初中學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)

□甘肅省酒泉市玉門油田第二中學(xué) 董占德

物理是一門以實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)的科學(xué)課程，讓學(xué)生在獲得物理實(shí)驗(yàn)探究能力上的成長，有助于落實(shí)核心素養(yǎng)的教育目標(biāo)。初中階段的學(xué)生正處在好奇心旺盛的年齡階段，在初中物理教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)在基于學(xué)生實(shí)際認(rèn)知水平的基礎(chǔ)上，開展多元化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在親身實(shí)踐的過程中感受物理知識的內(nèi)涵，形成良好的物理學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化和改革。

在過去的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，存在著重視驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)而忽視探究實(shí)驗(yàn)的問題，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力無法得到較好的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值沒有很好地發(fā)揮出來。良好的實(shí)驗(yàn)探究能力可以促進(jìn)學(xué)生對現(xiàn)實(shí)生活的探究，使學(xué)生形成良好的問題和創(chuàng)新思維。因此，在新課程改革的環(huán)境下，初中物理教師要改變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)探究能力培養(yǎng)的重要價(jià)值，積極改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，通過更加符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展需求的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的發(fā)展需求，提高初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，使學(xué)生獲得良好的物理實(shí)驗(yàn)探究能力。

一、充分利用演示實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著真實(shí)性的特點(diǎn)，可以讓物理知識用更加生動(dòng)有趣的形式呈現(xiàn)出來，從而大大降低學(xué)生的畏難情緒，使學(xué)生的注意力自然而然地集中起來。在初中教育中，很多學(xué)生都沒有養(yǎng)成觀察生活的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣，忽視生活中的物理現(xiàn)象，因此，初中物理教師更要加強(qiáng)對演示實(shí)驗(yàn)手段的使用，用演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的課堂情境，從而讓學(xué)生有機(jī)會(huì)用自己的感官感受物理知識，對物理規(guī)律和結(jié)論形成更加深刻的認(rèn)知。

比如，在教學(xué)“學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究—摩擦力的大小與什么有關(guān)”這一節(jié)內(nèi)容的過程中，在以往的教學(xué)中，教師往往只會(huì)讓學(xué)生從抽象理論的角度理解摩擦力的概念，但是如果不做具體的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生是很難真正地總結(jié)出摩擦力的概念的。因此，筆者選擇了演示實(shí)驗(yàn)的手段，用三個(gè)簡單的趣味實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的好奇心。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是：教師拿出一個(gè)常見的水瓶，然后用手拿住水瓶，這個(gè)時(shí)候水瓶是不會(huì)下落的。之后，教師再松開手，水瓶會(huì)自然下落。在做完實(shí)驗(yàn)后，教師要給學(xué)生解釋，告訴學(xué)生水瓶一開始不下落是因?yàn)槭艿搅讼蛏系哪Σ亮?，下落是因?yàn)橹皇艿搅酥亓Α５诙€(gè)實(shí)驗(yàn)是：教師嘗試向右推講桌，講桌有向右的趨勢，但是不會(huì)真正地移動(dòng)。第三個(gè)實(shí)驗(yàn)是：教師移動(dòng)教室里一個(gè)學(xué)生的桌子，讓桌子開始向右行動(dòng)，學(xué)生可以得到桌子受到向左的摩擦力這一結(jié)論。這樣，教師通過三個(gè)情境的引入，讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用學(xué)到的抽象理論解釋生活中的現(xiàn)象，可以使學(xué)生形成良好的生活學(xué)習(xí)意識，在生活中學(xué)習(xí)物理知識，更加深入全面地了解物理知識。

演示實(shí)驗(yàn)一般占用的時(shí)間都比較短，但是可以給學(xué)生帶來直觀的展示，能引起學(xué)生的興趣，所以演示實(shí)驗(yàn)可以很好地活躍課堂上的氛圍，提高學(xué)生的注意力和生參與物理學(xué)習(xí)的積極性，引發(fā)學(xué)生的思考，活躍學(xué)生的思維。因此，教師要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深度解析，從教學(xué)實(shí)際出發(fā)，結(jié)合生活中的現(xiàn)實(shí)材料，開發(fā)多元化的演示實(shí)驗(yàn)手段，啟發(fā)學(xué)生對物理知識的思考。

二、鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試，增進(jìn)實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)

