對高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的探究

張澤明

（河北定州中學(xué)，河北 定州 073000）

現(xiàn)代教育不僅要重視知識的傳授，更要重視對學(xué)生進(jìn)行探究科學(xué)知識的過程和方法的訓(xùn)練。探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目的就在于使學(xué)生獲得物理實(shí)驗(yàn)研究方法的訓(xùn)練，讓學(xué)生接觸探索、發(fā)明、發(fā)現(xiàn)的過程和方法。

一、高中物理探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程

探索性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生能主動(dòng)參與到探究過程中，要滿足這一點(diǎn)，關(guān)鍵在于教學(xué)過程的設(shè)計(jì)。采用什么方法、如何設(shè)計(jì)教學(xué)過程，不同的人在不同地方、做法不盡相同。根據(jù)我國普通高中《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的定義，科學(xué)探究的基本過程是：提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作等七個(gè)過程。這里將從這七個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行討論，以供參考。

（一）提出問題。提出問題是探究活動(dòng)的開始，沒有問題就沒有探究的可能。從學(xué)科領(lǐng)域、日常生活、自然現(xiàn)象或教師設(shè)置問題情景中發(fā)現(xiàn)、提出學(xué)生們感興趣的并與物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)的問題。實(shí)驗(yàn)探索是圍繞所探究的問題展開的，正由于有了具體問題，探究過程才有明確的方向。一個(gè)好的問題應(yīng)該與學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的知識相聯(lián)系，并能引發(fā)他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)和利用數(shù)據(jù)對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出解釋，進(jìn)而得出結(jié)論。在實(shí)際探究過程中，學(xué)生往往還會(huì)不斷地發(fā)現(xiàn)新問題，這是探究的新起點(diǎn)，是培養(yǎng)學(xué)生提出問題能力的重要一環(huán)。教師對此應(yīng)加以鼓勵(lì)，并給予幫助，以強(qiáng)化學(xué)生的積極性，使不斷提出問題變成學(xué)生的一種自覺的行為。

（二）猜想與假設(shè)。猜想與假設(shè)是探究過程中不可缺少，但往往又容易被學(xué)生忽視的一個(gè)環(huán)節(jié)。猜想與假設(shè)是指根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和物理原理，對問題的解決方式和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行推理和預(yù)測。學(xué)生圍繞產(chǎn)生問題可能的原因，利用已有的知識和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜想，提出假設(shè)，進(jìn)行推理和預(yù)測。其重要性在于，首先能明確探究方向，避免探究的盲目性；其次它能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，猜想與假設(shè)一旦得到實(shí)驗(yàn)的證實(shí)，學(xué)生的興趣就會(huì)大大得到提高；再次猜想與假設(shè)能為以后的環(huán)節(jié)提供一個(gè)框架，為探究的繼續(xù)進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

（三）制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)探究順利進(jìn)行的前提保障。制定計(jì)劃旨在了解實(shí)驗(yàn)所需器材和設(shè)備，清楚實(shí)驗(yàn)思路和方法，明確探究者收集證據(jù)的途徑和方式，確定收集信息的范圍和要求，知道怎樣分析處理得出探究結(jié)論，以及如何對探究過程和結(jié)論進(jìn)行反思、評估，解決“怎么做”的問題。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是整個(gè)過程中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，而實(shí)驗(yàn)方案的制定是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心部分。實(shí)驗(yàn)方案決定了實(shí)驗(yàn)一定的“框架”和“工藝”，因此實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)最能體現(xiàn)人的想像力等創(chuàng)造性思維能力。

（四）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集證據(jù)。這一環(huán)節(jié)到了實(shí)際操作階段，具體做法是，首先學(xué)生要根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)備、材料等，對已有器材要熟悉使用方法并進(jìn)行校準(zhǔn)，根據(jù)要求和需要，學(xué)生可以自行研制實(shí)驗(yàn)器材。儀器準(zhǔn)備好后進(jìn)行安裝和調(diào)試，只有調(diào)試好的器材才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。要注意并非對所有器材的操作方法都是一成不變的，關(guān)鍵看其所起的作用。利用各種觀察手段和測量方法，認(rèn)真觀察，如實(shí)紀(jì)錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)中收集到的證據(jù)和信息是進(jìn)行分析的依據(jù)，因?yàn)榭茖W(xué)是以實(shí)驗(yàn)證據(jù)為基礎(chǔ)來解釋客觀世界的，所以除實(shí)驗(yàn)外還需用不同方法收集信息和數(shù)據(jù)，盡量保證收集的證據(jù)與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相同，否則，可能會(huì)對探究結(jié)果產(chǎn)生影響，甚至?xí)贸雠c科學(xué)結(jié)論相反的結(jié)論。

（五）分析與論證。實(shí)驗(yàn)中收集到的數(shù)據(jù)或證據(jù)本身不能說明和解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生需要在教師的指導(dǎo)下對其進(jìn)行分析處理，通過分析和歸納，找出其中隱含和潛在的有用信息，得出規(guī)律性結(jié)論。論證是用理論知識對實(shí)驗(yàn)證據(jù)、現(xiàn)象和結(jié)論進(jìn)行解釋，對其產(chǎn)生的原因作出說明，得出最終結(jié)果。

（六）評估。在探索實(shí)驗(yàn)過程中，探究者要對探究問題表述是否科學(xué)，提出猜想與假設(shè)是否被事實(shí)與證據(jù)所證實(shí)，設(shè)計(jì)方案是否有效，收集的證據(jù)是否真實(shí)，給出的結(jié)論是否正確等問題進(jìn)行反思與評價(jià)，這就是評估過程。評估貫穿于探究活動(dòng)的全過程。評估不僅能夠優(yōu)化探究方案，使探究活動(dòng)少走彎路，提高實(shí)驗(yàn)探究的效率，而且還能提高學(xué)生的探究能力。

（七）交流與合作。探究教學(xué)的最后是同學(xué)間表達(dá)探究過程和結(jié)論、交流經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)的階段。學(xué)生應(yīng)該向其他同學(xué)表述自己的研究成果，包括研究過程、方法和結(jié)果，與別的同學(xué)分享。要求學(xué)生尊重別人的探究成果，允許別人對自己的探究過程和成果提出不同的意見，并能認(rèn)真思考別人的意見，改進(jìn)自己的探究方案。學(xué)生之間的交流與合作，有利于學(xué)生對自己的行為進(jìn)行反思，發(fā)現(xiàn)別人的優(yōu)點(diǎn)，清楚自己的不足之處。要注意，交流與合作是伴隨整個(gè)探究過程的。以上是探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一般過程，在實(shí)際教學(xué)中，不一定要嚴(yán)格按照這七個(gè)步驟來進(jìn)行，可以交叉進(jìn)行，也可以將后面的環(huán)節(jié)提到前面進(jìn)行，教師應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要靈活運(yùn)用。

二、對現(xiàn)實(shí)的思考

高中物理教材中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和知識應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)（測量性實(shí)驗(yàn)），這里把他們叫做傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，而探索性實(shí)驗(yàn)很少。與探索性實(shí)驗(yàn)相比，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在探索新的知識、培養(yǎng)學(xué)生獲取新知識的能力、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神方面卻顯得很薄弱。所幸的是，針對現(xiàn)實(shí)新課程對實(shí)驗(yàn)安排作了新的調(diào)整，把教材中部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改成了探索性實(shí)驗(yàn)。探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)對教師和學(xué)生的要求較高，不僅需要扎實(shí)的基本功，還要有新的理念和策略，這就需要廣大師生共同努力，逐步改變原有的教學(xué)理念、模式和學(xué)習(xí)方式。