探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用

在初中物理教學(xué)中，如何有效提高學(xué)生的科學(xué)探究和實(shí)踐能力，已成為教師廣泛關(guān)注的課題。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑，其重要性不言而喻。初中物理教學(xué)應(yīng)秉持“教學(xué)做合一”的理念，突出學(xué)生的主體地位，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)參與物理實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行科學(xué)探究等活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建物理知識(shí)體系，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)完美契合了這些理念與要求，能為學(xué)生構(gòu)建自主探究的平臺(tái)。文章探討了探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在初中物理教學(xué)中的理論基礎(chǔ)、原則和具體應(yīng)用，以期為廣大一線教師開(kāi)展探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供理論支撐和實(shí)踐參考。

一、初中物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理論基礎(chǔ)

（一）建構(gòu)主義理論

建構(gòu)主義理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和背景，對(duì)外界信息進(jìn)行主動(dòng)選擇、加工和處理，從而建立自己的知識(shí)體系的過(guò)程。在初中物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)充分尊重學(xué)生的主體地位，為學(xué)生提供豐富的實(shí)驗(yàn)材料，營(yíng)造輕松和諧的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)自主探究、合作交流等方式，積極主動(dòng)地建構(gòu)物理知識(shí)框架。同時(shí)，教師應(yīng)注重對(duì)學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的激活，幫助學(xué)生在原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立新的知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的重組與升華。

（二）教學(xué)做合一理論

教學(xué)做合一理論倡導(dǎo)在教學(xué)過(guò)程中，將教師的教與學(xué)生的學(xué)、知識(shí)的傳授與能力的培養(yǎng)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)、學(xué)做合一。在初中物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，為學(xué)生提供充足的動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中學(xué)習(xí)物理知識(shí)，提高科學(xué)探究能力。同時(shí)，教師要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的指導(dǎo)與監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和探究策略。此外，教師應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論，在教學(xué)總結(jié)環(huán)節(jié)組織學(xué)生通過(guò)小組合作和交流，共同探討實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵問(wèn)題和難點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生間的互助學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)分享，從而增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

二、初中物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原則

（一）以學(xué)生為主體

教師在設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，應(yīng)充分考慮學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和興趣點(diǎn)，選擇與學(xué)生的實(shí)際生活緊密相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。同時(shí)，教師應(yīng)積極轉(zhuǎn)變自身角色，由知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和支持者，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)自主提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，親身體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，從而提高其獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。由于學(xué)生的思維方式、動(dòng)手能力和興趣點(diǎn)各不相同，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生從不同角度探究物理問(wèn)題，并在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中展現(xiàn)個(gè)性化的創(chuàng)意和思考。

（二）以問(wèn)題為導(dǎo)向

在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，問(wèn)題是引領(lǐng)學(xué)生思考和探究的核心。教師應(yīng)先提出富有挑戰(zhàn)性和實(shí)際意義的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的探究欲和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，然后鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣和觀察，提出與物理現(xiàn)象相關(guān)的問(wèn)題，并運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法，收集和分析數(shù)據(jù)，最后讓學(xué)生對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋和討論。在此過(guò)程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并勇于提出改進(jìn)建議，以不斷提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。

三、探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在初中物理教學(xué)中的具體應(yīng)用

（一）設(shè)置懸念情境，提出探究問(wèn)題

在初中物理教學(xué)中，設(shè)置懸念情境是引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展探究性實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵一環(huán)。教師要精心設(shè)計(jì)懸念情境，巧妙融入物理學(xué)科知識(shí)，以激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

