浅谈物理教学中探究性实验的开展

唐步明

【摘要】物理教学过程是一个研究性学习的过程，是一个在教师引导下学生主动探究的过程。而探究性实验就是把学生推向前台，让他们在自主探索中经历挫折，获得成功体验，从中学到科学知识和掌握探究性学习的方法人。探究性实验的开展可分为问题、探究、实践（验证反馈）、迁移四个重环节。

【关键词】问题，探究，实践，迁移

Shallow talk the investigation in the physics teaching experiment of open an exhibition

Tang Bu-ming

【Abstract】The physics teaching process is a research study of process, is 1 at teacher leading descend a student active investigation of process.But investigation experiment be push a student forward a set, let them experience frustrate in the independence the quest, achieve success experience, from the high school arrive scientific knowledge and control an investigation study of method person.Investigation experiment of open an exhibition can is divided into a problem, investigation, practice(verification feedback), move four heavy link.

【Key words】Problem, investigation, practice move

物理教学过程是一个研究性学习的过程，是一个在教师引导下学生主动探究的过程。而探究性实验就是把学生推向前台，让他们在自主探索中经历挫折，获得成功体验，从中学到科学知识和掌握探究性学习的方法。本人在多年的物理教学实践中，对物理实验特别是新课标中要求的探究性实验的开展作了一些探索，总结了一些经验：

探究性实验的开展可分为问题、探究、实践（验证反馈）、迁移四个重环节，在物理教学中通过探究性实验来充分发挥学生的主体作用，学生在教师的引导下，质疑、辨析、实验、思索，并在探究中深入理解，综合应用物理概念和原理，提高学生分析和解决实际问题的能力。

1. 问题：即提出问题和提出假设或猜想 一切创造都源于问题，解决问题是物理创造活动的目的、内容和结果。而物理问题或多或少是通过物理创造活动来解决的。心理学家托兰斯把创造定义为：“一种敏锐的察觉问题、缺陷、知识的空白、缺损因素、不和谐等，对缺损进行猜测和提出假设；检验和验证这些假设；最后与别人交流成果的过程。”因此，没有问题意识，就谈不上主动性学习，更谈不上研究。学生在学习中能提出问题，表明他进行过独立的思考和分析，表明他对前人的学问和现成的知识有疑难或质疑。因此，提出问题的过程，本身就是发挥学生主动性探究的过程。

问题的来源主要有三方面：一是教师对教材的钻研和教学经验的积累；二是学生在听课过程中、实验观察中、自学和练习中的疑难或质疑；三是师生找到教材知识和生活、生产、科研中的物理现象的结合点。

2. 探究 这一环节是探究性实验及学生创新精神和能力培养的核心。其任务是引导学生以问题为中心，开展讨论、质疑和辨析，解决所提出的问题，加深学生对概念和规律的理解，完善认知结构，发展思维能力。

这一环节的要点是处理好学生独立探究和教师主动指导之间的关系。探究的主体是学生，应主要由学生自己立论、探究和反驳。要最大限度地发挥学生探究的积极性和创造性，这样才能使学生对概念和规律的理解达到生动、深刻和经久不忘的程度，才能使学生在思想方法和思维发展上的收获是通过学生内因作用而得到的，因而也才可能具有较强的迁移能力。另一方面也要求教师充分发挥引导作用，这种引导作用不仅表现在教师在课前选题和对教学过程的设计中，更重要的是表现在对探究恰如其分的及时引导和控制过程。

根据探究性实验的原则及其问题的来源，在不同的认知水平和能力水平，进行探究性实验的组织有三种情况：

2.1 教师提出问题，并在教师的组织下进行小组讨论或全班讨论。例如：“人教版”九年级物理第十三章第四节《其他简单机械》的教学课前引入，可采用如下程序展开：

(1)运用杠杆可以将物体提升一段距离，但它经常会受到一些限制，如图1和2所示，只能将物体提升到h处。为使物体继续上升，应怎么办？

(2)有的同学提出可以在图中再加一个杠杆，按照此法如图3所示，物体被提升的高度虽然增大，但仍然受到一定的限制，此方法似乎为我们提供了一种方法，还需进一步改进。

(3)有的同学设想若有n个同样的杠杆，他们共用一个支点，且能连续的转动起来，则可以将物体提升的高度变大到原来的n倍。如图4和5所示。

(4)通过师生合作讨论，很快总结出：若将n个杠杆彼此相连，并在杠杆的顶部开出小槽，取其支点为轴，那么就形成了一个以支点为轴的滑轮，穿过一根绳子，便能连续的转动，这样就可以将物体提升到任意的高度，如图6和7所示。此方法不但克服了杠杆的缺点，而且还使同学们充分地认识到滑轮是杠杆的变形。

