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摘要：

科学探究是学生在物理课程和现实生活的情景中，通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，获得知识、技能、方法的学习方式和学习过程。它是学生学习物理的方法，亦是物理学习的内容。探究性实验是科学探究的精髓，进行好物理探究性实验教学是使学生掌握好科学探究的关键。我们需要优化探究性实验教学的每个环节，使探究性实验教学取得最佳的效果。

 

关键词：新课程  科学探究  实验教学

 

一、新课程下的初中物理实验

1. 物理教学中实验的作用

物理是一门以实验为基础的学科，长期以来实验教学在整个物理教学中占有极为重要的地位。从教学过程来看，实验不仅是为我们物理教学提供直观素材的手段，而且也是理论研究的基础，它不仅能对学生在概念的建立、思维的发展方面起到积极的作用，更是培养学生各项能力的主要手段和激发学生学习物理兴趣的摇篮。在新一轮课程改革中，从过去教学中单纯强调对学生知识与技能的培养，到现在《物理课程标准》强调对学生三维教学目标（知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观）的培养，使实验在教学中的地位和作用更加凸显出来。

2. 在传统教育中，物理实验教学主要存在的问题

在传统的初中物理教学中，主要是以传授知识为主的，需要把大量的知识灌输给学生，我们所进行的实验基本是属于一些验证性实验，从功能上它主要是完成对我们所学物理概念及规律的进一步论证。我们现今实施的素质教育除了科学知识的传授和技能的训练外，还需要培养学生的探索物理的兴趣及能力、良好的思维习惯和创新意识等，而这些都是单纯的验证性实验所无法培养的。在传统的实验设计形式上，为了方便教学的管理，通常将实验步骤单一化，过于强调知识的严谨性，从而把结果统一化，这些都严重影响了学生的实验兴趣，亦使某些学生把做实验变成了记实验。在新的教育理念下，初中物理实验需要多元化的实验形式，尤其是探究性实验更显示其重要作用。

3. 新教材中的物理实验

在《物理课程标准》中关于物理实验的描述，与过去我们所用的教学大纲有很大的不同，《物理课程标准》没有像《物理教学大纲》那样规定具体哪些知识点使用什么样的学生实验；什么知识点使用什么样的演示实验，以及这些实验需要哪些实验器材等等。在《物理课程标准》中一并以“通过实验”“通过实验探究”“通过观察和实验”等术语提出了要求，这样给教材的编写，以及教师根据自己情况安排带来了更高的自主性、灵活性，我们现在所用的各种版本的新教材中比过去的教材增加了大量的实验活动，这些实验主要分成这样几类：测量型实验（例如，用刻度尺测长度，用电压表、电流表测小灯泡的功率等）；操作型实验（例如，连接串并联电路、用滑动变阻器改变电流等）；研究型实验（例如，研究物体的浮沉条件、研究额定电压与额定功率等）；探究性实验。各种教材都增加了大量的探究性实验，以沪科粤教版义务教育课程标准实验教科书《物理（八年级、九年级）》为例，就安排了大量的探究性实验活动，具体如下表所示：

 

二、探究性实验的作用

探究性实验既重视规律的验证、实验技能的培训，又强调学生通过实验在科学的学习和研究方法上获得感性体会，所以它能更好培养学生掌握过程方法；探究性实验是学生采用类似于科学家研究问题的方法去研究问题、进行实验，它能更好地体现学生研究问题的主体作用，使他们对学习有浓厚的兴趣，从而更有效地培养他们的创新意识和价值观等；探究性实验是学生通过发现问题、分析处理相关的信息和材料、然后自己设计方案、动手操作、最后通过抽象和逻辑思维，概括、归纳得出结论，上升为理性认识。从学生认知过程来看是以实验作为基础，形成物理概念、规律的过程，这种方式更能使他们感受探索的乐趣，更有效地激发他们学习的积极性，同时实验又为学生提供印象深刻的感性知识，使得理性知识变得容易理解和掌握。

