初中物理实验探究教学的基本途径

2013-04-03王茂东

中国现代教育装备 2013年6期

王茂东

在物理课程中，实验和科学探究有着紧密的联系。从科学探究的角度看，实验是科学探究的重要方式之一，是物理教学中实施科学探究活动的主阵地；从实验教学的角度看，物理实验中的演示实验和学生实验跟科学探究一样，也具有多维的课程目标，除了学习知识、训练技能以外，物理实验还在发展学生实验能力、提高学生科学素养方面发挥着重要作用。因此，在实验教学的过程中，教师要注意把握实验教学的特点，努力从学生的生活经验和知识基础出发，采取积极有效的方法措施，在实验教学中融合科学探究的成分，从而帮助学生树立创新意识，提高解决问题的综合能力。

一、营造实验探究教学的氛围，激发学生探究问题的兴趣

心理学研究表明：宽松、和谐、自主的课堂教学氛围能够使学生思维活跃，促进学生积极思考，能够最大限度地将学生外显的或内隐的学习热情激发出来，想参与、敢探究、要表现的以“我”为中心和学生互助学习的本能意识也才能在活动中得到充分的体现。在物理实验探究教学时，教师应该怎样营造宽松、和谐的教学氛围，使学生敢于自主探索呢？笔者认为，首先，教师要把“以生为本”作为实施实验探究教学的第一要义，要在人格上充分尊重学生。在课堂上教师要从热爱、信任、尊重每名学生的角度来组织教学，注意从正面引导，通过师生或生生互动、小组交流、展示成果等形式，表扬激励学生，真正将关心、爱护每名学生的教学思想落到实处。另外值得注意的是，教师切不可在教学活动中喜优厌差，因为这样将对学习暂时困难的学生造成一定的心理压力，使他们产生畏难情绪和自卑感，体验不到学习的乐趣，从而丧失学习的信心和勇气。其次，在实施实验探究教学时，要允许学生在讨论、交流过程中出现预设以外的生成：猜想不着边际，不要急于求成，要注意引导；方案设计不完善，组间可以交流；操作不规范，可以更正重做；不理解、不明白的问题可以发问；实验结果不同，可以争论。在这样民主、自由的课堂上，学生的探究意识将大大提高。

如在“探究平面镜成像特点”的实验教学时，教师可以设计一个投币魔术箱(如图1所示)，当从投币口投入拾元纸币时，结果拾元纸币却不翼而飞；而从观察口放入时却发现有两张拾元纸币。这是为什么呢？在这样的氛围中，学生的思想完全处于放松状态，思维也被激活，会由此现象联想到相关的问题，然后教师拆开魔术箱，让学生观察其结构(如图2所示)。在这个教学环节中，不同层次的学生可能会提出不同的问题、猜想，有正确的，也有错误的，针对此现象，教师组织学生讨论、交流、思考、汇报，筛选出符合本课教学目标的问题和猜想，最后引导学生利用手边的器材进行探究。在此过程中，教师的主要作用就是最大限度地调动学生之间的“战争”，让他们小组之间、个人之间“唇枪舌剑”，最终达到完成教学目标的目的。

图1 投币魔术箱

图2 魔术箱内部结构

大量事实也告诉我们：在教学中，教师如果能够摒弃“尊师”“严父”的思想，放下架子，蹲下身子与学生做知心朋友，确立自己在教学活动中的组织、引导、点拨、协作的地位意识，那么学生一定会“亲其师而信其道”，也就会表现出高涨的学习热情。

二、在两大类实验中渗透探究元素，让学生经历实验探究的过程，体验成功的快乐

初中物理教材中的演示实验和分组实验大部分是验证性的，在活动过程中学生多半是被动参与。作为教师，只有在实验过程中渗透科学探究的思想，让学生经历探究活动的过程，学生才会体验到成功的快乐。

演示实验主要是通过教师表演、学生观察等活动形式展开教学，学生始终处于静态，再加上教师在讲台上演示，可见性、能见度不高，实验效果往往不佳。如果教师在演示实验过程中变换一下形式或方式，加入一些探究的元素，那对于提高学生探究问题的意识可能会起到意想不到的效果。如学习“大气压强”知识点时，在课前先让学生准备一些器材，如矿泉水瓶、塑料吸盘、注射器等，上课时教师先演示小试管在有水的大试管中上行的现象(如图3所示)，由此学生猜想：是什么力量使小试管运动？然后让学生利用带来的器材进行实验演示、探究、展示，得到大气压存在的结论，最后再让两名学生到讲台上用实验室中的两个大皮碗演示马德堡半球实验，从而使学生进一步感知大气压是很大的，为后面估测大气压值的分组实验奠定基础。在这样的实验变化过程中，由于学生经历了从感官到感受、从感受到体验的过程，参与活动的积极性也就提高了，智慧之花就可能在不经意的点拨中绽放。

