发挥探究实验的功能，培养学生的探究能力

吴龙金

《全日制义务教育物理课程标准》指出：“科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。”将科学探究列入内容标准，旨在将学习重心从过于强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。

一、传统实验教学中存在的问题

1.实验的研究性较弱，仅停留在能做好实验的层次上。

2.实验量小，难度不大；与生活与生产实际的结合不够。

3.实验内容的范围较窄，仅以物理实验为主，第二课堂、实验室实验等内容很少。

4.实验的学术化倾向较重。教学中突出了“教”，忽视了“学”，凸显了以本为“本”，忽视了以“人”为本。

综上，传统实验教学不利于培养兴趣、获取知识，对培养学生的科学探究能力是有限的。进行探究性实验教学，对培养学生的探究能力有重要的意义。

二、培养学生探究能力的意义

1.可以激发学生的学习兴趣，提高学生的科学素质，掌握科学探究的方法，增强学生的口头表达能力和初步的信息交流能力。

2.有利于学生手脑并用，把学生的兴趣、知识、能力等各种心理因素融为一体，主动建构知识和能力，在探究中享受学习乐趣。

3.有利于提高全体学生的科学素养，完成新一轮课改的任务，实现人本化教育。

4.有利于培养具有较高科学素质的未来社会的公民和未来的物理学家。

三、发挥探究实验的功能，培养学生的探究能力

1.在实际的探究实验中，培养学生自发、主动发现、提出科学问题的能力。

教师创设一定的情境，使学生通过观察、感知、体验后发现问题；或者创设一定的任务，在完成任务过程中，点燃智慧的火花，产生探究问题。从日常生活、自然现象或实验现象的观察中发现与物理学有关的问题。例1.某学生在河边玩耍，看见两女士在河边散步，一位穿高跟鞋，另一位穿平跟鞋，尽管她们的体重看起来相同，但她们留在河边湿地上的脚印深浅有明显的差异。高跟鞋后跟的印痕窄而深，平跟鞋的则宽而浅。学生提出：“为什么高跟鞋鞋跟对湿地的压痕会比平跟鞋深？”这种把观察到的现象直接问题化的表述方式只是一种较低层次的方式，这是因为：第一，它把现象转化为问题时，在行为上比较简单，只要把现象的描述加一个问号便可以了。第二，它没有把对上述现象的认识转化为一个科学问题，因而缺乏明确的探究方向，给形成探究假设和制订研究方案带来了一定的困难。要把发现的现象演变为一个科学问题，需要对现象作进一步的思维加工。例如以上例1中，高跟鞋和平跟鞋对地面作用的不同特点是力的作用面积不同，造成地面的破坏效果不同；这一科学问题，还可以发展为“力对物体的破坏作用和什么因素有关”这一探究问题，通过探究便有可能形成压强的概念。

学生提出问题能力的发展应该是逐步的，在获得新的发现之后，学生首先应该能够提问自己的发现。在此基础上，教师可以根据学生的认知情况适当地加以指导，帮助学生形成一个与物理学有关的科学问题，并用口头或书面表述。学生经过一定案例的积累，并随着物理知识的丰富，逐步提高提出探究问题的能力。

2.在实际的探究实验中，培养制订计划与设计实验的能力。

制订计划与设计实验是科学探究过程中重要的环节，但多数情况下，为了使科学探究进行下去，教科书需要介绍探究的方法，因此在课堂教学中，这个环节学生较少有锻炼的机会，让学生经历制订计划与设计实验的过程显得特别必要。设计实验是一个创造过程，是探究中很重要的一个环节，直接影响到探究结果。我们的做法是，先放手让学生大胆设计，小组之间、组与组之间讨论方案的可行性，哪组设计的方案好，对确实设计有困难的教师加以积极引导。例如设计“影响电磁铁的磁性强弱的因素”实验方案时，通过推理得出电磁铁的线圈匝数越多，通过的电流越大，电磁铁的磁性将越强的假设之后，通过逻辑思维，很容易分析出实验需解决的问题有三个：怎样测量磁性强弱，怎样改变和测量电流，怎样改变线圈匝数。这时就可以发动学生讨论解决这些问题的方法，如：

