如何做好物理探究性实验

丁灿明

摘要：本文从实验的类型、师生角色、实验具体操作及实验的研究方法等方面，阐述如何通过物理探究性实验的教学，来激发、培养学生的学习兴趣，培养学生实践能力、科学探究能力、自主学习能力和创新能力，真正发挥探究性实验的作用。

关键词：实验探究；科学探究能力；自主探究能力；创新能力

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2016）05-0228-02

探究性实验，是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己的实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种研究方法和认知活动。[1]《普通高中物理课程标准》明确要求学生学习科学探究的方法，[2]因此，物理教师在教学过程中应非常重视物理探究性实验的教学，通过实验探究，培养学生的科学探究能力、自主学习能力和创新能力。

1.巧用资源，实地探究，培养科学探究能力

物理学作为一门自然科学，与我们的生活密切相关，往往身边的东西就可以作为我们实验探究的器材。物理教师要善于利用身边的器材资源，变演示实验为探究实验，给学生提供更多的发展空间，培养学生的科学探究能力。

演示实验教学的基本流程是教师演示实验过程，展示物理现象，呈现物理规律，引导学生观察实验现象，进行思考、分析，从而得出实验结论。演示实验一般不需要每个学生都动手实践，如果能将演示实验变成探究性实验，就可以给每个学生动手的机会，不仅可以提高学生的学习积极性，更能培养他们的动手实践能力。比如，在演示液体的表面张力的实验前，我让学生在课前分组自己动手去做实验，任务有两个：第一个，收集生活中有哪些现象体现或利用了液体的表面张力并尽可能动手实践；第二个，简单探究液体的表面张力大小与哪些因素有关。对于第一个任务学生可以很轻松地完成，但对于第二个任务就没那么容易完成了。因为教材里介绍了漂浮在水面上的硬币、肥皂膜收缩使棉线圈张紧为圆形等，因此，我提示学生可以从这两个实验入手，先猜想液体的表面张力可能与哪些因素有关，再设计实验，然后动手，得出结论，最后查资料，找出自己的不足之处。结果，大多数学生很容易就发现液体的表面张力大小与液体的浓度及液体的种类有关，但有的学生认为液体浓度越高，表面张力越大，有的学生认为并非如此。最后查资料发现，液体表面张力只在浓度约为1.5%时最大，并非越浓表面张力越大；另外，液体表面张力也会随温度的升高而减小。这虽然只是一个很小、很简单的实验，但对于培养学生的实验探究能力，激发、培养学生的学习兴趣却起到了不可估量的作用。

2.改变角色，自主探究，培养自主学习能力

著名教育家苏霍姆林斯基指出："在人的心灵深处都有一种根深蒂固的需要，就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。"我们的学生当然也毫不另外地想要成为课堂的主人。

实验探究过程中更要改变教师的角色，不再以教师为主体，而是以学生为主体，把物理实验探究、学习的自主权利和方法交给学生，让学生变"客人"为"主人"，培养学生自主学习能力。教师在实验教学过程中再也不能只是吩咐、指挥、命令。动辄就讲"必须什么什么"、"应该什么什么"、"第一步怎样、第二步怎样……等等"。教师应该成为学生开展物理实验探究的引路人和协助者，可以将整个实验探究的过程完全交给学生。

