淺談物理教學(xué)中探究性實(shí)驗(yàn)的開展

唐步明

【摘要】物理教學(xué)過(guò)程是一個(gè)研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程，是一個(gè)在教師引導(dǎo)下學(xué)生主動(dòng)探究的過(guò)程。而探究性實(shí)驗(yàn)就是把學(xué)生推向前臺(tái)，讓他們?cè)谧灾魈剿髦薪?jīng)歷挫折，獲得成功體驗(yàn)，從中學(xué)到科學(xué)知識(shí)和掌握探究性學(xué)習(xí)的方法人。探究性實(shí)驗(yàn)的開展可分為問(wèn)題、探究、實(shí)踐（驗(yàn)證反饋）、遷移四個(gè)重環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】問(wèn)題，探究，實(shí)踐，遷移

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

物理教學(xué)過(guò)程是一個(gè)研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程，是一個(gè)在教師引導(dǎo)下學(xué)生主動(dòng)探究的過(guò)程。而探究性實(shí)驗(yàn)就是把學(xué)生推向前臺(tái)，讓他們?cè)谧灾魈剿髦薪?jīng)歷挫折，獲得成功體驗(yàn)，從中學(xué)到科學(xué)知識(shí)和掌握探究性學(xué)習(xí)的方法。本人在多年的物理教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)特別是新課標(biāo)中要求的探究性實(shí)驗(yàn)的開展作了一些探索，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)：

探究性實(shí)驗(yàn)的開展可分為問(wèn)題、探究、實(shí)踐（驗(yàn)證反饋）、遷移四個(gè)重環(huán)節(jié)，在物理教學(xué)中通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)來(lái)充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，質(zhì)疑、辨析、實(shí)驗(yàn)、思索，并在探究中深入理解，綜合應(yīng)用物理概念和原理，提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

1. 問(wèn)題：即提出問(wèn)題和提出假設(shè)或猜想 一切創(chuàng)造都源于問(wèn)題，解決問(wèn)題是物理創(chuàng)造活動(dòng)的目的、內(nèi)容和結(jié)果。而物理問(wèn)題或多或少是通過(guò)物理創(chuàng)造活動(dòng)來(lái)解決的。心理學(xué)家托蘭斯把創(chuàng)造定義為：“一種敏銳的察覺(jué)問(wèn)題、缺陷、知識(shí)的空白、缺損因素、不和諧等，對(duì)缺損進(jìn)行猜測(cè)和提出假設(shè)；檢驗(yàn)和驗(yàn)證這些假設(shè)；最后與別人交流成果的過(guò)程?！币虼?，沒(méi)有問(wèn)題意識(shí)，就談不上主動(dòng)性學(xué)習(xí)，更談不上研究。學(xué)生在學(xué)習(xí)中能提出問(wèn)題，表明他進(jìn)行過(guò)獨(dú)立的思考和分析，表明他對(duì)前人的學(xué)問(wèn)和現(xiàn)成的知識(shí)有疑難或質(zhì)疑。因此，提出問(wèn)題的過(guò)程，本身就是發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性探究的過(guò)程。

問(wèn)題的來(lái)源主要有三方面：一是教師對(duì)教材的鉆研和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累；二是學(xué)生在聽(tīng)課過(guò)程中、實(shí)驗(yàn)觀察中、自學(xué)和練習(xí)中的疑難或質(zhì)疑；三是師生找到教材知識(shí)和生活、生產(chǎn)、科研中的物理現(xiàn)象的結(jié)合點(diǎn)。

2. 探究 這一環(huán)節(jié)是探究性實(shí)驗(yàn)及學(xué)生創(chuàng)新精神和能力培養(yǎng)的核心。其任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生以問(wèn)題為中心，開展討論、質(zhì)疑和辨析，解決所提出的問(wèn)題，加深學(xué)生對(duì)概念和規(guī)律的理解，完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)，發(fā)展思維能力。

這一環(huán)節(jié)的要點(diǎn)是處理好學(xué)生獨(dú)立探究和教師主動(dòng)指導(dǎo)之間的關(guān)系。探究的主體是學(xué)生，應(yīng)主要由學(xué)生自己立論、探究和反駁。要最大限度地發(fā)揮學(xué)生探究的積極性和創(chuàng)造性，這樣才能使學(xué)生對(duì)概念和規(guī)律的理解達(dá)到生動(dòng)、深刻和經(jīng)久不忘的程度，才能使學(xué)生在思想方法和思維發(fā)展上的收獲是通過(guò)學(xué)生內(nèi)因作用而得到的，因而也才可能具有較強(qiáng)的遷移能力。另一方面也要求教師充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，這種引導(dǎo)作用不僅表現(xiàn)在教師在課前選題和對(duì)教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)中，更重要的是表現(xiàn)在對(duì)探究恰如其分的及時(shí)引導(dǎo)和控制過(guò)程。

