探究高中物理探索性實驗的設計與實踐

鐘時貴

素質教育的全面實施對學生實踐能力和創新意識提出了很高的要求，這需要教師用擁有足夠思維空間的新型教學模式開展教學工作.實驗能力是物理綜合能力的體現，致力于物理實驗設計的研究，對提升教學質量有著很大的幫助.

一、高中物理探索性試驗設計指導思想

皮亞杰是一位著名的心理學家，他的“平衡學說”提出要想激發學生的求知欲和好奇心，必須從認知層面讓學生產生沖突，人的認知結構發展是以沖突為基礎的，因此在高中物理探索性實驗設計的過程中要強調新穎，以便很好地激發學生的探索欲望.關于實驗設計中的“新穎”也是有一個把控范圍的，超出主體認知范圍的“新”不容易引起注意，太弱的“新”又根本無法引起認知上的沖突，因此探索性物理實驗的設計要把握好內容的范圍以及指導思想的深度.

二、高中物理探索性實驗教學的過程

1.提出問題

探究實驗是從問題的提出開始的，正是由于具體問題的出現才有探究的欲望和可能，也讓探究過程有了一個明確的防線.探究性實驗問題的提出需要與學生課堂學習知識有緊密的聯系，用于引導學生進入各個實驗環節，通過收集證據，整理數據、解釋實驗現象最終得出結論.問題的提出并不僅局限于實驗的開始，學生在探究過程中還會不斷地發現新問題，每個問題都是一個新的探究起點.對此，教師要著重培養學生發現問題、提出問題的能力，通過鼓勵來強化學生的積極性，讓提出問題內化為學生的自主性行為.

2.假設與猜想

最容易被學生忽略但又是探究過程必不可少的環節就是假設與猜想，這一環節需要教師引導學生根據自己所學的物理原理和實驗經驗，結合生活實際經驗，合理大膽地猜測實驗結果.學生要圍繞產生問題的所有可能性原因進行猜想，基于自己已有的經驗和知識提出假設，這就很好地為后期的驗證做好了準備工作.

3.制定計劃與設計實驗

制定計劃主要指設計實驗思路和方法、了解實驗器材和設備，是對于實驗數據的收集內容和范圍，以及分析、處理、反思、評估等一系列“如何做”問題的梳理.整個探究性實驗的關鍵就在于設計實驗，這是最能體現學生創造性思維和想象力的環節.實驗設計主要包括三個方面的內容：一是明確實驗對象、實驗目的，指導思想、實現手段和方法等;二是合理正確地運用實驗原理，需要在一定“理想化”程度下進行簡化實驗;三是靈活運用實驗技術，主要包括對技術手段和實驗器材的運用.

4.開展實驗和收集數據

這屬于實操環節，首先需要學生基于實驗方案對實驗設備、材料和器材等進行校準，還可根據實際需要自行研制實驗器材;其次對準備好的儀器進行安裝調試，值得注意的是同一種器材的操作方法并不是固定的，關鍵看具體的實驗需求;最后通過多種觀察手段和測量方法，如實完整地記錄實驗現象和有關數據.分析實驗的依據是收集和記錄的實驗資料，因為科學地對客觀世界和現象的解釋是以實驗證據為基礎的，除了在實驗過程中收集證據，還需在實驗外盡可能地收集信息和數據，最大限度地排除可能對探究結果產生影響的因素.

5.分析與論證

實驗現象并不能通過收集得來的證據或數據本身來解釋時，就需要教師指導學生通過分析和歸納，得出具有科學性和規律性的結論.在得出最終結果后還有重要的一步，即對各個實驗環節的有效性、真實性進行評估.評估是貫穿于整個探究性實驗的，提出的猜想與假設是否得到了事實證據的證實、結論的反思與評價等，在這些問題被進一步確認后才能保證研究方案的合理性.

6.交流與合作

探究性實驗缺少不了經驗與體會的交流，學生在完成實驗后可將自己的研究成果與其他同學分享，包括研究過程、方法和結果等，在別人對自己的講述表示尊重的同時也要對他人的研究成果表示尊重，對于他人針對自己研究提出的意見要虛心接受，并在認真思考他人意見后進一步完善研究方案.交流既是分享也是合作，它伴隨著整個實驗探究的全過程，有利于學生反思自己的想法和行為，明確自己的不足之處.

總而言之，探索性實驗能很好地培養學生的創新意識與精神，讓學生的思維和動手實踐能力得到提升.在整個實驗過程中，教師要注重問題的啟發性，給予學生獨立思考以及發揮創造性思維的空間，從而提升教學質量.