初中階段的學(xué)生正處在好奇心旺盛的年齡階段，但是在實(shí)際的教學(xué)中，卻較少有學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生探索的興趣，導(dǎo)致這一問題的主要原因之一就是學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了片面的認(rèn)識，認(rèn)為只有在物理課堂上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)才是物理實(shí)驗(yàn)，沒有認(rèn)識到生活中處處有物理實(shí)驗(yàn)的影子。因此，在初中物理教學(xué)過程中，教師要避免導(dǎo)致學(xué)生樹立呆板的物理實(shí)驗(yàn)印象，而是要鼓勵(lì)學(xué)生積極大膽地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)嘗試，讓學(xué)生善于在生活中尋求物理實(shí)驗(yàn)，從而增進(jìn)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在生活中找到創(chuàng)新和突破。

比如，在教學(xué)“汽化和液化”的過程中，筆者組織學(xué)生利用眼鏡這個(gè)常見的物品進(jìn)行小實(shí)驗(yàn)。首先，筆者讓學(xué)生想一想，在冬天的日常生活中，為什么眼鏡上會(huì)出現(xiàn)霧氣，并且讓學(xué)生拿出自己的眼鏡，用呼氣的方法來模仿冬天的情境，在學(xué)生利用模仿創(chuàng)造出了冬天的景象之后，再讓學(xué)生用手觸摸自己的眼鏡，思考有什么感受。之后，筆者再向?qū)W生提出探究性的問題：在對著眼鏡呼氣的過程中，是什么導(dǎo)致了鏡片上的小水珠？這樣能讓學(xué)生形成溫差的意識。接著對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察，學(xué)生會(huì)看到眼鏡上的液體逐漸消失，這又是因?yàn)槭裁矗咳绱?，可以讓學(xué)生在簡單的動(dòng)手實(shí)踐中總結(jié)出液體的汽化知識。

再比如，在教學(xué)“大氣壓強(qiáng)”的過程中，筆者讓學(xué)生想一想夏天教室里面經(jīng)常會(huì)發(fā)生的一個(gè)情境：窗簾被吹出窗戶外面。面對這個(gè)景象，很多學(xué)生會(huì)下意識地認(rèn)為是風(fēng)將窗簾吹出去的，但是卻沒有意識到，如果真的是風(fēng)吹的，那么窗簾應(yīng)該飄向教室里面才對。于是，針對這個(gè)情境，筆者又讓學(xué)生拿出來兩張紙條，對著兩張紙條的中間吹起，觀察現(xiàn)象，從而幫助學(xué)生了解大氣壓強(qiáng)。

如果只是讓學(xué)生在課堂上開展專門的探究實(shí)驗(yàn)，很容易導(dǎo)致學(xué)生對物理規(guī)律的感知力減弱的情況，因此，教師要鼓勵(lì)學(xué)生大膽地開發(fā)生活中的各種簡單實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在多次的動(dòng)手實(shí)踐中積累豐富的感性認(rèn)知，在實(shí)踐中對物理知識進(jìn)行同化，從而促進(jìn)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)探究能力的不斷成長。

三、訓(xùn)練科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，體會(huì)實(shí)驗(yàn)樂趣

教師要想學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力得到科學(xué)的培養(yǎng)，讓學(xué)生掌握必要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)手段是十分重要的，如此才可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析中快速找到解決問題的關(guān)鍵所在，將復(fù)雜問題簡單化，收獲更多的物理實(shí)驗(yàn)探究樂趣。針對初中階段物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的總目標(biāo)，教師需要讓學(xué)生掌握控制變量法、類比法、理想模型法、轉(zhuǎn)化法等實(shí)驗(yàn)探究方法。

（一）控制變量法

控制變量是指讓學(xué)生在研究問題的過程中將包含著多個(gè)因素的問題轉(zhuǎn)化成為多個(gè)單因素的問題。在每一次的實(shí)驗(yàn)過程中都只變化實(shí)驗(yàn)中的其中一個(gè)因素，分別進(jìn)行不同維度的研究，最后再綜合多個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論問題。

（二）轉(zhuǎn)化法

是指讓學(xué)生在研究一些看不見的物理現(xiàn)象時(shí)，將實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成為可以看得見的物理現(xiàn)象后再進(jìn)行研究。比如，在研究重力的過程中，重力是一個(gè)看不見、摸不著的概念，學(xué)生也很難在課堂上切實(shí)感受到重力的存在。這個(gè)時(shí)候，教師可以讓學(xué)生用橡皮下落實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，從而用具體的事實(shí)解釋重力的概念。