根據(jù)探究性實(shí)驗(yàn)的原則及其問(wèn)題的來(lái)源，在不同的認(rèn)知水平和能力水平，進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)的組織有三種情況：

2.1 教師提出問(wèn)題，并在教師的組織下進(jìn)行小組討論或全班討論。例如：“人教版”九年級(jí)物理第十三章第四節(jié)《其他簡(jiǎn)單機(jī)械》的教學(xué)課前引入，可采用如下程序展開：

(1)運(yùn)用杠桿可以將物體提升一段距離，但它經(jīng)常會(huì)受到一些限制，如圖1和2所示，只能將物體提升到h處。為使物體繼續(xù)上升，應(yīng)怎么辦？

(2)有的同學(xué)提出可以在圖中再加一個(gè)杠桿，按照此法如圖3所示，物體被提升的高度雖然增大，但仍然受到一定的限制，此方法似乎為我們提供了一種方法，還需進(jìn)一步改進(jìn)。

(3)有的同學(xué)設(shè)想若有n個(gè)同樣的杠桿，他們共用一個(gè)支點(diǎn)，且能連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，則可以將物體提升的高度變大到原來(lái)的n倍。如圖4和5所示。

(4)通過(guò)師生合作討論，很快總結(jié)出：若將n個(gè)杠桿彼此相連，并在杠桿的頂部開出小槽，取其支點(diǎn)為軸，那么就形成了一個(gè)以支點(diǎn)為軸的滑輪，穿過(guò)一根繩子，便能連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就可以將物體提升到任意的高度，如圖6和7所示。此方法不但克服了杠桿的缺點(diǎn)，而且還使同學(xué)們充分地認(rèn)識(shí)到滑輪是杠桿的變形。

通過(guò)以上對(duì)提升重物方法的探討及過(guò)程的分析，使同學(xué)們對(duì)滑輪的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)及實(shí)質(zhì)都有了深刻的理解。

2.2 由教師擬定問(wèn)題，在全體學(xué)生預(yù)先（課內(nèi)或課外）研究題目之后，由教師或?qū)W生主持討論。例如：教師給定一組實(shí)驗(yàn)器材：一空玻璃杯、適量的水、一張紙，然后分組討論探究，利用所給裝置可以做出哪些實(shí)驗(yàn)，探究哪些問(wèn)題，然后派代表來(lái)上臺(tái)演講設(shè)計(jì)思路和演示實(shí)驗(yàn)。學(xué)生的表現(xiàn)非常踴躍，也設(shè)計(jì)出了很多符合原理和新穎的設(shè)計(jì)，這樣做真正學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力落到了實(shí)處。

2.3 加強(qiáng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，培養(yǎng)創(chuàng)造能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖约哼M(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)。它能較好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)靈活運(yùn)用知識(shí)和技能、進(jìn)行創(chuàng)造性思維和實(shí)踐的能力。在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意如下幾個(gè)問(wèn)題：

2.3.1 精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課題。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的課題可小可大，小的如一道實(shí)驗(yàn)練習(xí)題，大的如科研訓(xùn)練課題。無(wú)論何種規(guī)模，都應(yīng)力求使學(xué)生感到有探索價(jià)值和設(shè)計(jì)的必要，能引起學(xué)生興趣，能培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)技能的本領(lǐng)，能學(xué)習(xí)科學(xué)的方法。如在學(xué)習(xí)密度概念后可布置如下設(shè)計(jì)課題：(1)如何用天平“秤”一卷細(xì)鐵絲的長(zhǎng)度；(2)如何用量筒“測(cè)”一小杯空氣的質(zhì)量。

2.3.2 突出探索方法?？茖W(xué)研究的實(shí)驗(yàn)方法中，常用的有實(shí)驗(yàn)歸納法和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法。在教學(xué)中，對(duì)這兩種方法也都應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)基本訓(xùn)練。例如，為了探索串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中的總電阻，就可以采用如下方式。為了從串聯(lián)電路實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)探索過(guò)程，首先由教師向?qū)W生提出要求，根據(jù)歐姆定律，設(shè)計(jì)一個(gè)電路，測(cè)定各段電阻的值；然后由學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中歸納出R_串=R₁+R₂的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，最后教師根據(jù)串聯(lián)電路中電流、電壓的特點(diǎn)和歐姆定律，從理論上加以推導(dǎo)也得出同樣的結(jié)果。由此，在獲得關(guān)于串聯(lián)總電阻與分電阻關(guān)系的知識(shí)的同時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)到自己設(shè)計(jì)電路，總結(jié)規(guī)律并從理論上論證的初步方法。對(duì)于并聯(lián)電阻的探索，又可以用另一種方法進(jìn)行，先由教師從理論推導(dǎo)出的關(guān)系，然后由學(xué)生自己設(shè)計(jì)電路操作實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證這一關(guān)系。最后由教師總結(jié)，并且聯(lián)系電阻與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系，對(duì)于并聯(lián)后總電阻減小做出解釋。這樣在獲得關(guān)于并聯(lián)電阻的知識(shí)的同時(shí)，學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法。

