初中物理实验探究能力的培养路径

李峰

物理是一门典型的自然科学类学科，不少理论知识都是前人经过反复实验推理、验证后得出的结论。实验教学不仅是物理教学的重要构成部分，还是学生学习理论知识的基础。在现代教育观视角下，教师不能纯粹地指导学生操作实验，还要着重培养其探究能力。在初中物理教学中，教师不能照本宣科地讲授物理知识，而应以实验操作为依托，引领学生积极思考、主动交流和深入探讨，全力培养学生的探究能力，使其获得更为全面的发展。

一、做好实验引导，培养学生探究能力

1.精心设计课堂问题，激起学生探究欲望

在初中物理教学过程中，教师需培养学生善于发现与提出问题的能力，这是进行实验探究的基础与前提，将他们在学习中遇到的实际问题当作实验探究的切入点，使其积极踊跃地参与到实验探究活动中。因此，初中物理教师在平常教学中应先围绕知识主题设计一些问题，起到抛砖引玉之效，引领学生去发现问题，且勇敢地把问题提出来，激起他们探究物理现象的强烈欲望，使其想到通过实验的方式展开探究，最终利用实验处理和解决问题。

比如在开展“声音是什么”教学时，教师先利用多媒体设备播放一段音频，包括：小鸟叫声、人们说话声、下雨声、流水声、雷声、汽车喇叭声、机器零件摩擦声等。要求学生认真聆听这些声音，使其对常见的声现象产生探究兴趣，提出问题：声音是如何产生的？是怎么被人耳听到的？让他们深入思考与猜想，不知不觉地进入到声音世界中。接着，教师要求学生结合问题自主设计实验方案，提供一张纸、一杯水、一个笔帽、一根橡皮筋，想方设法使它们发出声音，并设计其他实验让别的物品也发出声音，使其在小组内比一比，各组提出实验方案后一起讨论。他们将会发现新问题：物体发声与不发声时有何不同？物体发声时有什么共同特征？随后教师指导学生利用实验探究物体发出声音的本质是震动，以此满足他们的探究欲望，使其继续探究声现象。

2.合理创设教学情境，吸引学生主动探究

初中物理教学属于物理教育的初级阶段，虽然难度不是特别大，以基础性为主，但是却有着一定抽象性特征。再加上初中生是初次系统地接触与学习物理知识，往往会存在一定的陌生感，他们进行实验探究的兴趣与积极性容易受到影响。面对这一不利局面，初中物理教师可以利用实物、教具或者信息技术手段合理创设教学情境，引发学生积极思考与发问，活跃课堂气氛，吸引他們主动探究情境中的物理现象，使其更好地投入到物理实验探究中。

例如在实施“杠杆”教学时，教师先播放视频，某地发生大地震造成山体滑坡、崩塌，使得大量公路被山石堵塞，由此营造情境，引出问题：如果你也是救灾人员，你会采取哪些方法来移走石头？哪一种方法更方便、更省力？学生可能想到用棍子撬石头，使其列举一些生活中的类似方法，如开瓶器、指甲剪、羊角锤等，借势引出杠杆的概念。之后，教师将侧重点放在探究杠杆的平衡条件上面，指导学生操作实验：在杠杆的左边挂上不同数量的钩码，在右边用弹簧测力计垂直向下拉，设弹簧测力计对杠杆的拉力F1是动力，动力臂是L1，钩码对杠杆的力F2是阻力，阻力臂是L2，使其按照课本要求探究杠杆的平衡情况，把结果记录下来，让他们对收集到的实验进行分析，发现动力×动力臂＝阻力×阻力臂。借此让学生探究出杠杆的平衡条件，培养他们的探究能力。

3.借助实验推理验证，提高学生探究能力

在初中物理课程教学中，为有效培养学生的实验探究能力，教师需转变以往落后的教育观念与教学思路，做好实验引导工作，极力发挥学生的主体作用，使其在实验中进行猜想、推理和验证，由此提高探究能力。对此，初中物理教师在实验教学中应注重引导工作的实施，着重培养学生敢于质疑和创新的思维意识及能力，使其在实验操作中深层次地分析与探讨物理问题，掌握科学探究的方法，让他们在民主、开放的交流中慢慢形成良好的探究能力。

