淺議探索性實驗及其應用

曹恒強

物理學是一門實驗科學，物理實驗不僅是物理教學的主要方法和手段，同時也是物理教學的重要基礎和重要內容.物理學的研究方法，對于探索自然具有普遍意義.學生在高中物理課程中學到了一定的物理基礎知識，掌握了一定的科學方法和實驗技能，受到了科學態度和科學思想的熏陶，這對于他們提高科學文化素質，適應現代生活、繼續學習科學技術知識，都是十分重要的，在新教材中，物理實驗教學占用了相當大的比例，一學生實驗就有幾個，還有大量的小實驗，有些學校在條件允許下還增加了一些學生實驗，如“螺旋測微器的使用”等。

上世紀末以來，體現能力與創新精神培養的現代理科教育觀對我國的物理實驗教學改革帶來了積極的影響和推動作用，不少教師結合具體教學內容進行了探索和研究，現就結合我自己的教研及實踐情況談談自己的一些粗淺的認識。

一、探索性實驗的界定

根據探索性實驗教學思想的形成和發展的基本觀點，中學物理實驗的教學目的以及探索性實驗的功能，對探索性實驗可作如下界定：

探索性實驗的主體是學生，由學生自己動手，在實驗過程中，認識到這些物理實驗反映的物理本質，從而形成正確的物理概念，建立正確的物理規律.它旨在充分發揮學生在實驗教學中的主體和中心地位，讓學生親身經歷實驗過程對未知結論的探索.激發學生的思維狀態，培養學生的創新意識;初步形成科學態度，訓練科學方法，提高學生分析、解決實際問題的能力。驗證性實驗與探索性實驗在實驗過程中師生雙方的主體地位和作用方面有著明顯的差別，具體體現見表1、表2。

表1驗證性實驗與探索性實驗實驗過程的比較

表2驗證性實驗與探索性實驗在認識過程中師生雙方主體地位和作用的比較

注：數據泛指從實驗中獲得的各種信息

探索性實驗的特別之處在于，學生要在特定的環境中去自主發現“新”問題，也就是要有創新意識和創新能力，通過探索性實驗，能培養學生前沿科學技能，隨著社會發展，社會對高素質人才的需求日益迫切，所以必須轉變“老師講，學生聽”的傳統教學模式，使教師從“知識的傳授者轉變為“知識探索的導航者”.高中學生經過初中物理的學習，已經有了關于物質最普遍的運動形式的基礎知識，受到了觀察、實驗、思維、科學態度和科學方法的初步訓練，初步具備了一定的學習能力.教學中，教師應結合創新教育目標，努力挖掘探索性實驗中的探索因素，放手讓學生自主探索，使之真正成為培養學生創新精神、創新能力的物理實驗活動，目前學生實驗中探索性實驗的增加，也為實驗創新教育提供了教材支持。

二、探索性實驗在課堂教學中的應用

探索性實驗的應用可結合具體的教學內容按需安排.設計探索性實驗時，需要以下幾項基本原則作為實驗設計的指導思想，即科學性原則、發展性、創造性原則、可行性原則、啟發性原則、安全性原則、趣味性原則和效益性原則.教師要為學生提供發現問題、運用知識解決問題的機會和條件，要充分挖掘教材在培養與訓練能力方面的內在因素，設計恰當的物理問題，教師提出問題后，學生在相互合作的前提下設計實驗方案、進行實驗探索，得出結論，最后師生共同進行交流和總結。

課例1摩擦力的方向

讓學生自帶軟毛刷，2人一組進行實驗.自己總結在不同情境下摩擦力的方向。

課例2力的分解

一個力如何根據它的作用效果分解是個比較抽象的問題，我們設計了兩個小實驗，一個是物體放在斜面上分解重力，一個是“路燈架’的受力分析，實驗所用器材由學生自己準備：尺、鉛筆、細線、重物等。

課例3自由落體

我們讓學生準備了螺帽、硬幣、紙片、乒乓球、氣球、擦皮等物體，讓學生自己設計實驗研究物體下落速度跟什么因素有關…

課例4超重和失重

讓學生站在便攜式體重計上，通過人體的運動，觀察體重計的示數，探索超重和失重的規律。

課例5螺旋測微器

在課堂教學時間允許的條件下，我們增加了這個分組實驗，首先，我們告訴學生使用螺旋測微器可以提高測量的準確程度，向學生介紹了使用的有關注意事項，然后.我們把一對螺栓螺母和螺旋測微器同時發給每個小組，讓學生參照螺栓和螺母的結構，自己探索應如何使用螺旋測微器，學生在做探索性實驗時，可分為多種形式.即可以由老師提供實驗器材或讓學生自帶些小物品，隨堂完成實驗;也可以在課堂啟發、引導學生討論，課后由學生完成，再利用上課交流總結，既可以人人動手.也可以分成小組。

這些都可以根據實際情況加以選擇，總之，在教學中老師首先要轉變教學觀念，要敢于讓學生自己做實驗，在實驗中學習。