探究性物理實驗中應當注意的幾個問題

陳亮　張德學

探究實驗作為物理教學的一種重要的方法和手段，它把要研究的物理現象清楚地展現在學生面前，能引起學生的觀察、思考，使學生認識物理概念和規律“事半功倍”，是深受學生歡迎的實驗形式，也是教師施展教學藝術的獨特方法.要想最大程度地發揮探究實驗的作用，在探究實驗中應當注意以下幾個問題.

一、 提高可見度

探究實驗的特點是讓全體學生對具體的物理現象與實驗過程通過感官直接觀察和感受，考慮到實驗的條件以及感官易受外界條件的制約，要盡可能地增大探究實驗的可見度，提高探究實驗的直觀性，最大程度地發揮探究實驗的作用.

1.克服空間條件制約

有些探究實驗容易在水平面上完成，卻不利于學生觀察，如果對此類實驗進行“化面為體”的處理，就可以提高可見度.例如，磁感線的探究實驗，現將適量的鐵屑均勻地灑在玻璃板上，并置于磁鐵上，通過連續輕微的敲擊玻璃板，使磁鐵在磁場中逐漸有序排列.這樣實驗雖然完成了，但只能進行平面展示.如果事先準備了一張大小合適的稍厚白紙，在一面均勻地涂抹上膠水，利用膠水的白紙面將玻璃板上的鐵屑粘住就可以進行豎直展示了.

2.克服時間條件制約

有些實驗現象變化比較快，不易于學生觀察，如果采用定性比較的方法，就可以增大直觀性.“如探究皮球從手中落地又彈起的這一過程中能量的轉化”我們可以給皮球涂上黑顏色，讓它落地.這樣就會在落地處留下了大小不同的黑色圓斑，我們可以根據圓斑的大小以及皮球彈起的高度就很容易地比較出動能和勢能的相互轉化.

3.改進實驗裝置和方法

現實中出現的一些實驗探究效果往往不盡人如意，如果對實驗裝置和方法進行適當改進，可以克服不足，增強實驗的直觀性.在探究電流做功的實驗中，我們可以進行下列改進：

將電動剃須刀的直流電動機部分固定在鐵架臺的頂端，從而代替了原實驗中的滑輪和直流電動機，這樣避免了原實驗的操作上的復雜，提高實驗的的可見度.

二、增大可信度

探究實驗能否達到預期的效果，是實驗教學的關鍵.只有增大探究實驗的可信度，才能確保實驗的成功.

1.鋪墊實驗的準備知識

學生對探究實驗中所展示的物理現象的本質認識，離不開一定的物理準備知識.一般地說，學生關于某個物理問題的準備知識越豐富，其思維也就越活躍、越深刻，因此，每一個探究實驗，教師都要在認真分析研究學生實際情況的基礎上，對實驗做一些必要的講解，介紹實驗所需的一些準備知識，強調學生觀察所注意的事項，講解既可以在實驗前進行，也可以配合實驗同時進行.通過鋪墊實驗的準備知識，促進學生對實驗現象的深入認識，從而提高實驗的可信度.

2.克服知識遷移的負效應

學習活動總是在一定的知識和技能基礎上進行的，已有的知識對后繼學習要產生一定的影響，即所謂知識的遷移作用，遷移作用具有正、負效應.如果在教師的探究過程中，學生已有的知識將他們的思維引入歧途，這就是知識的負遷移.比如，關于驗證大氣壓存在的“覆杯實驗”，有的學生會誤認為紙片沒有掉下來，是因為水粘住杯口紙片的作用結果.再如“玻璃瓶形變”實驗，部分學生會所學過的“熱脹冷縮”知識來認識毛細管中的液面上升現象……從而妨礙了他們學習新知識和認清事物的本質.如果取一個重量合適的小螺母，放在杯中做“覆杯實驗”，或者用橢圓形的瓶子做“玻璃瓶形變”實驗，從不同側面擠捏造成毛細管中的液柱可升可降，就可以消除學生的錯誤認識.為了克服這種由知識遷移的負效應給探究實驗帶來的不良影響，教師應從具體的探究實驗出發，在學生認識水平的基礎上，采取增補探究等措施進行防范和矯正，保證探究實驗的可信度.

三、增強趣味性

教育心理學指出：人的各種活動都是由一定的動機所引起的，學生的學習也是被一定的學習動機所支配，學習興趣是學習動機的重要表現形式.設計趣味性的探究實驗，創設良好的物理情景，可以極大地調動學生的學習興趣，從而產生強烈的好奇心，激發出極大的學習動力.

1.新——推陳出新，更能調動學生學習的積極性

2.奇——出奇制勝，更能引起學生的好奇心

如，“壓強概念的引入”實驗：在一個無底無蓋的木箱上面貼上一張白紙，紙面張緊，將四塊磚輕輕的平放放在白紙上，學生可以觀察到紙面下凹，但沒有破裂.如果單獨將一塊磚輕輕地豎直放在白紙上，白紙卻破裂了.學生對一張白紙能承受的四塊磚而紙不破感到吃驚；而對白紙竟不能承受一塊豎直地磚更感到不可思議.在學生積極思維的基礎上，教師適當啟發、引導，很自然地引出壓強的概念.

3.趣——“興趣是最好的老師”，輕松的學習氛圍往往學習效率更高

如，學習摩擦力時的“魔球”探究：將一個實心的小球，中間挖一個彎曲的小通道，如圖2所示.用細繩穿過小孔，通過手拉兩端細繩的松緊程度，就可以控制小球下滑的快慢及隨意停止.這樣的探究很容易吸引學生的注意力，揭秘的過程就是壓力大小與摩擦力大小關系的學習過程

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總之，在探究實驗的教學中，學生是實驗的主體，處于主體地位；探究實驗的教學效果取決于實驗本身以及教師指導作用的發揮.只有充分注意以上幾個問題，并在實踐中進行合理有效地應用，才能在“知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀”三個維度上，提高學生的綜合素質.