如何通过物理实验教学提高初中学生探究能力

　　摘 要： 新物理课程标准指出：注重科学探究，提倡学习方式多样，重视培养学生的动手能力。本文作者通过平时的实践探索，提出“做中学、学中做”的理念：“做中学”的核心就是让孩子们充分体验科学探究，科学发现的过程；“学中做”的核心就是让孩子们充分利用科学知识解决问题，将科学素养进一步提升。
　　关键词： 物理实验 初中学生 探究能力
　　
　　在物理教学中，物理实验作为物理教学的基本手段，有其特殊的教学功能：不仅能够为学生提供学习的感性材料，验证物理定律，而且能够提供科学的思维方法，加深对基本知识的认识，激发学生的求知欲，培养学生的探索能力。
　　经过几年的实践探索，我总结了比较优化的初中物理实验教学框架，下面将结合实例从以下几方面作介绍。
　　一、通过实验导入课堂，激发学生的探究兴趣
　　“实验导入”的主要任务是在学习者和新的学习课题之间创设理想的诱发情境，激发学生学习兴趣和愿望，明确学习目的，动员必要的已有经验和认识，运用恰当的学习方法。实验导入的方法有很多，如：
　　1.惊奇现象导入法。这是一种相当普遍的实验导入方法。利用学生意想不到的奇特现象，唤起学生的注意，引起学生思考，从而使学生产生强烈的求知欲望而导入新课。
　　例如：大气压强——易拉罐压瘪实验导入
　　在一易拉罐内装入少许水，用铁丝圈箍紧易拉罐口，将其放在酒精灯上加热，待灌口冒气时，迅速将易拉罐倒扣入装有冷水的水槽中，立刻会听到一声巨响。看到易拉罐瘪得非常厉害，学生惊讶不已。从而激发了学生强烈的学习兴趣。
　　2.配合故事导入法。在物理学的发展过程中，充满着许许多多妙趣横生的故事和传说，如果在课堂教学中选用一些故事片断，并做一些模拟演示，就会创设出非常活跃的学习情境。
　　3.解决实际问题和实验竞赛导入法。创设一种解决实际问题的情境或者以双方竞赛来解决某一实际问题的形式导入新课，往往也能产生很好的效果。
　　例如：简单机械——撬木板导入
　　在讲新课以前，请同学们帮老师完成一件工作。谁能仅用自己的双手把钉在一起的两块木板扳开？（同学们纷纷举手，争先恐后地要求上台。）（请一个力气大的同学上台，但怎么也扳不开。）看来仅凭我们的气力是难以完成这一工作的。类似这样的工作很多，好在人类可以利用自己的智慧，创造出一定的工具来解决这些难题。谁能利用一把大的螺丝起子把这两木块分开？（请一位小的女同学上台，轻而易举地把木板撬开了。）这个同学使用的是一种最简单的机械，它有什么特点？为什么能轻而易举地把木板分开？它有哪些应用？这就是下面我们要讨论的内容。
　　一般来说，优秀的课堂实验导入方案应做到以下几点：
　　（1）创设情境和谐，能引起学生的注意和兴趣；
　　（2）课题意识明确，能激发学生的学习欲望；
　　（3）衔接自然，能调动学生知识、方法上的准备。
　　二、设计实验，提高学生自主探究的能力
　　学生对自然界的事物怀有好奇心，对还不懂的现象总喜欢问几个为什么。教师应该爱护学生的这种精神，可以和学生一起设计实验，组织他们观察现象，引导他们积极思考。
　　例如：“探究通电螺线管外部磁场”的教学，由于学生对螺线管比较陌生，课前可先留给学生一个思考题：用一根绳子代替导线，将其顺次绕在一只圆筒上（如用筒状保鲜膜等），可以有几种绕法呢？学生通过动手实践，得出两种绕法的结论。
　　在此基础上，将学生带到实验室，根据前面所学“通电直导线周围存在磁场”的知识，用电源、螺线管、小磁针等实验器材设计一个探究通电螺线管外部磁场分布的实验方案。让学生自己动手绕线并连接线路，观察实验现象，并做好记录。学生从中得出通电螺线管外部磁场分布与条形磁体相似的结论。
　　然后，引导学生思考影响通电螺线管外部磁场方向的因素有哪些。再做实验，学生边观察，边思考，边发现问题，边解决问题，并根据实验记录加以分析、归纳和总结。最后，归纳得出通电螺线管外部磁场方向和电流方向有关，而改变电流方向的方法有：改变电池两极和改变螺线管绕法两种。在得出实验结论的基础上，由教师介绍安培定则，通过启发诱导，使大部分学生都能熟练掌握和运用安培定则来解决通电螺线管的相关问题。