（三）等效替換法

在開展物理實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)遇到一些無法順利研究的情況，例如，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無法獲得、實(shí)驗(yàn)對象過大或者過小等，因此就會(huì)用到等效替換的方法，在不影響研究效果的同時(shí)，對復(fù)雜問題進(jìn)行簡單化處理，在代替研究中取得同樣的效果。比如，在研究摩擦力大小的過程中，摩擦力的大小是沒有辦法直接計(jì)算出來的，需要用二力平衡的原理測量摩擦過程中的拉力，從而確定摩擦力的大小。

（四）理想實(shí)驗(yàn)法

在物理實(shí)驗(yàn)中，存在著經(jīng)由假設(shè)得到的“極限”結(jié)論，在這個(gè)過程中就是應(yīng)用了理想實(shí)驗(yàn)的方法，通過對實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行假想來達(dá)到效果。比如，牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)就是應(yīng)用到了理想實(shí)驗(yàn)的方法，這是因?yàn)槭澜缟喜淮嬖诓皇芰Φ奈矬w。

除了上述介紹的方法以外，教師還要對初中階段涉及的物理實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)的角度思考自己的實(shí)踐過程，從而促進(jìn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的自主靈活思考，挖掘出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。

四、合理分配實(shí)驗(yàn)小組，做好指導(dǎo)工作

在實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常會(huì)用到小組合作學(xué)習(xí)的手段，從而讓學(xué)生之間產(chǎn)生更多的思維碰撞，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)意的形成。但是需要注意的是，在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用小組的教學(xué)手段，并不只是對學(xué)生進(jìn)行簡單的分組，教師要形成科學(xué)的教育觀念，關(guān)注學(xué)生之間的差異，對學(xué)生進(jìn)行合理的分層：

第一，教師要從對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平形成系統(tǒng)的認(rèn)識，在了解學(xué)生能力的基礎(chǔ)上，利用組內(nèi)異質(zhì)的原則，選擇想法和實(shí)力都具有差異性的學(xué)生進(jìn)行分組，使小組內(nèi)的每一個(gè)學(xué)生都可以找到自己的優(yōu)勢。

第二，教師要輔助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的分工活動(dòng)。初中階段的學(xué)生自控力還不強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)也存在著較大的缺失，因此，雖然在初中物理實(shí)驗(yàn)探究過程中要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主發(fā)展，但是教師還是要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，發(fā)揮出自身的引導(dǎo)作用，幫助學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)的基本步驟，讓學(xué)生找到自己的定位和分工，從而使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力得到更加科學(xué)的培養(yǎng)。

五、重視實(shí)驗(yàn)探究過程，形成完善思路

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，很多教師會(huì)忽視學(xué)生的自主學(xué)習(xí)潛能，代替學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生無法獲得較深刻的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)也失去了原本的意義。對此，教師要改變過去的做法，關(guān)注學(xué)生自身的實(shí)際需求，重視引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷完成的實(shí)驗(yàn)探究過程，讓學(xué)生理解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般步驟，從而促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的提升。

比如，在教學(xué)“學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究—摩擦力的大小與什么有關(guān)”的過程中，筆者將整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)分成了提出問題、猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析論證、評估、交流與合作這幾個(gè)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生獲得完整的實(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn)。首先，筆者給學(xué)生展示了一些生活中的景象，包括自行車的輪胎、冬季鞋子的鞋底等，從而引起學(xué)生對摩擦力作用和大小的好奇心。其次，筆者將學(xué)生分成幾個(gè)小組，讓學(xué)生想一想影響摩擦力大小的因素可能有哪些，并且讓學(xué)生結(jié)合各個(gè)小組的設(shè)想，利用自己學(xué)到的實(shí)驗(yàn)研究方法設(shè)計(jì)具體的研究方案。最后，學(xué)生再根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮头桨复_定每個(gè)成員具體的分工。在各個(gè)小組進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究之后，筆者再組織小組之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生在討論的過程中總結(jié)結(jié)果，從而讓學(xué)生在完整的體驗(yàn)中獲得深刻的認(rèn)識。

