在物理實驗教學中培養學生的探究能力

程建敏

摘要：科學探究源于人類自身與生俱來的認知熱情，人類正是由于有永不滿足的求知欲才區別于其他所有動物。科學探究一般經歷以下環節：提出問題，猜想與假設，設計實驗與制定計劃，進行實驗與收集證據，分析與論證，評估，交流與合作。顯然，實驗探究是探究能力培養的重要而有效的途徑。

關鍵詞：物理實驗教學;探究能力;有效培養

中圖分類號：G633.7? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：1992-7711（2018）12-0085

一、創設問題情境，培養觀察能力，激發探究動力

創設問題情境就是引起主體內心的沖突，動搖主體已有的認知結構的平衡狀態，從而喚起思維，使學生進入問題探索者的角色，參與到探究活動中。新課標教材中設置了若干活動和探究、信息快遞、生活·物理·社會等板塊，很好地利用這些內容，可以培養學生發現問題、提出問題的能力。新課程標準要求學生有較強的問題意識，能夠發現和提出有探究價值的物理問題，要敢于質疑。學生在參與實驗的過程中能夠發現問題，首先說明他已積極投入到實驗探究活動中，同時更重要的是，學生在動手的同時積極動腦思考，能夠不斷激發探究的動機與欲望。

教師是整個教學過程的設計者，是問題情境創設的領導者、組織者。好的問題情境，能夠不斷撞擊學生心扉，啟迪學生思維，使之受到強烈的震撼。在問題情景的設置中，應牢牢抓住學生的好奇心，用新穎的事例，超乎尋常的問題點燃學生的求知欲望。例如，在進行“影響摩擦力大小因素”的教學時，可以設置這樣的情景：“在光滑的水平面上放著一個50kg的大鋼球，一只螞蟻能將它推動嗎？”學生看到這個問題后，有的說螞蟻力氣太小不能推動，有的說表面是光滑的能夠推動，有的則是陷入冥思苦想之中……思維的波浪此起彼伏，大大調動了學生的探究欲望。在教學過程中，教師可以利用學生的直覺思維，運用有趣的小實驗或差異性實驗調動學生的科學探究興趣。在“大氣壓”的教學時，教師可模仿氣功大師的表演，演示“手掌吸碗”。在進行有關蒸發知識的教學時，教師可讓學生作如下的吹氣實驗：第一次讓學生將手掌攤開放在離口15cm的地方，張開嘴慢慢地對手掌呵氣，學生會感覺手“暖烘烘”的;第二次請學生將手掌攤開放在同樣位置，先閉嘴，然后留條小縫，用力向手掌吹氣，學生會感覺到手掌“涼颼颼”的。學生面對這些有趣的實驗，倍感驚奇，教師可圍繞實驗促進學生積極主動地參與到科學探究活動中。

問題使學生有多感興趣、激發作用有多強烈，探究欲望就有多強烈，保持時間就有多長，積極探究直至完成探究的耐力就有多大。

二、設計實驗方案，培養大膽猜想和科學設計實驗能力

當學生在學習活動中發現并提出問題時，其重大的愿望就是能夠通過親手實驗來解決問題，這是最能獲得滿足感的，收獲也是最大的，而實驗成功的前提當然是科學的實驗設計。教師應指導學生從理論入手，充分考慮各方面的因素，理論聯系實際，設計出科學合理的探究方案，為探究實驗提供可靠保證，使實驗更具說服力。同時，這一環節也是對所學知識的綜合檢閱。

例如，在探究“影響電熱大小的因素中”，針對猜想“電流通過導體產生熱量與電流的大小、導體的電阻及通電時間有關”，學生都知道可以采用控制變量法進行設計實驗來探究。小剛同學設計了如圖1（a）所示的電路，他認為此圖可以完成探究電熱與電阻和時間的關系，并且為了能較好地反映實驗效果，在選擇電阻電阻R1、R2時，應該使兩個電阻的阻值大小相差較大;小明設計了如圖1（b）所示的電路，他認為此圖可以完成探究電熱與電流和時間的關系，圖中的滑動變阻器除了對電路有保護作用外，還可以調節電路中的電流大小。小惠認為她設計的電路（圖c）更新穎，具有創意，她認為此圖可以完成探究電熱與電阻、電流、時間的關系，當滑動變阻器的滑片P在某位置不動時，可以探究電熱與電阻、時間的關系;改變滑片P的位置，改變電路中的電流大小，觀察同一個電阻兩次在相同的時間內產生的電熱，可以探究電熱與電流的關系。而為了反映電熱的大小，采用電阻絲通電產生熱量給液體加熱，通過比較質量相等的同種液體升高的溫度不同來比較電阻絲發熱量的多少，為此必須采用比熱容較小的煤油作為被加熱的液體。