　　三、通过多种途径，培养学生探究方法的多元化
　　物理实验教学常用的有实验归纳法和实验验证法。在教学中，应有意识地安排这两种方法加强训练。
　　例如：在总电阻教学中，就可进行这两种方法的训练。
　　1.应用实验归纳法探索电阻串联。首先，教师要求学生根据欧姆定律设计一个电路，测定各个电阻的阻值，以及电路中的总电阻值。然后由学生进行实验，并从实验中归纳出R＝R＋R的结论。接着，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。这样，在获得关于串联总电阻与各部分电阻关系的知识的同时，学生学习到了自己设计电路、总结规律、从理论上论证的初步方法，即实验归纳法。
　　2.应用实验验证法探索电阻并联。在并联电路的探索中，先由教师从理论上推导出1/R＝1/R＋1/R，接着由学生自己设计电路操作实验，然后验证这一关系。最后，由教师进行总结，联系电阻与导体截面积的关系对并联作出解释。这样，在获得关于并联电阻知识的同时，学生还学习了实验验证法。
　　四、巧用突发实验，加强学生有问必究的探究精神
　　在课堂上，有时候会出现一些自己在课前并没有想到的实验现象，而恰好学生却非常感兴趣，如果条件许可，完全可以巧用这些“突发事件”，出奇制胜。
　　例如：在利用灯泡、凸透镜和投影仪屏幕做“探究凸透镜成像特点”的演示实验时，教师偶然移动了一下灯泡，突然有学生举起手来提出问题：灯丝的像移动的方向似乎和灯泡移动方向相反。其他同学也纷纷表示出对这个现象很感兴趣，便再次向左右、上下移动灯泡，观察像的移动方向；又只移动凸透镜，也让学生观察像的移动方向。结合作图，和学生们共同总结出凸透镜成像的又一特点。并向他们提出问题，如果像在光屏的左上方，该怎样移动物体或者凸透镜才能使像呈在光屏中央呢？
　　在讨论声中，学生的思维在拓展，能力在不知不觉中得以提高。
　　五、学以致用，让学生从课堂实验走向生活探究
　　实验教学能否达到最优目的，系统各部分能否协调运转，关键的问题是看我们在课堂教学中能否引起学生较大的兴趣。如果学生对实验感到乏味，那是难以达到目的的。而许多与生活实际很贴近的物理实验，往往更能使学生感兴趣。正如课标基本理念中的“从生活走向物理，从物理走向社会”，物理教学的最根本目的并不只是“做好题、考好试”，更重要的应该是将学到的知识应用到生活中去。
　　例如：在探究“杠杆的平衡条件”时，以杆秤为例，让学生分析出“小小秤砣压千斤”的道理，并可进一步提出这样一个常见的问题：有的不法商贩“扣秤”通常采用哪些手段？利用了什么原理？接着引导学生列出“杠杆平衡条件”表达式，画出杆秤杠杆示意图。通过这个例子，学生对“杠杆平衡的条件”会有更深的理解，从而运用自如。学习了“家庭电路和家庭用电”这章内容后，安排指导学生在家中观察电路，利用家用电笔辨别火线和零线，学习灯头线接法，了解保险丝的作用并会选用。
　　通过这样的方式，让学生从课堂实验走向生活实验和应用，既增强了观察身边现象的意识，又提高了自主探究的意识，从而使探究式教学得到了升华。
　　在这几年的教学实践中，我们不断更新教育理念和教学方法。在教学和课题研究中，我发现新课程改革与“做中学、学中做”的理念是如此一致：“做中学”的核心就是让孩子们充分体验科学探究、科学发现的过程；“学中做”的核心就是让孩子们充分利用科学知识解决问题，进一步提升科学素养；而在新物理课程标准中，指出注重科学探究，提倡学习方式多样。它们都倡导科学探究，重视培养学生的动手能力。
　　总之，通过物理实验，不但要达到教材对每一个实验提出的实验目的，进行常规的验证性的实验教育；更重要的是要培养学生主动研究的探索精神和创造性地发现、思考和解决新的实际问题的能力。只有作为主导的教师在整个物理教学过程中把实验和理论有机统一起来，同步进行，实现教学的优化，才能收到事半功倍的效果。