例如，在人教版初中物理八年級(jí)上冊(cè)第三章第3節(jié)的“汽化和液化”的教學(xué)中，教師可以先創(chuàng)設(shè)如下懸念情境：炎炎夏日，在操場(chǎng)上運(yùn)動(dòng)的學(xué)生汗流浹背。然后，教師可以提出問(wèn)題：“同學(xué)們，你們知道為什么出汗能讓人體感到?jīng)鏊瑔幔砍龊古c我們今天要學(xué)習(xí)的汽化有什么關(guān)系呢？”學(xué)生的好奇心被迅速調(diào)動(dòng)起來(lái)，但對(duì)問(wèn)題答案不甚明了。接著，教師可以引導(dǎo)學(xué)生回憶夏天從冰箱拿出來(lái)放置在陰涼處的一杯冰水的杯壁上會(huì)凝結(jié)水珠，而盛滿(mǎn)常溫水的水杯的杯壁上卻沒(méi)有水珠這一現(xiàn)象，并讓學(xué)生思考：“水珠從哪里來(lái)？裝冰水的水杯和裝常溫水的水杯有什么不同？這些現(xiàn)象和汽化、液化有什么聯(lián)系？”這些貼近學(xué)生生活的問(wèn)題，可以有效激發(fā)學(xué)生的探究欲。最后，教師要進(jìn)一步追問(wèn)：“如果把冰水杯置于陽(yáng)光下會(huì)發(fā)生什么變化？如何讓裝常溫水的水杯的杯壁上也出現(xiàn)水珠？我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究影響汽化和液化的因素？”引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的蒸發(fā)和凝結(jié)知識(shí)嘗試解釋問(wèn)題，并激發(fā)他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證和深入探究的興趣。

（二）鼓勵(lì)集思廣益，大膽假設(shè)猜想

面對(duì)探究性問(wèn)題，學(xué)生往往能憑借直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)提出自己的看法和猜想。對(duì)此，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生暢所欲言，集思廣益，通過(guò)小組討論、頭腦風(fēng)暴等形式，引導(dǎo)學(xué)生大膽假設(shè)，積極猜想。

例如，在教授人教版初中物理八年級(jí)上冊(cè)第四章第4節(jié)“光的折射”時(shí)，教師可以將一支筆斜插入裝有水的玻璃杯中，展示筆在水面附近看起來(lái)像是折斷了的現(xiàn)象。學(xué)生會(huì)對(duì)此現(xiàn)象感到好奇，并提出自己的猜想：“這是水的折射作用導(dǎo)致的。”“這是筆的材料特性導(dǎo)致的。”面對(duì)學(xué)生的種種猜想，教師不要直接給出答案，而是要鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)小組討論來(lái)集思廣益，進(jìn)一步完善猜想。在學(xué)生討論的過(guò)程中，學(xué)生可能會(huì)提出多種實(shí)驗(yàn)設(shè)想，如在不同材質(zhì)的容器中觀察現(xiàn)象、將水換成其他透明液體、改變水的深淺、改變筆的斜插角度等。同時(shí)，學(xué)生還會(huì)嘗試運(yùn)用已學(xué)的光學(xué)知識(shí)來(lái)論證自己的猜想，如光的反射定律、光在不同介質(zhì)中的傳播速度差異等。雖然有些猜想不夠成熟，但是教師應(yīng)給予鼓勵(lì)，并引導(dǎo)學(xué)生用物理概念和術(shù)語(yǔ)清晰表達(dá)自己的想法，從而培養(yǎng)他們的科學(xué)思維和提高他們的表達(dá)能力。

（三）小組協(xié)作分工，精心設(shè)計(jì)方案

在探究性實(shí)驗(yàn)正式開(kāi)始前，教師應(yīng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行合理分組，以促進(jìn)小組成員間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和資源共享，并明確小組分工，使每名學(xué)生都能獲得參與探究的機(jī)會(huì)。教師要讓學(xué)生在小組討論的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

例如，在人教版初中物理八年級(jí)下冊(cè)第十二章第1節(jié)“杠桿”的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生通過(guò)集思廣益，提出了諸多關(guān)于杠桿平衡條件的假設(shè)和猜想。他們猜想影響杠桿平衡的因素可能包括杠桿的長(zhǎng)度、支點(diǎn)位置、重物的重量和重物到支點(diǎn)的距離等。為了驗(yàn)證這些猜想，學(xué)生要以小組為單位，精心設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案。教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和能力水平，將全班學(xué)生分為若干個(gè)小組，并鼓勵(lì)小組成員相互配合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)特長(zhǎng)，共同完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生圍繞探究杠桿平衡條件這一核心問(wèn)題，深入分析之前提出的各項(xiàng)假設(shè)，嘗試將抽象的猜想轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)驗(yàn)步驟。教師應(yīng)確保在小組協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，每名學(xué)生都有機(jī)會(huì)參與探究性實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)，通過(guò)交流、討論和爭(zhēng)辯，逐步加深對(duì)杠桿平衡問(wèn)題的理解，掌握探究性實(shí)驗(yàn)的基本流程和關(guān)鍵要求。