實驗設計本身就是綜合運用所學知識和技能構思解決問題方案的過程。在這個過程中，學生可以從不同角度、不同層面，采用不同方法進行設計，制定計劃和設計實驗。只有設計合理，才能進行實驗、搜集數據;從而進行分析論證，進而交流和評估。通過學生對實驗設計方案的討論，可以互相取長補短，完善設計方案，豐富設計內容。學生的啟示和教師的點撥豐富了解題思路，啟迪了思維，通過交流點撥能促進學生對問題的理解更加全面和深入，實驗設計能力從本質上得到了很大提高。

三、進行實驗探究，培養探究技能

只要經過探究實驗檢驗成功的設計，才能證明是科學合理的設計，同時探究實驗過程又是對不完善的實驗設計的修正和補充。探究實驗的目的是使學生通過自主參與探究活動全過程，在獲得知識與技能的同時，進一步理解科學探究的意義，體驗科學探究的艱辛和喜悅，感受物理世界的奇妙與和諧，學會科學研究必須具備的科學方法，逐漸提高探究能力，形成積極實踐的科學態度。

例如，在設計“探究電流與電壓、電阻的關系時”，學生已經知道了一節干電池和2.5V的小燈泡串聯使燈泡發光，和兩節干電池和2.5V的小燈泡串聯，使燈泡發光的亮度不同;兩節干電池和6.3V的小燈泡串聯，燈泡發光的亮度與2.5V的小燈泡亮度也不同。這就說明：燈不變時，電壓大，電流可能越大，燈越亮。電壓不變時，電阻大的電流越小，電阻小的電流越大。那么怎么設計實驗來探究電流與電壓、電阻的關系呢？教師提供相關知識，師生共同設計實驗，并親手進行了實驗探究。

師：在圖2中選擇燈泡來進行實驗合適嗎？

生：在探究電流與電壓的關系時，必須保持電阻不變。而燈泡的亮度變化會引起溫度變化，從而使其電阻發生變化。故需選擇定值電阻來進行實驗。

師：在圖3中怎么實現改變電阻兩端的電壓呢？

生1：通過改變電池個數改變電壓，觀察電壓改變后電流的情況。

生2：如果使用學生電源，可以通過改變電源的輸出電壓，觀察電壓改變后電流的變化情況。

生3：通過改變滑動變阻器改變電壓（如圖4），觀察電壓改變后電流的情況。

（1）保持電阻不變，研究電流隨電壓的變化。保持電阻R不變，調節滑動變阻器，使電壓成整數倍增加，觀察電流的變化。將每次電壓和電流值記入表中。

（2）保持電壓不變，研究電流隨電阻的變化。先后將不同阻值的電阻接入電路，然后調節滑動變阻器，保持電阻R兩端的電壓不變，觀察電流隨電阻的變化。將每次的電阻、電流值記入表中。

實驗結果及分析：

當電阻不變時，電流與電壓成正比;當電壓不變時，電流與電阻成反比。

通過這些自由度大、自主力強的實驗，學生能學到許多知識，又能培養學生的觀察力、動手能力和思維能力，更以其趣味性和探索性在培養學生創新精神方面發揮其獨特的功能和作用。學生在實驗過程中有時不可能一步到位，需要反復修正，這些過程本身能很好地鍛煉學生的實驗能力，使他們的探究能力得到充分發展。

四、總結探究結果，提升探究能力

探究實驗過程往往是預設之外的智慧的火花，應將探究實驗的問題、設計、實施過程、結論體會及時記錄下來，這就是科學探究的重要組成部分，沒有總結的探究實驗是毫無意義的。同時，將實驗教學中進行的科學探究撰寫成科技小論文，更可以使學生獲得成就感，激勵其進一步發現問題、解決問題，對學生探究能力的培養大有好處，是探究能力培養的又一次升華。

指導學生進行實驗證據收集、分析與論證、評估、交流是探究能力培養的具體操作。學生在探究實驗過程中常常會注意到一些新的實驗現象卻不知記錄，更不知記錄相關證據，實驗結束則一哄而散，什么都沒留下。在分析和論證環節如果能夠充分調動學生自己總結實驗成敗，分析失敗原因，總結成功經驗，就可以不斷提高學生的探究能力，而且這種分析和論證過程本身就是一種很好的交流，學生之間可以相互借鑒，相互提高。重視探究能力培養，在實驗教學中，學生的探究能力就處處可以培養，時時可以提高。

（作者單位：江蘇省南京市溧水區第一初級中學 211200）