创新实验教学 提升探究能力

刘万庆

物理学是一门以实验为基础的学科，物理概念的建立、物理规律的总结等都离不开探究实验的支撑。《物理考试大纲》对初中学生的实验能力有明确要求：能明确实验目的；理解实验原理和方法；会控制实验条件；会使用仪器，会观察、分析实验现象；会记录、处理实验数据，并得出结论；会对结论进行分析和评价；能发现问题、提出问题，并制定解决方案；能运用已学过的物理概念、规律、实验去处理问题；会设计实验及对设计的实验进行评估。只有抓好了实验教学，才能培养学生的探究能力，促进物理学科教学质量的全面提升。

1改进实验仪器，增强实验效果

教材不断更新改版，但配套实验仪器的更新总是滞后，不能满足物理实验探究教学的新要求。如现行人教版初中物理教材中“探究动能的大小与什么因素有关”实验，是通过在斜面上释放小铁球，让小铁球到达水平面推动木块移动，让学生通过观察木块移动距离的远近，从而判断小铁球动能的大小。在实际操作中，木块被撞击时，若铁球不是正碰木块，木块容易偏离轨道运动，不能准确反映出铁球动能的大小。为弥补教材实验的不足，方便教学演示，让学生能更直观地了解小铁球动能的变化情况，笔者设计出了一种“数显式能量转化演示器”，如图1所示，在教学演示实验中，实验效果十分明显。

将小铁球放置于槽形导轨中，在水平面上也安放槽形軌道（以便控制小铁球的运动方向），在原本放置木块的位置，固定一滑动变阻器，由电源、开关、数字电压表、保护电阻等组成显示电路。当小铁球从不同高度（或不同质量的小球从同一高度）释放时，小铁球到达水平导轨后，推动滑动变阻器滑片移动，引起电路中的电压表示数的变化，将小铁球的动能大小经数字电压表直观地显示出来。

2注意实验细节，再现实验真相

细节决定成败，在初中物理实验教学中，很多实验细节值得重视。若教师的演示不注意细节，对学生的实验探究会造成误导；若学生分组实验不注意细节，不能真实反映实验事实，使实验效果大打折扣。因此，在实验教学中细节的强调尤为重要。如在探究分子运动剧烈程度与温度关系时，应该用滴管从容器底部注入墨水，而不能直接从水面将墨水滴到液体中，因墨水的密度比水的大，水由于重力的作用在水中下落，不能真实反映出墨水分子在不同温度的水中的运动情况。

3总结精简口诀，增强学生记忆

在实验探究教学的过程中，既要规范实验过程，优化实验设计，理清实验步骤，改进实验方法，精选实验器材，减小实验误差，得出科学结论，更要注重实验探究后的归纳与总结，用最精简的文字，最顺畅的口诀，帮助学生记忆，为后续的灵活运用奠定好基础。

3.1探究滑动变阻器工作原理

如在探究滑动变阻器的工作原理时，在完成改变电路中电流的演示实验后，通过对变阻器实物及原理图、符号图的对照分析，总结出滑动变阻器接线及阻值变化判断的方法为：“接线一上一下，阻值近小远大”（远、近指滑片离电阻丝接线柱的距离）。

3.2探究电流与电阻的关系

如在探究电流与电阻的关系时，按照如图2所示的实验电路进行实验探究，在A、B间分别接入5Ω、10Ω、15Ω的电阻，调节滑动变阻器的阻值使电压表的示数不变，记下对应的电流值，并把数据记录在设计好的表格中。通过引导学生分析数据，得到当电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比的结论。

在这个实验中，改变A、B间电阻后，滑动变阻器滑片怎样滑动，才能保持电压不变是个难点。为了突破难点，笔者让学生思考以下问题：①将5Ω电阻换成10Ω电阻后，若不调节滑动变阻器，电路中的电流怎么变，电压表的示数怎么变；②要保持电压表的示数不变，滑动变阻器的值应该怎么调。学生通过讨论知道，若不移动变阻器，因A、B间电阻变大，电路中的电流变小，变阻器两端的电压就会变小，总电压不变，A、B间的电压就会变大。要保持电压表示数不变，必须使电路中的电流减小，滑动变阻器的阻值应该调大。通过分析，找到了要调大滑动变阻器的阻值才能保持电压表的示数不变。为帮助学生记忆，在以后的解题过程中节省思考的时间，笔者总结出“你（定值电阻）大我（滑动变阻器）也大，电压不变化”这个记忆口诀，学生们很快记下了这个调滑动变阻器的方法。

3.3探究滑轮组的机械效率

如在完成探究影响滑轮组机械效率因素的实验后，对提高滑轮组机械效率的方法，可简单总结为：“两减（减动滑轮重力，减摩擦力）一增（增加物体重力），效率提升”。在物理探究实验的学习过程中，有很多重要规律都可以利用类似上述的口诀方法帮助学生记忆。

4拓展实验思维，提高实验技能

随着物理学习内容的增加，学生的实验技能也随之有所提升，综合运用所学知识解决实际问题的能力逐步增强，因此在实验探究教学中，就应该进一步开发学生的思维，激发学生的潜能。如在学生掌握了“伏安法”测电阻后，提出如下问题：①如何用已知电阻和电流表测未知电阻；②如何用已知电阻和电压表测未知电阻；③如何用电阻箱和电流表测未知电阻。让学生思考讨论，提出各自的实验方案，设计实验电路图，推导出未知电阻的表达式。在学生掌握了“用天平、量筒测液体密度”后，提出：①如何用U形管、水、刻度尺测未知液体的密度；②如何用烧杯、水、方木块、刻度尺测未知液体的密度；③如何用弹簧测力计、烧杯、水测未知液体的密度。让学生积极参与思考、讨论、设计、交流、展示，拓展学生的思维空间，使学生掌握更多的实验方法，提升学生的实验探究技能。

实验创新前景广阔，探究教学任重道远。在今后的物理实验教学中，将进一步做好实验仪器的改进创新工作，按新课标的要求做好课堂演示实验，组织好学生分组实验活动，加大培养学生的实验探究能力，为提高物理学科教学质量，培养创新型的人才奠定坚实的基础。