如何引導(dǎo)學(xué)生提高探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

康中華

在初中階段開展探究性實(shí)驗(yàn)，是全面培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力、收集和處理信息的能力、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力、語(yǔ)言文字表達(dá)能力的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生參與探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)活動(dòng)還有利于提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。新課程標(biāo)準(zhǔn)要求，開展探究性實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)初中物理的重要方法之一。探究性實(shí)驗(yàn)包含提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)分析和得出結(jié)論等步驟。其中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有思路是學(xué)生在進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的最大問(wèn)題。體會(huì)探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想，歸納實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的常見思路，探索如何啟發(fā)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，必須遵循以下原則：

第一，科學(xué)性原則?？茖W(xué)性是指實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_，實(shí)驗(yàn)原理要正確，要選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方法，整個(gè)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)方法的確定都不能脫離教材。例如，在探究性實(shí)驗(yàn)“壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)”中，所選擇的實(shí)驗(yàn)材料必須是容易發(fā)生形變的物體，如沙土、海綿、泡沫塑料等。

第二，可操作性原則。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要選擇容易找到的實(shí)驗(yàn)材料，實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)要盡量簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)的操作要盡量簡(jiǎn)單易懂，實(shí)驗(yàn)步驟不應(yīng)太繁瑣，實(shí)驗(yàn)時(shí)間不能太長(zhǎng)。

第三，單一變量原則。即控制變量法。不管一個(gè)實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)變量，都應(yīng)保證一個(gè)實(shí)驗(yàn)變量的數(shù)值始終不變，對(duì)應(yīng)所研究的物理量；即控制其他因素不變，只改變其中的某一變量，觀察其對(duì)所研究物理量的影響。除了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中欲處理的實(shí)驗(yàn)因素外，其他實(shí)驗(yàn)條件要求前后一致。例如，在探究實(shí)驗(yàn)“壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)”中，研究壓力的作用效果與壓力的關(guān)系，必須保證壓力的作用面積始終不變，改變壓力的大小，觀察受力物體的形變程度；研究壓力的作用效果與壓力的作用面積的關(guān)系，必須確保壓力的大小不變，改變壓力的作用面積，進(jìn)而觀察受力物體的形變程度等。

第四，嚴(yán)謹(jǐn)性原則。這里包含兩層意思，一是對(duì)比實(shí)驗(yàn)，既可以排除無(wú)關(guān)變量的影響，又可以增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說(shuō)服力。二是平行重復(fù)同一實(shí)驗(yàn)，即控制某種因素的變化幅度，在同樣條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，分析其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

在遵循以上原則的基礎(chǔ)上，要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。首先要對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)原理探討，主要是分析學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能遇到的理論問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決方案。進(jìn)行相關(guān)原理探究時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，讓學(xué)生明確本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，確定整堂課的學(xué)習(xí)方向。由于探究性實(shí)驗(yàn)本身存在一定的難度，問(wèn)題的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。設(shè)計(jì)的問(wèn)題恰當(dāng)，可以引發(fā)學(xué)生的思考，有助于探究；設(shè)計(jì)的問(wèn)題不恰當(dāng)，探究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)就很難收到應(yīng)有的教學(xué)效果。適當(dāng)設(shè)置情景問(wèn)題，不但能讓學(xué)生知道怎樣做，還能知道為什么這樣做，真正使學(xué)生在做中學(xué)，在學(xué)中思。然后組織學(xué)生討論，展示本小組的討論成果，并對(duì)相關(guān)的原理做出評(píng)價(jià)，判斷其合理性，為下一步的探究做好準(zhǔn)備。其次是設(shè)計(jì)出科學(xué)可行的實(shí)驗(yàn)方案。從課本知識(shí)入手，聯(lián)系生活實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生大膽質(zhì)疑的精神，養(yǎng)成探究的習(xí)慣。人們求知識(shí)的過(guò)程，其實(shí)就是一個(gè)不斷破舊立新的過(guò)程。因?yàn)閼岩?，人們才?huì)不斷地去思考，去探求未知的領(lǐng)域。所以根據(jù)學(xué)生實(shí)際，設(shè)計(jì)富有啟發(fā)性的實(shí)驗(yàn)方案，并巧妙地設(shè)“疑”，是啟發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的重要手段。善于“疑”，敢于“疑”，才能不斷地接近真理?！耙伞笔撬伎嫉拈_始，學(xué)習(xí)的目的，要鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑。但是，要引導(dǎo)學(xué)生以正確的態(tài)度質(zhì)疑，不可陷入懷疑主義的怪圈。

首先要引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)中隱含的科學(xué)方法，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的基本思路，提出探究性的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣。然后讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并認(rèn)真地做好記錄，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由結(jié)果推導(dǎo)出結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，最終使學(xué)生掌握提出問(wèn)題→猜想與假設(shè)→設(shè)計(jì)方案并實(shí)驗(yàn)探究→分析論證→總結(jié)結(jié)論→評(píng)價(jià)與反思的探究式學(xué)習(xí)方法。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師不僅要提醒學(xué)生注意操作，還要監(jiān)督學(xué)生做好記錄，獲得足夠的信息，對(duì)已有的信息進(jìn)行分析、歸納，以便對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，進(jìn)而得出正確、科學(xué)的結(jié)論。最后，根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出對(duì)該方案的評(píng)價(jià)，并找出方案的不足，提出改進(jìn)的方案。通過(guò)自我反思，交流討論，不斷提升自己的探究能力。

通過(guò)前面的探究與實(shí)驗(yàn)，表面上看似乎已經(jīng)完成了任務(wù)，其實(shí)，大多數(shù)學(xué)生還停留在一種直觀的感受和零碎的認(rèn)知上，所以我們要對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、器材、步驟、操作等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的回顧和歸納，還要提出本次探究中出現(xiàn)的問(wèn)題，歸納出解決該類問(wèn)題的基本思路，以達(dá)到知識(shí)與方法技能的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)“學(xué)與用”的雙贏。在組織探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要在學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平下，從允許學(xué)生出錯(cuò)的角度出發(fā)，指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

探究活動(dòng)是一種新的教學(xué)模式，無(wú)章可循。教師要提高自身素質(zhì)，要認(rèn)真領(lǐng)會(huì)課改精神，把握探究活動(dòng)的要領(lǐng)。在探究的過(guò)程中，教師要擺正自己的位置，可以進(jìn)行指導(dǎo)，可以參與，可以組織，但決不能越俎代庖，代替學(xué)生思考。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ浅踔形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定學(xué)生要有的一項(xiàng)基本能力，學(xué)生要能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識(shí)和技能應(yīng)用到實(shí)際生活中，依據(jù)一定的原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并動(dòng)手驗(yàn)證所設(shè)計(jì)方案的可行性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)要注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，讓學(xué)生在了解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則，掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作技能，進(jìn)一步提高學(xué)生的探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（作者單位：吉林白城市通榆縣

第八中學(xué)校）