2.3.3 在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注重學(xué)生創(chuàng)造性思維的鍛煉。為了發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)中注意對(duì)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維和集中思維的訓(xùn)練。例如：設(shè)計(jì)測(cè)固體物質(zhì)密度的實(shí)驗(yàn)，先讓學(xué)生設(shè)計(jì)各種不同的方法，然后再深入分析各種方法的可行性和特點(diǎn)。

要把設(shè)計(jì)方案變?yōu)閷?shí)踐，需要解決許多問(wèn)題，教師要起指導(dǎo)作用，不應(yīng)包辦代替，也不能放任不管，要不斷幫助學(xué)生自己糾正出現(xiàn)的錯(cuò)誤，一步一步向結(jié)論探索。有時(shí)可以讓學(xué)生碰碰釘子，從正反兩方面鍛煉才干。在實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，再組織學(xué)生匯報(bào)討論。交流成果，使多數(shù)學(xué)生受到教益，成功者也得到鼓舞，這樣就能充分發(fā)揮設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的作用。

2.3.4 重視課外小制作。學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)（包括小制作）主要是以擴(kuò)展知識(shí)面，發(fā)展創(chuàng)造力為主要目的，以第二課堂的形式和獨(dú)立活動(dòng)為特點(diǎn)，因而，對(duì)于課外實(shí)驗(yàn)的要求。就應(yīng)該突出科學(xué)與生活的聯(lián)系，發(fā)揮學(xué)生的獨(dú)創(chuàng)性，并注重加強(qiáng)誘導(dǎo)，提高學(xué)生的興趣，由易到難，逐步提高。

教師提供他們所需要的實(shí)驗(yàn)藥品和儀器，來(lái)驗(yàn)證他們的實(shí)驗(yàn)方案以及結(jié)果是否具有科學(xué)性，若出現(xiàn)誤差，討論分析方案中出現(xiàn)誤差的可能性，然后再討論提出改進(jìn)方案。

3. 實(shí)踐（驗(yàn)證反饋） 通過(guò)問(wèn)題的提出和艱苦的探究，學(xué)會(huì)對(duì)信息獲取、分析、判斷、選擇，并重視解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的積極的學(xué)習(xí)方式，然后讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)，把學(xué)生被動(dòng)的接受轉(zhuǎn)化為主動(dòng)探索，促進(jìn)了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、動(dòng)眼觀察、動(dòng)腦思維、動(dòng)口表達(dá)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程成為發(fā)現(xiàn)認(rèn)識(shí)過(guò)程，知識(shí)學(xué)得扎實(shí)、好學(xué)、靈敏、堅(jiān)毅等優(yōu)秀品質(zhì)；而且學(xué)生在認(rèn)知的同時(shí)學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)方法；邏輯思維和探究思維得到強(qiáng)化，創(chuàng)造能力得到發(fā)展，主動(dòng)性學(xué)習(xí)得到增強(qiáng)。

4. 遷移 通過(guò)探究、實(shí)驗(yàn)得出了正確的結(jié)論，這只是我們目標(biāo)的一部分，其更深的意義還在于探究問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)得到的思路和方法，這些思路和方法一般可用類比、類推解決知識(shí)中不同類型的問(wèn)題和不同類型知識(shí)中的同類問(wèn)題。因此，在討論實(shí)驗(yàn)成果的同時(shí)，有必要聯(lián)系討論的內(nèi)容及思路和方法，作進(jìn)一步的引申和擴(kuò)展。這有利于學(xué)生產(chǎn)生濃厚的興趣，并能將自己的研究活動(dòng)推向更深的層次、更廣的領(lǐng)域。

總之，探究性實(shí)驗(yàn)是探究式學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，探究式學(xué)習(xí)是一種嶄新的學(xué)習(xí)方式，是新時(shí)期教育改革的目標(biāo)，體現(xiàn)了時(shí)代的飛速發(fā)展對(duì)創(chuàng)新人才的需求，是全面培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，語(yǔ)言文字表達(dá)能力及團(tuán)結(jié)協(xié)作能力的重要環(huán)節(jié)，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)態(tài)度，為以后的科學(xué)研究奠定理性化的過(guò)程基礎(chǔ)，同時(shí)增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任心和使命感。

收稿日期：2009-01-01