對高中物理實驗教學過程的探究

張澤明

（河北定州中學，河北 定州 073000）

現(xiàn)代教育不僅要重視知識的傳授，更要重視對學生進行探究科學知識的過程和方法的訓練。探索性實驗教學的主要目的就在于使學生獲得物理實驗研究方法的訓練，讓學生接觸探索、發(fā)明、發(fā)現(xiàn)的過程和方法。

一、高中物理探索性實驗教學的過程

探索性實驗要求學生能主動參與到探究過程中，要滿足這一點，關鍵在于教學過程的設計。采用什么方法、如何設計教學過程，不同的人在不同地方、做法不盡相同。根據(jù)我國普通高中《物理課程標準》的定義，科學探究的基本過程是：提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作等七個過程。這里將從這七個環(huán)節(jié)進行討論，以供參考。

（一）提出問題。提出問題是探究活動的開始，沒有問題就沒有探究的可能。從學科領域、日常生活、自然現(xiàn)象或教師設置問題情景中發(fā)現(xiàn)、提出學生們感興趣的并與物理實驗相關的問題。實驗探索是圍繞所探究的問題展開的，正由于有了具體問題，探究過程才有明確的方向。一個好的問題應該與學生課堂學習的知識相聯(lián)系，并能引發(fā)他們進行實驗、收集證據(jù)和利用數(shù)據(jù)對實驗現(xiàn)象作出解釋，進而得出結(jié)論。在實際探究過程中，學生往往還會不斷地發(fā)現(xiàn)新問題，這是探究的新起點，是培養(yǎng)學生提出問題能力的重要一環(huán)。教師對此應加以鼓勵，并給予幫助，以強化學生的積極性，使不斷提出問題變成學生的一種自覺的行為。

（二）猜想與假設。猜想與假設是探究過程中不可缺少，但往往又容易被學生忽視的一個環(huán)節(jié)。猜想與假設是指根據(jù)已有的實驗經(jīng)驗和物理原理，對問題的解決方式和實驗結(jié)果進行推理和預測。學生圍繞產(chǎn)生問題可能的原因，利用已有的知識和經(jīng)驗進行猜想，提出假設，進行推理和預測。其重要性在于，首先能明確探究方向，避免探究的盲目性；其次它能激發(fā)學生的學習興趣，猜想與假設一旦得到實驗的證實，學生的興趣就會大大得到提高；再次猜想與假設能為以后的環(huán)節(jié)提供一個框架，為探究的繼續(xù)進行奠定基礎。

（三）制定計劃與設計實驗。制定計劃與設計實驗是實驗探究順利進行的前提保障。制定計劃旨在了解實驗所需器材和設備，清楚實驗思路和方法，明確探究者收集證據(jù)的途徑和方式，確定收集信息的范圍和要求，知道怎樣分析處理得出探究結(jié)論，以及如何對探究過程和結(jié)論進行反思、評估，解決“怎么做”的問題。設計實驗是整個過程中關鍵的環(huán)節(jié)，而實驗方案的制定是實驗設計的核心部分。實驗方案決定了實驗一定的“框架”和“工藝”，因此實驗方案的設計最能體現(xiàn)人的想像力等創(chuàng)造性思維能力。

（四）進行實驗和收集證據(jù)。這一環(huán)節(jié)到了實際操作階段，具體做法是，首先學生要根據(jù)實驗方案準備實驗器材、設備、材料等，對已有器材要熟悉使用方法并進行校準，根據(jù)要求和需要，學生可以自行研制實驗器材。儀器準備好后進行安裝和調(diào)試，只有調(diào)試好的器材才能進行實驗操作。要注意并非對所有器材的操作方法都是一成不變的，關鍵看其所起的作用。利用各種觀察手段和測量方法，認真觀察，如實紀錄實驗數(shù)據(jù)。實驗中收集到的證據(jù)和信息是進行分析的依據(jù)，因為科學是以實驗證據(jù)為基礎來解釋客觀世界的，所以除實驗外還需用不同方法收集信息和數(shù)據(jù)，盡量保證收集的證據(jù)與實驗事實相同，否則，可能會對探究結(jié)果產(chǎn)生影響，甚至會得出與科學結(jié)論相反的結(jié)論。

（五）分析與論證。實驗中收集到的數(shù)據(jù)或證據(jù)本身不能說明和解釋實驗現(xiàn)象，學生需要在教師的指導下對其進行分析處理，通過分析和歸納，找出其中隱含和潛在的有用信息，得出規(guī)律性結(jié)論。論證是用理論知識對實驗證據(jù)、現(xiàn)象和結(jié)論進行解釋，對其產(chǎn)生的原因作出說明，得出最終結(jié)果。

（六）評估。在探索實驗過程中，探究者要對探究問題表述是否科學，提出猜想與假設是否被事實與證據(jù)所證實，設計方案是否有效，收集的證據(jù)是否真實，給出的結(jié)論是否正確等問題進行反思與評價，這就是評估過程。評估貫穿于探究活動的全過程。評估不僅能夠優(yōu)化探究方案，使探究活動少走彎路，提高實驗探究的效率，而且還能提高學生的探究能力。

（七）交流與合作。探究教學的最后是同學間表達探究過程和結(jié)論、交流經(jīng)驗和體會的階段。學生應該向其他同學表述自己的研究成果，包括研究過程、方法和結(jié)果，與別的同學分享。要求學生尊重別人的探究成果，允許別人對自己的探究過程和成果提出不同的意見，并能認真思考別人的意見，改進自己的探究方案。學生之間的交流與合作，有利于學生對自己的行為進行反思，發(fā)現(xiàn)別人的優(yōu)點，清楚自己的不足之處。要注意，交流與合作是伴隨整個探究過程的。以上是探索性實驗教學的一般過程，在實際教學中，不一定要嚴格按照這七個步驟來進行，可以交叉進行，也可以將后面的環(huán)節(jié)提到前面進行，教師應該根據(jù)實際需要靈活運用。

二、對現(xiàn)實的思考

高中物理教材中，學生實驗多為驗證性實驗和知識應用性實驗（測量性實驗），這里把他們叫做傳統(tǒng)實驗，而探索性實驗很少。與探索性實驗相比，傳統(tǒng)實驗在探索新的知識、培養(yǎng)學生獲取新知識的能力、激發(fā)學生學習興趣和創(chuàng)新精神方面卻顯得很薄弱。所幸的是，針對現(xiàn)實新課程對實驗安排作了新的調(diào)整，把教材中部分驗證性實驗改成了探索性實驗。探索性實驗教學對教師和學生的要求較高，不僅需要扎實的基本功，還要有新的理念和策略，這就需要廣大師生共同努力，逐步改變原有的教學理念、模式和學習方式。