图3

分组实验要求教师能够在学生已有的认知基础上，运用相关的实验器材、方法以及技能，使学生对物理原理、概念、规律有更深层次理解。对分组实验的教学，不少教师常常按照常规的教学模式进行：先让学生回顾与此相关的物理概念、公式等，然后指出实验原理是什么，应该怎样进行操作，再指出做该实验时应该注意的问题，最后让学生根据教师的安排按部就班进行实验。这样的设计，虽然学生也能够接受，但由于学生在实验过程中完全是在教师的“指挥棒”下进行的，其形式是呆板的，接受是被动的，学生的创造性思维很可能被扼杀。长此以往，学生会对分组实验失去兴趣。从培养新时期的人才要求和学生终身发展的角度来看，在分组实验教学过程中，教师要充分挖掘实验中的探究素材，采取“自主、合作、探究”为主要学习方式的模式，在分组活动中渗透探究元素，让学生经历猜想、设计方案、验证猜想、交流评估的过程，从真正意义上发挥实验教学的价值。如“凸透镜成像规律”“伏安法测电阻、电功率”“安装直流电动机模型”等实验，都可以采用科学探究的一般过程，让学生经历与科学家一样的探究过程，从而达到开拓思维、发展能力的目的。

三、保证实验探究活动的时间和空间，最大限度提高学生创新能力

留给学生充足的时间、宽敞的活动空间及展示个性的发展空间是实验探究活动取得成功、促进学生主动参与活动、提高创新能力的根本保障。但在实际教学中，常常会看到当学生在实验探究活动中遇到障碍时，教师心里就着急，把原本应该让学生亲力亲为的探究问题变为教师的讲授过程，这种以传统讲授方法代替学生探索过程的假探究，会在很大程度上扼杀学生的创新思维。

我们都知道，初中学生的生理、心理还处于渐成熟阶段，他们学习的倾向、兴趣、注意点以及热情大部分来源于各种活动体验。实践说明，学生在经历实验探究体验后，特别是经历成功的体验后，其积极、主动的学习内驱力会得到最大程度的调动，会从心理上产生取得胜利的信念和力量。所以，要让学生体验参与活动的过程，才有可能将其内在的知识储备发挥出来，在探究活动中提出自己解决问题的独特方法。如在“探究杠杆平衡条件”实验中，教师可以在学生进行实验前设计一些问题：(1)通常情况下，物体的平衡条件是什么？平衡状态有哪些？(2)杠杆的平衡状态与一般情况下的物体平衡状态有什么不同？杠杆的平衡条件与一般情况下的物体平衡条件一样吗？在问题的指引下，学生很有可能从杠杆的五要素入手探究杠杆的平衡条件，然后分组让学生运用杠杆、刻度尺、钩码、弹簧测力计、棉线等器材进行实际探究。由于每名学生对事物的认知程度以及实验技巧、操作能力不同，在实验设计和操作过程中会有不同的方案：有的会在没有调节平衡螺母、杠杆没有挂重物情况下就进行实验；有的会在杠杆的一边挂上钩码后，在同一边斜向上或竖直向上拉；也有的在杠杆两边的不同位置挂上不同数量的钩码……在这些方案中，有正确的，也有不合理的，此时教师就要善于将时间和空间还给学生，注重对各个小组中出现的问题进行指导、点拨，最后让学生进行交流展示。这样在给足了时间和空间后，学生就会利用实验器材大胆地尝试，从而也就会体验到成功的喜悦，增强探究兴趣，最终提高学生解决问题的能力。

从上例中可以看出，实验教学中教师要根据学生的心理特点和实际认知水平，留足活动与研讨的时空，尽力为他们创造成功的机会，从而让学生产生更强烈、更主动的学习欲望，极大地刺激他们的发散性思维，从而发展学生的创新能力。

四、挖掘教材资源和生活素材，拓宽实验探究教学途径，培养学生的综合实践能力

在初中物理教材中，不管在内容安排还是在栏目设置上，对于实验探究教学的思想都有所体现，教师只要认真研读教材每章每节的内容，从中悟出编者的编写意图，在实施课堂教学时，就能让学生在实验探究活动中发挥最大潜能。以苏科版初中物理教材为例，其内容安排很有特色，有的探究内容侧重于提出问题的思路和方法(如平面镜成像)，有的探究内容侧重于猜想与假设(如影响导体电阻大小的因素)，有的探究内容侧重于实验设计(如伏安法测电阻)，有的探究内容侧重于实验操作过程(如安装直流电动机模型)。在栏目设置上也有小实验、小制作等实践性较强的栏目，如“纸锅烧水”“透过水杯看物体”“筷子提米”“抢答器”等小实验，制作“孔明灯”“潜水艇模型”“蜡烛跷跷板”等。在这些活动中，教师都可以让学生在实践中探究“为什么这样做”“这样做的方法、原理是什么”“该装置或实验说明了什么道理”等一系列问题，从而使他们在活动中找到乐趣，认识到物理知识的重要性。

“从生活走向物理，从物理走向社会”新课程教学理念告诉我们：在生产、生活的实际中也存在大量的可供我们进行实验探究教学的资源。作为一名物理教师，必须让学生知道，学习物理要从生活中来，再到生活中去，让物理知识真正服务于生活。如在学习电功和电功率章节时，可以让学生观察自己家中各种电器的规格和使用情况，了解有哪些大功率用电器、经常使用的用电器有哪些问题等，进而探究用电峰期和谷期用电器电功率不同的原因，从而让学生树立节能意识。也可以从生活中遇到的某些装置入手探究问题，如厨房中高压锅上的限压阀有什么作用，不同类型的高压锅的限压阀为什么不同，为什么人能通过门镜看到门外的人等。通过这些生活中的探究原型、素材，让学生深刻认识到物理就在我们身边。