优化物理实验教学培养科学探究能力

杨豪

摘要：实验不仅是一种操作性的实践活动，更是一种探究性的实践活动。所以，教师必须优化物理实验教学，包括更新实验教学观念、优化演示实验、改进分组实验、变演示实验为探索性实验、加强设计性物理实验和开展课外活动等，以激发学生的探究兴趣，培养学生的创新能力，培养学生的探究能力，增强学生的探索能力，培养学生的实验设计能力，让学生体验科学探究。真正让学生自己动手“学物理、做物理”。

关键词：物理实验教学；优化；探究兴趣；探究能力

贯彻新课理念，就是让学生处于主体地位，教师可以是参与者、组织者、指导者和评价者。而物理教学中的实验是为学生创设一种再发现的学习情境，需要学生用脑子去思考，用身体去感受，用心去体验，能使学生的身心与探究过程充分交融，因而有利于学生对知识生成过程的再发现。为此，笔者以培养学生的探究能力为出发点，对物理实验教学进行优化，尽可能将演示实验改为学生实验，将验证实验改为探究实验，力求让学生自己动手“学物理、做物理”。

一、更新实验教学观念，激发学生的探究兴趣

物理是以实验为基础的学科，也就是说物理的定义、定理、定律都建立在大量的实验和实践的基础上。因此，教师是更新实验教学观念，想方设法激发学生的探究兴趣。教师可在做好课本所规定的演示实验、分组实验的同时，适当布置一些课外实验；实验仪器不应局限于实验室所配备仪器，应经常选用身边的物品并可自制仪器；实验场所不应局限于物理课堂，应在任何场所随时开展。

例如：学习了“光沿直线传播”后，笔者让学生根据用小孔成像现象，自制针孔照相机；学习了测力计的原理后， 笔者让学生在家里用橡皮筋、几个重力已知的棋子、硬纸板、盒盖自制测力计；在学习了“光的色散”后，笔者增设了彩虹的形成这一课外实验；学习了“物体的浮沉条件”后，笔让学生在家里做鸡蛋在盐水中的悬浮实验，或者用大试管、注射器做潜水艇浮沉的模拟实验，也可以用橡皮泥探究物体的浮沉条件……

设法利用身边的材料来做实验，可以拉近实验教学和实际生活的距离。实验材料如果选用学生所熟悉的、简单的、常见的，就能使学生产生亲切感、新奇感和熟知感，容易使学生明白物理和生活的联系。

二、优化演示实验，培养学生的创新能力

演示实验是物理教学的一个重要组成部分，是使教学直观、形象化的重要手段，是启发学生思维、建立物理概念的重要措施。课本上有些演示实验因为自身设计或实际教学条件的局限，效果不够理想。改进和优化演示实验，可以使学生获得相关知识，激发学生的探究兴趣，培养学生的创新能力。

例如，在“大气压的测定”的实验教学中，如果按教材依葫芦画瓢，直接运用托里拆利实验获得结论，虽然能测得大气压值，但这种生硬的灌输式的教学，学生只知其然，不知其所以然。于是，笔者将其改进，这样效果就有很大区别：

（1）在装满水的瓶子上安一个带玻璃管的塞子，为什么会吸不到水？

（2）将两端开口的玻璃管插入水槽中，为什么管内外的水面同样高？

（3）让学生自己设计实验测定大气压的值。

（4）把玻璃管中安上活塞，排出管内空气，向上拉动活塞，为什么水柱能上升？

（5）若玻璃管足够长时，水柱是否会一直随着升高？

（6）在水柱不随活塞上升而上升时，你能从中悟出什么？

（7）设想一下，怎样使管内水面以上部分达到真空状态，从而精确地测出大气压的值？

（8）这个实验能否换用酒精或其它液体来完成？选用哪种液体最合适？

按此“质疑、实验、探索、解疑”的探索方式进行教学，使学生像科学家一样亲自参与科学探究与发现，有效调动了学生的学习积极性，从而培养他们的创新能力。

三、改进分组实验，培养学生的探究能力

学生分组实验是初中学生最感兴趣的课，但绝大多数学生是按教材的安排程序进行实验，按照教师布置的步骤进行操作，兴趣只停留在表面上，凑“热闹”成分较多。有鉴于此，笔者把部分学生实验改成探索性实验，并增加了一些探索实验内容，以拓展学生的思路。在全班讨论或小组讨论中，由于学生思考问题的方式和角度不同，讨论中可能出现多种实验方案，这些方案只要合理有效，教师就要及时肯定，并让学生去做，不规定设计的实验和课本上的实验相同。

例如，探究斜面的机械效率时，笔者先让学生自己探究得结论。而课本中已给出了探究的问题：“光滑程度一样的斜面，当它的倾斜程度不同时，斜面的机械效率是否相同？”所以，教师先让每个同学把自己的猜想或假设写在课本上，接着设计实验。在设计实验时，笔者引导学生应考虑：需要测量哪些物理量，怎样计算总功和有用功？然后让学生设计相关表格。再把准备好的器材拿到教室，四个同学为一组，分发给他们。开始实验后，学生做得积极而认真，做好后根据测出的数据计算。教师巡视并随时指导，发现各组得出的结论不一样，甚至有两个截然不同的结论，有的得出了与斜面的倾斜程度有关，有的得出了与斜面的倾斜程度无关，他们也不知哪一个结论是正确的。最后大家讨论交流，气氛热烈，这时笔者从中引导他们进行评估，让他们寻找可能出错的地方，实验设计有没有不合理的地方，数据有没有读错等等。通过讨论，澄清不清晰的思维，明确具体操作中容易出错的地方以及如何避免等。