 

三、探究性实验教学的设计方法

1. 探究性实验教学中各环节设计要领

（1） 提出问题

提出问题是科学探究的开始，问题既是教学的起点和主线，也是教学的终点和延伸。问题的提出要能激发学生的探究欲望以及对学习的浓厚兴趣。在探究实验教学中，问题的提出是要以物理情景为基础的，在这个过程中教师通过设计新奇的演示实验，挖掘生活中奇妙有趣的物理现象来引出问题。由于探究性实验课有特定的教学目的，所以问题的提出可以由教师来完成，而学生发现问题、提出问题能力的培养可以在平时课堂教学中进行训练，亦可以在探究性实验教学完成后让他们对情景提出新的问题。在这个环节中物理情景的设计是关键，我们要注意在平时多积累有关的素材。

（2） 猜想与假设

猜想是学生思维的开始，能够很好地培养学生的推理能力和判断能力，它对后面实验的设计具有指示方向的作用。在这个过程中要鼓励学生大胆的猜想，但为防止学生猜想的随意性，培养学生分析问题的能力，教师要让学生说出猜想的理由。学生猜想可以有一种，也可以有多种，最后教师需要将这些假设条理化，作为制定计划和设计实验的基础。在这个环节中，学生的假设是建立在他们的认知能力和经验之上的，所以往往会提出一些无关的假设，此时切不可把这些猜想排除在实验探究的范围之外。例如，探究滑动摩擦力的大小时，学生经常会猜想与压力、接触面的粗糙程度、物体滑动的速度、接触面面积的大小的关系等，后面两个是无关因素，但也需要我们去用实验探究。

（3） 制定计划与设计实验

制定计划与设计实验是探究实验教学中特别重要的环节，它从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化。可以先分析该探究要解决哪几个问题，让学生在小组内、组与组之间充分讨论这些问题有哪些解决问题的方法，引导学生根据现有的条件和探究的要求，从各种方案找出最佳方案。例如在探究摆的奥秘时，在讨论摆的快慢与摆线长度有关的实验方案时，有的学生提出用两个质量相同、摆线长不同的单摆，让它们摆角相同进行实验；另外一个同学提出只须用一个单摆，改变摆线长度，用相同的摆角进行实验，这时一起分析得出最优的方案。在探究冰的熔化特点时，在讨论给水加热方式时，涉及到是否能利用酒精灯直接给装有冰的试管加热等。然后根据这些被选中的方案确定需要什么实验器材，及按这些方案的逻辑关系构思出探究步骤。探究计划使实验步骤更加有序，探究过程更加科学。在这个环节中还需要帮助学生逐步掌握一些研究物理问题的方法，例如在探究摆的奥秘时，用单摆代替钟摆；探究跷跷板的奥秘时，用杠杆代替跷跷板，使学生掌握建立物理模型的方法，另外，在很多探究性实验中都用到控制变量法等。

（4） 进行实验与收集证据

方案确定后放手让学生进行操作并收集证据。虽然老师现在的角色地位是组织者，但也并不是说对学生实验过程放手不管。初中学生由于知识基础、能力等原因，独立完成实验还是有很大的难度，老师必须做适当的指导，及时发现学生操作过程当中所存在的问题，包括：学生操作是否规范、学生的参与程度是否积极主动、学生的操作是否有安全隐患等。进行实验与收集证据是探究性实验教学中重要的环节，通过它可以训练学生的动手能力、观察能力、信息收集能力等。在这个环节还需要让每个组的每个同学明确分工，让他们团结协作共同完成实验。