在讓學(xué)生掌握完整實(shí)驗(yàn)探究過程時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)注意以下的問題：首先，教師要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。不同的學(xué)生看待問題的角度都是不同的，因此，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟的過程中要考慮到學(xué)生之間的不同需求，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行創(chuàng)新，獲得問題解決能力上的提高。其次，教師要重視評估以及學(xué)生交流的環(huán)節(jié)。在初中物理探究實(shí)驗(yàn)中，由于評估環(huán)節(jié)位于學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究之后，經(jīng)常會(huì)被教師和學(xué)生所忽視，導(dǎo)致學(xué)生無法準(zhǔn)確地把握實(shí)驗(yàn)探究的重點(diǎn)。評估的過程可以讓學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)過程形成深刻的認(rèn)識，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)自己存在的錯(cuò)誤，從而使學(xué)生真正獲得實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)上的進(jìn)步。最后，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)問題不能太難。近些年來，隨著教育改革的深入進(jìn)行，越來越多的教師開始重視探究實(shí)驗(yàn)的開展。在這個(gè)過程中，有一部分教師出現(xiàn)了錯(cuò)誤的思考，一味地用難度過高的實(shí)驗(yàn)問題來教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生無法在原有的認(rèn)知上搭建新知識。脫離學(xué)生認(rèn)知實(shí)際的探究演示實(shí)驗(yàn)不但起不到激發(fā)興趣、提高學(xué)習(xí)效率的目的，還會(huì)造成學(xué)生的畏難情緒，對物理學(xué)習(xí)的興趣也會(huì)大打折扣。因此，教師一定要形成正確的認(rèn)識，在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題。

六、及時(shí)引入科技元素，開闊學(xué)生視野

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是動(dòng)態(tài)變化的，應(yīng)當(dāng)和學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活密切結(jié)合在一起，讓學(xué)生可以感受到物理科技的力量。因此，在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了更好地實(shí)現(xiàn)對學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，教師要及時(shí)地引入和科技有關(guān)的元素，引起學(xué)生對物理發(fā)展的關(guān)注，讓學(xué)生產(chǎn)生物理學(xué)習(xí)的責(zé)任意識，擴(kuò)展學(xué)生的學(xué)習(xí)思維。

比如，在教學(xué)“學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究—平面鏡成像的特點(diǎn)”這一節(jié)內(nèi)容的過程中，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)的方式，很快地了解到了平面鏡成像的方式以及成像的特點(diǎn)，同時(shí)，通過對學(xué)生進(jìn)行提問，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生可以簡單地說出平面鏡在現(xiàn)實(shí)生活中的一些應(yīng)用，但是對平面鏡的更多用途卻說不上來，于是，在課堂上，教師對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了擴(kuò)充，告訴學(xué)生平面鏡同樣可以應(yīng)用在塔式的太陽能發(fā)電站上，并且給學(xué)生展示了相關(guān)的圖像和文字資料，讓學(xué)生知道科學(xué)家是如何利用平面鏡的知識進(jìn)行太陽能發(fā)電的，從而達(dá)到開闊學(xué)生視野的目的。

再如，在教學(xué)“大氣壓強(qiáng)”的過程中，除了讓學(xué)生利用探究實(shí)驗(yàn)了解大氣壓強(qiáng)以外，筆者還組織學(xué)生開展了利用傳感器研究氣體壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)。首先，筆者給學(xué)生介紹了傳感器的知識，讓學(xué)生掌握傳感器的作用和工作原理。之后，筆者再組織學(xué)生開展利用傳感器研究大氣壓強(qiáng)的活動(dòng)，讓學(xué)生在先進(jìn)技術(shù)的幫助下形成更多的了解。

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多學(xué)生會(huì)對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生片面的認(rèn)識，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)是枯燥、勞累的，感受不到實(shí)驗(yàn)開展的樂趣。而通過在教學(xué)中引入先進(jìn)的技術(shù)，可以改變學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的錯(cuò)誤認(rèn)識，讓學(xué)生認(rèn)識到為何要研究物理科學(xué)，學(xué)會(huì)從更多的層面探究世界的自然規(guī)律，加深學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的正確認(rèn)識。

七、結(jié)語

綜上所述，在初中物理教學(xué)中實(shí)現(xiàn)對學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)，是推進(jìn)核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)的重要條件，需要得到教師的足夠重視。在實(shí)際的教學(xué)過程中，教師要傳授給學(xué)生科學(xué)有效的實(shí)驗(yàn)探究方法，讓學(xué)生用更加多元化的視角感知物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在自主思考中形成良好的物理實(shí)驗(yàn)探究能力，構(gòu)建學(xué)生的認(rèn)知框架。