四、变演示实验为探索性实验，增强学生的探索能力

探索性实验作为物理实验的一种形式，它有别于测定性实验，又有别于一般的验证性实验。探索性实验的目的在于使学生获得物理实验研究方法的训练，让学生接触探索、发明、发现的过程和方法，在探索发现的过程中激发和满足不同层次学生的探索与创造欲望，发展学生理性的、批判的思想方法。

例如，在九年级某复习课中，笔者先给出器材：课桌上放四根同一型号的试管、二根同一型号的条形磁铁、两支同一型号的弹簧秤。不给学生讲解仪器的使用、实验步骤以及如何观察实验得出结论。而是仅告诉学生利用桌面上的器材（可选用）用你所做的实验回答：（1）力的作用是否是相互的？（2）相互作用力存在什么样的关系？让学生充分发挥想象力，多角度多途径地再现定律的形成过程。结果：有的学生将两根磁棒握在手中，同名极相对或异名极相对；或将两根磁棒都放在试管上或者一根放在桌面上另一极放在两试管上；……。最后，学生总结：弹簧秤对拉或手拉弹簧秤等多种实验得出了“力的作用是相互的”是一个普遍的规律。

可见，学生在自己“探索”物理规律的实验过程中，既动手又动脑，加深了对知识的理解和运用，增强了探索能力。

五、加强设计性物理实验，培养学生的实验设计能力

设计性实验是在一些特定的要求和条件下，自行设计和实验，灵活地运用所学物理知识和实验基本技能进行创新思维和实践活动。在物理教学过程中，实验设计需要学生灵活地、创造性地运用所学物理基础知识和实验基本技能，并从不同角度、不同层次采用不同方法设计实验方案。为此，教师可以有意识地创造一种探索氛围，比如提出“应该进行怎样的设计”、“为什么要这么做”、“换一种方法能不能做”等问题并运用多角度思考法、缺点列举法、逆向思维法等方法，引导学生探索，对其不足加以改进。

例如，在探究“通电螺线管磁场”的实验中，对于有无铁芯的影响，教师先将螺线管接入电路——接通电路时螺线管旁边与软铁棒相连的指针发生了偏转，说明通电螺线管周围有磁场。此时教师设问：若将一铁芯插入螺线管内，指针偏转角度会发生变化吗？学生通过教师启发大胆猜想，预示现象的发生，激起了学生的探究欲望，从而把学生的思维带入到主动探究之中。之后学生相互讨论思考，然后实验验证。同学们在认真观察现象，探究问题的结果：发现偏角变大，螺线管磁性增强。于是，在师生问题对话、实验中，引出“带有铁芯的螺线管”的课题。为什么插入铁芯后螺线管磁性会增强？学生们又带着探究欲望，向老师提出了反思的问题，教师因势利导，组织学生相互讨论，共同解答，充分体现了学生是课堂学习的主体。接着，在研究电磁铁的磁性跟哪些因素有关时，教师又再次设问：如何用实验来验证猜想？怎样具体设计方案？实验需要哪些器材？需要观察哪些现象？教师以此来引导学生思考讨论，鼓励学生大胆猜想，让学生主动参与研究实验方案的设计，培养学生实验设计能力。

六、开展课外活动，让学生体验科学探究

课外活动是物理课堂教学的延伸和补充，是学生将物理知识应用于实践的重要途径。当学生完成规定的学习任务后，教师更应鼓励学生自己选择课题进行探究，以满足学生的个性发展需要。

例如，在课外活动中，我校开放了实验室、图书馆、校园网等探究性场所，使学生能根据探究需要进行实验操作、资料收集和信息处理。初中物理课本中有的小实验，在老师的引导下，学生在实验室利用自制仪器，自制潜水艇、针孔照相机、潜望镜、完成了纸锅烧水等小实验。

又如，在设计课外活动时，笔者结合学生生活和本地实际，选取学生常见的事例，适当布置课题让学生进行科学探究：“调查学校电能消耗的情况，并对节约用电提出合理化的建议”；“研究电冰箱内外温度差和所耗电能的关系”；“调查居住地的燃料使用情况，并对如何提高燃料的利用率提出合理化的建议”等等。学生根据课题进行课外阅读，网上查询，收集资料，观察记录，利用身边随手可得的器材进行实验，通过分析论证、评估、交流进行较全面、系统的探究，提高学生探究能力，丰富学生课外生活。因此，在课外活动中开展科学探究，是一种培养学生科学探究能力的重要途径。

总之，优化物理实验教学，培养学生科学探究能力，不仅有利于新课程理念的贯彻落实，而且有助于培养学生分析问题、概括能力和应用科学知识解决问题的能力，培养科学探究精神和严谨的科学态度，使学生真正体验科学的奇妙和伟大，并不断在探究中提高、发展和创新，成为适应今后社会高速发展的开拓型人才。

参考文献：

[1]朱鸿祥.例谈物理实验教学与学生科学探究能力的培养[J].技术物理教学.2010（04）：50-51

[2]曹雪莲.加强物理实验教学 培养学生的实验探究能力[J].中国现代教育装备.2012（20）：49-50

（作者单位：广东省珠海市斗门区城东中学519100）