（5） 分析与论证

分析与论证是将学生的实验数据上升到理论结论的过程。在这个环节中，首先要让每个实验小组充分对他们的实验数据进行描述、展示，然后教师通过引导把学生的思维带到问题的本质上来。让学生认识到，实验数据并不等于探究的结论，实验数据是对实验事实的客观记录，探究的结论是在数据的基础上通过分析论证所得出的具有普遍意义的规律。教师要组织学生根据实验现象、实验数据或收集的事实进行分析论证，探讨结论，使学生自觉主动地分析问题、解决问题，指导学生不要带着对实验结果的预期来影响对实验数据的描述。启发学生自己发现这些数据之间规律的过程，是一个发展学生创造性思维的过程。

（6） 评估

评估是对探究过程的回顾和反思，包括：猜想与假设是否合理？实验的方案是否完备？实验的操作是否存在问题？收集的数据是否可靠？实验的结论形成是否合理？探究结果表述是否明确？在对探究进行评估、反思的过程中增长知识、提高技能、养成严谨的科学态度，发展学生的批判性思维。通过评估可以引出学生新的发现，对培养学生创新起着至关重要作用。例如在探究电磁铁磁性强弱的教学中，有这样一个片段：学生在对自己的实验结果进行评估时有些小组就发言：“我们用电磁铁吸引大头针时发现，改变通入电磁铁中电流的大小，吸引的大头针个数区别根本不明显，甚至没有什么区别。”由此引起小组讨论“能否用其他方法代替”的话题。学生们大胆想像，提出改用“改吸铁屑”或“放入旁边的小磁针的偏转幅度”来比较等多种优化方案，大大锻炼了学生的创新能力。

（7） 交流与合作

这是一个贯穿探究性实验教学始终的过程，它包括：师生间的交流、合作；生生间的交流、合作。教师要注意营造一个平等、团结的探究环境，不断鼓励和表扬积极参与探究的同学，营造一个良好的氛围，促进学生的创新精神和实践能力。培养学生的交流和合作的技能。让他们养成尊重别人的习惯，不随意打断别人的发言，善于采纳别人的意见，给别人有发表意见的机会，修改、补充自己原先的想法，体会他人的情感，控制自己的情绪。学会根据任务性质来决定应该采用的策略，促使合作更加有效。例如：先明确分工再合作，使每个成员都可以发挥自己的所长，既快又好地完成任务；或先独立思考再合作讨论，达到开阔每个人思路的目的。在探究性实验教学过程中培养学生的团队精神，把“学会合作”作为教学目标之一。

2. 探究性实验教学的一般流程

 

 

四、探究性实验教学中应注意的问题

1. 注意自身能力的提高

为了进行好探究实验的教学，教师首先必须改变旧的教学理念，破除以前的以教师传授为主，学生接受学习的教学方式，要相信自己的学生能通过问题、探究、实验、迁移来学会知识和学会学习。我们必须提高自身的探究意识，只有自己具有良好的实验探究素质，才能很好地驾驭课堂，进行好探究实验教学。现代物理教学论认为，物理教师应具备的实验教学素质主要包括三个方面：实验观察素质、实验思维素质和实验操作素质。而现今不少教师的探究意识不强、实验设计能力低、缺乏操作技巧等，这些都大大制约了探究实验教学的进行。

2. 利用身边的器材做实验

使用身边随手可得的物品进行探究活动和各种物理实验，可以帮助一些缺乏实验条件的学校解决实验时的器材问题。其实更为重要的是这样可以使学生更好地理解科学，打破学生对物理实验的神秘感，体现从生活走向物理的理念，拉近物理学与生活的距离，让学生深切地感受到科学的真实性，感受到科学和社会、科学和日常生活的关系。再者，这样可以更好地培养他们对日常生活的观察，有助于他们把物理的探究活动带到课外。

3. 注意突出不同的探究性实验的重点

在初中物理探究性实验教学中，由于学生认知能力的限制以及课时的限制，决不可每个环节都强调进行，而应该在设计时突出其中的二三个环节，有的还可以只进行其中几个环节，在教学中做到有主有次。我们在对教材中探究性实验处理时就需要科学地安排每个探究性实验所重点训练的能力。

 

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