如何在物理實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

查劍偉

摘 要：學(xué)生在教師啟發(fā)引導(dǎo)下尋求問(wèn)題的原因，將實(shí)驗(yàn)操作與思維互相滲透，互相驗(yàn)證，能引導(dǎo)學(xué)生積極有效地學(xué)習(xí)，增強(qiáng)思維力度，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力。

關(guān)鍵詞：巧設(shè)疑問(wèn)；激勵(lì)思維

近幾年來(lái)，物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)放性試題越來(lái)越靈活，能力要求也越來(lái)越高，試題已不再滿足于規(guī)定的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)有要求，而是要用學(xué)過(guò)的知識(shí)、做過(guò)的實(shí)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行新實(shí)驗(yàn)的原理討論、數(shù)據(jù)處理。為了適應(yīng)新的要求，中學(xué)物理教師應(yīng)把培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力作為現(xiàn)代物理教學(xué)的一個(gè)重要任務(wù)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中必須摒棄那種照方抓藥、循規(guī)蹈矩的機(jī)械做法，代之以突出學(xué)生的主體地位，強(qiáng)化學(xué)生的參與意識(shí)，通過(guò)生動(dòng)有趣、耐人尋味的實(shí)驗(yàn)圖景去啟發(fā)學(xué)生思考，進(jìn)而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的積極性，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的發(fā)展。

一、巧設(shè)疑問(wèn)，激勵(lì)思維

教師可根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的、原理、器材、步驟，精心設(shè)計(jì)有啟發(fā)性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考，也可提出一些與習(xí)慣想法相反的問(wèn)題，引起學(xué)生好奇。例如：伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，如果把電流表和電壓表的連接位置對(duì)調(diào)了，燈還會(huì)不會(huì)亮？?jī)芍槐硎欠裼惺緮?shù)？它們的示數(shù)有什么特征？學(xué)生帶著這些問(wèn)題在實(shí)驗(yàn)中積極操作、思考，最終弄清兩種表的使用方法和原理。

再如，在研究浮力的實(shí)驗(yàn)中，先將乒乓球按進(jìn)水中，松手后球向上運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明球受到了水對(duì)它向上的作用力即浮力？再把一小石塊放進(jìn)水中，石塊下沉，提問(wèn)：水對(duì)石塊有沒(méi)有浮力作用？學(xué)生從直觀上體會(huì)不到浮力的存在，不敢貿(mào)然論斷，這時(shí)教師可用彈簧秤先稱(chēng)石塊重量，再把石塊浸沒(méi)水中，看彈簧秤的示數(shù)有什么變化，引導(dǎo)學(xué)生從變化的示數(shù)獲得真理。

學(xué)生在教師啟發(fā)引導(dǎo)下尋求問(wèn)題的原因，將實(shí)驗(yàn)操作與思維互相滲透，互相驗(yàn)證，能引導(dǎo)學(xué)生積極有效地學(xué)習(xí)，增強(qiáng)思維力度，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力。

二、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)思維

對(duì)不夠完善的實(shí)驗(yàn)可引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)不足之處進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化。如《大氣壓》這一章書(shū)中瓶吞蛋的實(shí)驗(yàn)，浸過(guò)酒精的棉花在瓶中燃燒，由于缺氧實(shí)驗(yàn)很難成功。于是做了下面改進(jìn)：把集氣瓶浸在盛有燙水的杯中（瓶口露出水面）加熱。然后拿出，立即將雞蛋置于瓶口，發(fā)現(xiàn)雞蛋很快被“吃進(jìn)”瓶?jī)?nèi)。同時(shí)提問(wèn)學(xué)生，還有沒(méi)有加熱瓶中空氣的方法，學(xué)生在上面操作的基礎(chǔ)上想出可以放在石棉網(wǎng)上用小火加熱，或在瓶中倒入較多燙水搖晃，然后倒掉，把雞蛋放上去。實(shí)驗(yàn)證明上面兩種方法效果都很明顯，在此基礎(chǔ)上提出“吃”進(jìn)去的雞蛋怎樣才能弄出。學(xué)生通過(guò)思考提出讓瓶倒立，使雞蛋堵住瓶口，向瓶底緩緩傾倒熱水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雞蛋被壓了出來(lái)。