“1.怎样测量电磁铁磁性的强弱？

学生A：看它能吸起多少根大头针或小铁钉。

学生B：看它能吸起多少铁屑（用天平称）。

学生C：看它对某一铁块的吸引力（用弹簧测力计把被电磁铁吸住的铁块拉开时弹簧计的读数）有多大。

2.怎样改变和测量通过电磁铁线圈的电流？

学生D：用滑动变阻器改变线圈中的电流，用电流表测量电流的大小。

学生E：用增减电池改变线圈中的电流，用串联小灯泡的亮度比较电流的大小。

3.怎样改变电磁铁线圈的匝数？

学生F：使用中间有抽头、能改变线圈匝数的现成电磁铁产品。

学生G：临时制作电磁铁线圈，边实验、边绕制。”

兼顾考虑实验是否精确、器材是否普及、操作是否简便等因素，发动学生对这些因素进行具体分析，根据不同学习条件，可采用C、D、F，或者用A、D、G和其他方法组成探究方案。在这个过程中，既注重全体学生的发展，又张扬学生的个性，通过讨论，促进生生之间的情态和信息交流，相互启发、促进，达到共同提高、培养能力的目的。

3.在实际的探究实验中，培养学生进行实验与收集数据的能力。

在进行实验与收集数据时，如果由于实验环境的影响、实验条件的改变或者实验者的疏忽，造成收集数据的失真或部分失真，将会对探究结果产生严重影响，甚至有可能得出与真正的科学结果完全相反的结论，致使探究者对这些错误结论信以为真。收集数据对科学探究的重要性是不言而喻的。

我根据学生的学习基础、行为习惯、兴趣爱好等方面的差异将班级学生分成若干小组，但不以学习成绩为唯一标准，每组3～4人，组内角色分工明确，有负责统筹组织的组长，有负责发言的，有负责记录的。组内角色轮流转换，上一次你当组长，这一次你就负责记录，依次类推，这样使得组内学生取长补短，互相帮助，互相启发，可以各抒己见、质疑，营造学生自主表达、共同学习的活动氛围，使每个学生都得到机会均等的全面练习，又能充分体现分工与协作。实践两年，效果非常好，有的平时少言寡语，学习成绩不好的学生提高都很大，只要一说探究，便非常兴奋，表现出成功的喜悦。科学事实是检验科学结论的唯一标准，证据是进行科学分析的根据，如果不进行实验，不收集科学数据，实验探究便无法进行下去，就不可能形成探究问题的结论。

教师要保证学生有足够的时间进行探究，在交流讨论中各抒己见，互相帮助，共同提高，在充分暴露学生思维的过程中，锻炼学生的表达能力、合作精神和团队意识，培养学生的情感、意志。教师要最大限度地发挥学生的积极性和创造性，注意对学生的探究，及时恰如其分地启发，因势利导地调动探究过程。

4.在实际的探究实验中，培养学生分析论证和评估能力。

在初中物理教学中，数据之间的关系通常表现为相等、之和、之差、乘积、比值等数学关系。教师要组织学生根据实验现象、实验数据或收集的事实进行分析论证，探讨结论，使学生像科学家一样自觉主动地分析问题、解决问题，指导学生不要带着对实验结果的预期影响对实验数据的描述。启发学生自己发现这些数据之间规律的过程，是一个发展学生创造性思维的过程。学生在完成某项工作或工作达到某一阶段时，应该进行反思，检查思想和具体措施，发现错误和疏漏，如探究结果是否和日常经验和现象冲突？是否和探究者原有的知识相矛盾？在探究结果中各因素之间的关系是否符合逻辑？是否能自圆其说？等等。这是责任心的表现，也是科学探究中必不可少的环节。强化对探究过程和探究结果进行评估的意识，对发展学生的批判性思维具有积极的意义。

总之，探究式实验教学是一个循序渐进的过程，在教学过程中充分考虑到学生的年龄特征和个体差异，充分体现“以人为本”的教育思想，培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神，使他们更好地掌握物理基础知识和基本技能。