（四）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，交流探究成果

探究性實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)完成后，學(xué)生要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師應(yīng)要求學(xué)生嚴(yán)格遵守操作規(guī)范，細(xì)致觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以確保獲取的第一手?jǐn)?shù)據(jù)真實(shí)可靠。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師應(yīng)要求學(xué)生認(rèn)真整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，通過(guò)列表、繪圖等方式直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)分布規(guī)律。

例如，在教授人教版初中物理八年級(jí)下冊(cè)第八章第3節(jié)“摩擦力”時(shí)，教師可以指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)一系列實(shí)驗(yàn)，以探究影響摩擦力大小的因素。教師可以讓學(xué)生利用彈簧測(cè)力計(jì)、木塊、砝碼等器材，分別研究物體的材料、接觸面粗糙程度、接觸面積、壓力等因素對(duì)摩擦力的影響。當(dāng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期不符時(shí)，教師應(yīng)要求學(xué)生如實(shí)記錄，并嘗試分析出現(xiàn)異常的原因，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的精神。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師應(yīng)要求學(xué)生認(rèn)真整理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值，繪制數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)圖，通過(guò)直觀的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，揭示摩擦力與各影響因素之間的定性或定量關(guān)系。通過(guò)對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)不同材料、不同表面粗糙程度的物體，其摩擦力大小存在明顯差異；同一物體在改變接觸面積或增加壓力的情況下，摩擦力會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。通過(guò)歸納總結(jié)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)影響摩擦力大小的主要因素，并形成系統(tǒng)的探究成果。

（五）反思探究歷程，內(nèi)化學(xué)習(xí)收益

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅注重學(xué)生知識(shí)的掌握和能力的提高，還強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生探究品質(zhì)的塑造。在交流探究成果的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生回顧探究歷程，反思過(guò)程中的得與失，使其明確未來(lái)的改進(jìn)方向。

例如，在人教版初中物理八年級(jí)下冊(cè)第七章第3節(jié)“重力”的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生深入探究重力的特點(diǎn)和規(guī)律，從而使學(xué)生掌握基本的物理概念和實(shí)驗(yàn)方法，提高科學(xué)探究能力。在課堂的尾聲，教師應(yīng)適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)探究歷程進(jìn)行系統(tǒng)回顧與深刻反思。首先，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生回顧探究過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，重新審視自己在探究過(guò)程中的表現(xiàn)，如學(xué)生可能會(huì)提到，在測(cè)量重物重力時(shí)，因?yàn)闆](méi)有注意彈簧測(cè)力計(jì)的零點(diǎn)是否歸零，導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，以后要秉持細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其次，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活，嘗試解決與重力相關(guān)的問(wèn)題，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐欲望，如學(xué)生可能會(huì)提出公交車(chē)緊急剎車(chē)時(shí)乘客身體前傾與重力加速度有關(guān)。最后，教師應(yīng)對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生珍惜每一次探究的機(jī)會(huì)，用科學(xué)的眼光審視世界，用科學(xué)的方法改造世界。教師應(yīng)明白讓學(xué)生開(kāi)展探究性實(shí)驗(yàn)的意義不僅在于加深學(xué)生對(duì)重力知識(shí)的理解，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能水平，還在于點(diǎn)燃學(xué)生的科學(xué)探究熱情，增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任感和使命感。

結(jié)語(yǔ)

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是初中物理教學(xué)的重要組成部分，對(duì)提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力具有重要意義。教師應(yīng)當(dāng)秉持先進(jìn)的教學(xué)理念，積極創(chuàng)新教學(xué)方法，為學(xué)生營(yíng)造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的探究熱情。同時(shí)，教師應(yīng)加強(qiáng)與學(xué)生間的交流互動(dòng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并妥善解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，以提高探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效率。

（作者單位：隴南市武都區(qū)濱江學(xué)校）