例如：在"测定金属丝的电阻率"实验教学中，本人是这样进行实验的：

课前，先让学生每四人一组自由组合，自主预习；预习过程中要求明确实验目的及实验原理（包括电路图的设计，安培表该用内接法还是外接法，滑动变阻器该用限流式还是分压式），用到哪些器材及器材的正确使用（特别是螺旋测微计的使用及如何正确读数），明确实验的具体操作步骤及注意事项，并且设计并撰写实验报告。课堂上，学生按事先的分工进入实验室进行自主探究，记录相关数据、填写实验报告，并对每组的实验报告进行评价，评选出优秀者若干。课后，每组经过讨论写一篇实验心得体会，并在全班交流。在整个探究过程中，学生都非常积极，特别是平时物理成绩很不好的同学，都争相要表现自己，对于培养学生的学习兴趣、合作精神及动手能力都非常有好处。那么，教师在整个教学过程中需要起到哪些作用呢？首先，在课前的学生预习阶段，对于学生的疑问（如电路图的设计，安培表该用内接法还是外接法，滑动变阻器该用限流式还是分压式，螺旋测微计的使用及如何正确读数等）可以做出适当的引导，以免学生按照错误的实验设计去操作实验。其次，在课堂上的学生实验阶段，教师应仔细观察学生实验过程中的一举一动，对于学生在实验过程中发生的错误及时予以正确引导与纠正；在实验分析阶段，对于学生填写的实验报告要予以检查，看实验数据的记录及得出的结论是否合理。最后，在实验结束后，要及时做出评价。对于表现优秀的同学要及时予以表扬，特别是对于那些平时成绩及表现不好的同学，如果实验中表现好，要重点予以表扬，激发他学习物理的兴趣，在今后的学习中，他很有可能会给你意外的惊喜。在这个探究的过程中，教师充当的主要是引导者的作用，把物理实验探究、学习的自主权利和方法交给学生，让学生能够充分地展示自己，培养学生的自主学习能力及实验探究能力。

3.放飞思想，多样探究，培养创新思维能力

每个学生的成长环境、思维方式都是不完全相同的，多样化的开放式教学法不拘泥于单一的思维模式，有利于培养学生的创新思维及创新能力，本人认为可以从以下几个方面入手：

首先，实现物理实验设计、实验器材选择的多样化。

在进行实验探究时，为学生准备可供选择的器材应注意多样化，引导学生采用不同的实验设计、实验器材达到同样的实验目的。比如，在做"探究恒力做功与物体动能变化的关系"实验时，可以采用如下图所示四种实验设计。

在这些不同的实验设计中，采用的实验器材也有所不同，但殊途同归，都能达到同样的实验目的。而真正受益的是学生，他们在经历了不同的实验探究之后，不但掌握了知识，开阔了思维，更重要的是探究能力、创新能力更强了。

其次，实现物理实验结果的多样化。

在进行物理实验探究时，有时同样的实验器材、实验设计，却可以得到多种实验结果。比如，在"测定金属的电阻率"的实验中，除了可以测定某电压下（即某温度下）某金属的电阻率，还可以研究金属的电阻率与温度的变化的关系。只要引导学生在不改变金属丝的情况下，记下几组不同的电压与对应的电流值，列表画出U-I图线，就可以看出金属的电阻率会随温度（电压）的升高而增大。如果课堂时间有限，也可以引导不同组的学生采用完全相同的电阻丝，但测定不同温度（电压）下的电阻率，让学生对比分析，同样可以探究金属的电阻率会随温度（电压）的升高而增大的关系。这样，既节省了课堂时间、拓展了实验，又提高了课堂效率，达到了事半功倍的效果。

再次，实现研究方法的多样化。

中学物理实验教学的最终目的是培养学生的科学探究能力及科学素养，为社会的发展培养高科技后备人才。在实验课堂教学中采用多种研究方法是必不可少的。只有通过不同科学研究方法的应用，才能让学生在实践中体会科学研究的快乐，掌握科学研究的一般方法及流程，增强学生运用科学研究方法的意识和能力。在平时的教学中，作为一名物理教师要充分利用实验的优势，让学生通过科学探究的过程，潜移默化地形成科学的思维模式，这对培养学生创新素质具有重要意义。中学物理研究的方法有很多，运用最多的是以下几种：控制变量法、理想化法、类比法、 转换法、归纳法、图像法、等效替代法。在一次探究实验当中，通常要同时采用多种研究方法。例如，在"验证牛顿第二定律"的实验中，就要用到控制变量法、图像法、理想化法和转换法；对于以上这些研究方法，应该在教学过程中对学生有意识地进行培养和训练，让他们将科学探究形成一种习惯，受益终生。

总之，作为一名物理教师，应当高度重视物理探究实验的教学，充分利用每一次实验探究的机会，通过探究性实验的教学培养学生的科学探究能力、自主探究能力和创新能力；传授给学生科学研究的方法，培养学生的科学素养；以物理探究性实验为基石，铺就学生能力成长的大道，为学生的终身学习打下良好的基础。

参考文献：

[1]张大均.教育心理学，北京：人民教育出版社，2003，123

[2]张大昌.普通高中物理课程标准， 人民教育出版社，2003， 1-12