學(xué)生提出的方案效果明顯，學(xué)生在思考、分析的過(guò)程中獲得了成就感，也促進(jìn)了思維的積極鍛煉和發(fā)展，有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)。

三、深析條件，嚴(yán)密思維

嚴(yán)密的思維，主要表現(xiàn)在通過(guò)細(xì)致慎密的分析，從錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系與關(guān)系中認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)。在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)積極創(chuàng)造條件，力求通過(guò)一些互補(bǔ)性的實(shí)驗(yàn)條件來(lái)防范學(xué)生由于疏忽造成的片面乃至錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)嚴(yán)密的思維。大多數(shù)物理規(guī)律都是相對(duì)于一定的條件而言的，但在教學(xué)中又常會(huì)發(fā)現(xiàn)，一些在一定條件下成立的物理規(guī)律會(huì)被學(xué)生不自覺(jué)地當(dāng)做是普通規(guī)律。例如在講阿基米德原理時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了浸入液體受到的重力。可繼續(xù)提問(wèn)：當(dāng)體積為0.2立方分米的橡膠塊浸在盛有水的容器底，并與容器底緊密接觸時(shí)，該橡膠塊受到的浮力有多大？許多同學(xué)聽(tīng)后迫不及待地應(yīng)用公式F浮=ρ液gV排進(jìn)行運(yùn)算，答案是否如此，教師再通過(guò)講解浮力的實(shí)質(zhì)來(lái)得出題中浮力為零。如此，學(xué)生對(duì)阿基米德原理就會(huì)有更深一層的理解，并警示學(xué)生在解題時(shí)思維要細(xì)密周全，不能以偏概全。

四、多方聯(lián)系，靈活思維

靈活的思維能通過(guò)不同角度、不同側(cè)重點(diǎn)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析、研究，善于從一般的模式或通常的制約條件中解脫出來(lái)，通權(quán)達(dá)變的思考問(wèn)題，積極地進(jìn)行各種猜想和假設(shè)，摸索出解決問(wèn)題的各種新穎途徑。在教學(xué)中，通過(guò)一些與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的聯(lián)系性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生的思維活動(dòng)信馬由韁般地自由馳騁，這樣有利于培養(yǎng)思維的靈活性。例如通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了杠桿的平衡條件后，讓學(xué)生解答：試用一個(gè)質(zhì)量為m的硬幣和一支圓柱形鉛筆測(cè)量一把質(zhì)地均勻的刻度尺的質(zhì)量。有一部分同學(xué)通過(guò)認(rèn)真思考后認(rèn)為可通過(guò)如圖所示的實(shí)驗(yàn)解答。通過(guò)這一題目的解答，同學(xué)們突破了支點(diǎn)只能是一個(gè)點(diǎn)的局限，明確了杠桿本身也受到重力的作用、作用點(diǎn)在重心處等等。通過(guò)此類(lèi)題學(xué)生思維的靈活性得到很好的鍛煉，促使學(xué)生在解題時(shí)多方變通，增加思維力度，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。

五、拓展實(shí)驗(yàn)，深化思維

深刻的思維著重表現(xiàn)于能全方位、多角度地考察問(wèn)題，全面而客觀地認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)。教師可順著實(shí)驗(yàn)的廣度、深度，加入一些與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的擴(kuò)展性內(nèi)容，以加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的鞏固。例如在學(xué)生掌握了用電流表、電壓表測(cè)待測(cè)電阻后，變換所給元件，如只提供電流表、電壓表、已知阻值電阻Ro及電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線測(cè)待測(cè)電阻Rx阻值。或上述元件中的電流表單獨(dú)換成電壓表，如此兩種新情況引導(dǎo)學(xué)生充分運(yùn)用串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)及歐姆定律解題。又如學(xué)習(xí)“阿基米德原理”后，可設(shè)計(jì)如下問(wèn)題：某容器中盛有適量的水，水面浮著一塊冰，若冰融化后水面高度怎樣變化？若往水中加足夠的鹽，冰露出液面的體積怎樣變化？冰溶解于鹽水中，液面又怎樣變化？這樣層層深入、多向拓展，既傳授了知識(shí)，有達(dá)到了深化思維訓(xùn)練和培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力的雙重目的。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅是為了給學(xué)生提供生動(dòng)鮮明的物理圖景及規(guī)范有素的操作訓(xùn)練，更重要的是要通過(guò)實(shí)驗(yàn)教給學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。