通过以上对提升重物方法的探讨及过程的分析，使同学们对滑轮的特点、结构及实质都有了深刻的理解。

2.2 由教师拟定问题，在全体学生预先（课内或课外）研究题目之后，由教师或学生主持讨论。例如：教师给定一组实验器材：一空玻璃杯、适量的水、一张纸，然后分组讨论探究，利用所给装置可以做出哪些实验，探究哪些问题，然后派代表来上台演讲设计思路和演示实验。学生的表现非常踊跃，也设计出了很多符合原理和新颖的设计，这样做真正学生的创新精神和实践能力落到了实处。

2.3 加强设计性实验的训练，培养创造能力。设计性实验是由学生根据实验目的自己进行设计和实验。它能较好地调动学生的积极性，培养灵活运用知识和技能、进行创造性思维和实践的能力。在引导学生进行实验时，应注意如下几个问题：

2.3.1 精心设计实验课题。设计性实验的课题可小可大，小的如一道实验练习题，大的如科研训练课题。无论何种规模，都应力求使学生感到有探索价值和设计的必要，能引起学生兴趣，能培养学生灵活运用知识技能的本领，能学习科学的方法。如在学习密度概念后可布置如下设计课题：(1)如何用天平“秤”一卷细铁丝的长度；(2)如何用量筒“测”一小杯空气的质量。

2.3.2 突出探索方法。科学研究的实验方法中，常用的有实验归纳法和实验验证法。在教学中，对这两种方法也都应当加强基本训练。例如，为了探索串联电路和并联电路中的总电阻，就可以采用如下方式。为了从串联电路实验中学习探索过程，首先由教师向学生提出要求，根据欧姆定律，设计一个电路，测定各段电阻的值；然后由学生进行实验，并从实验数据中归纳出R_串=R₁+R₂的经验规律，最后教师根据串联电路中电流、电压的特点和欧姆定律，从理论上加以推导也得出同样的结果。由此，在获得关于串联总电阻与分电阻关系的知识的同时，学生学习到自己设计电路，总结规律并从理论上论证的初步方法。对于并联电阻的探索，又可以用另一种方法进行，先由教师从理论推导出的关系，然后由学生自己设计电路操作实验，验证这一关系。最后由教师总结，并且联系电阻与导体横截面积的关系，对于并联后总电阻减小做出解释。这样在获得关于并联电阻的知识的同时，学习了实验验证法。

2.3.3 在设计过程中要注重学生创造性思维的锻炼。为了发展学生的创造性思维能力，应当在设计中注意对学生进行发散思维和集中思维的训练。例如：设计测固体物质密度的实验，先让学生设计各种不同的方法，然后再深入分析各种方法的可行性和特点。

要把设计方案变为实践，需要解决许多问题，教师要起指导作用，不应包办代替，也不能放任不管，要不断帮助学生自己纠正出现的错误，一步一步向结论探索。有时可以让学生碰碰钉子，从正反两方面锻炼才干。在实验成功的基础上，再组织学生汇报讨论。交流成果，使多数学生受到教益，成功者也得到鼓舞，这样就能充分发挥设计性实验的作用。

2.3.4 重视课外小制作。学生课外实验（包括小制作）主要是以扩展知识面，发展创造力为主要目的，以第二课堂的形式和独立活动为特点，因而，对于课外实验的要求。就应该突出科学与生活的联系，发挥学生的独创性，并注重加强诱导，提高学生的兴趣，由易到难，逐步提高。

教师提供他们所需要的实验药品和仪器，来验证他们的实验方案以及结果是否具有科学性，若出现误差，讨论分析方案中出现误差的可能性，然后再讨论提出改进方案。

3. 实践（验证反馈） 通过问题的提出和艰苦的探究，学会对信息获取、分析、判断、选择，并重视解决实验问题的积极的学习方式，然后让学生自己动手实验来验证，通过探究性实验，把学生被动的接受转化为主动探索，促进了学生动手实验、动眼观察、动脑思维、动口表达，使学生的学习过程成为发现认识过程，知识学得扎实、好学、灵敏、坚毅等优秀品质；而且学生在认知的同时学会了学习方法；逻辑思维和探究思维得到强化，创造能力得到发展，主动性学习得到增强。

4. 迁移 通过探究、实验得出了正确的结论，这只是我们目标的一部分，其更深的意义还在于探究问题和实验得到的思路和方法，这些思路和方法一般可用类比、类推解决知识中不同类型的问题和不同类型知识中的同类问题。因此，在讨论实验成果的同时，有必要联系讨论的内容及思路和方法，作进一步的引申和扩展。这有利于学生产生浓厚的兴趣，并能将自己的研究活动推向更深的层次、更广的领域。

总之，探究性实验是探究式学习的重要环节，探究式学习是一种崭新的学习方式，是新时期教育改革的目标，体现了时代的飞速发展对创新人才的需求，是全面培养学生综合运用所学知识的能力，语言文字表达能力及团结协作能力的重要环节，有利于培养学生独立思考的习惯，激发学生的创造潜能，培养学生的创新能力和科学态度，为以后的科学研究奠定理性化的过程基础，同时增强社会责任心和使命感。

收稿日期：2009-01-01