、動口交流與動手操作，靈活采用各種各樣的探究活動，幫助他們掌握物理學科的實驗探究方法，使其加深對物理理論知識的理解與認知，升華整體教學效果。