在学习“液体的压强”过程中，当探究液体压强同深度之间的关系时，教师先设置疑问：如果瓶子上有高低位置不同的小孔，假如这些小孔同时喷水的话将会出现什么场景？鼓励学生大胆提出各自的猜想。如：小孔位置越高，水喷得越远；小孔位置越低，水喷得越远；小孔位置同水喷出的距离没有关系等，发散他们的思维，使其不自觉地进入到探究状态。接着，教师指导学生操作实验：（1）往一个塑料瓶中装满水；（2）用针在塑料瓶的上下不同位置扎小孔，在同一高度的不同位置扎小孔；使其认真观察和比较同一高度及不同高度水流喷射的远近距离有什么不同，让他们着重讨论实验原理。随后教师组织学生归纳影响液体压强的因素，使其意识到同一高度水流喷射的远近距离一样；不同高度深处水流喷射距离较远，浅处水流喷射的距离较近。

二、改进创新物理实验，培养学生探究能力

1.运用直观教学手段，发展学生探究能力

针对初中物理教学来说，要想更好地培养学生实验探究能力，教师不能机械、照搬地使用教材实验，要对原有实验加以改进和创新，消除一些弊端与不足，真正符合学生的实际学习需求，使其探究能力得到发展。初中物理教师需考虑到学生以感性认识为基础，正处于形象具体思维向逻辑抽象思维过渡的阶段，所以要用直观化教学手段，为他们带来形象鲜明的物理实验，丰富感性经验，使其对物理现象形成更为清晰的表象，实现探究能力的培养。

以“平面镜”一课教学为例，教师先演示一个“浇不灭的蜡烛”实验，由学生根据看到的现象提出问题与猜想：可能玻璃杯内根本就没有蜡烛，看到的是前面蜡烛在玻璃板中的像，激起他们探究平面镜成像的问题。接着，教师带领学生探究平面镜成像的特点时，发现教材中实验涉及发现问题、提出问题、制定方案、操作实验、分析和验证、得出结论、评估交流等多个环节，对他们的实验探究能力要求较高。而且部分同学绘制物体到镜面的点及像到镜面的点时存在误差，影响后面分析数据、归纳结论与讨论交流等环节均难以继续进行下去。这时教师可对原有实验器材进行改进，在白纸上面画出间距是1厘米的小格子，或者选用带有小方格的作业本纸，使其在实验操作中减少距离的误差，提升实验探究活动的有效性，借此发展他们的实验探究能力。

2.引入精准物理实验，强化学生探究精神

物理是一门十分严谨的自然学科，实验是学习物理的一个重要途径，对实验的基本要求是做到精准、无误差，以免带给学生错误的认知，使其利用精准实验深层次探索物理的奥秘，帮助他们养成实事求是的科学态度。这就要求初中物理教师改进与创新实验教学时，要从器材、装置、操作等方面切入，达到变模糊为精准的效果，带领学生通过对实验现象的观察收集到准确无误的数据，使其结合客观数据分析与探究物理，进一步强化他们的探究精神。

在实施“探究凸透镜成像的规律”教学时，教材中提供的方案是利用蜡烛来完成实验，当判断像和物的大小时，学生通常凭借感觉进行，特别是成等大的像判断起来更是模糊不清，影响他们对实验现象的分析与结论的得出。这时教师可以对实验器材进行适当改进，把原有的蜡烛替换成LED小灯，且在光屏上面画出和LED灯板上面一样的小方格，放在凸透镜的另一侧，在实验过程中，学生通过对物体长度和光屏上面像的长度观察与对比，就能够精确判断出凸透镜所成实像是放大、缩小还是不变，提升实验效果的精准性，使其得出准确无误的结果，让他们理解凸透镜成像的规律。如此，学生通过对精准实验现象的观察，可以在实验探究中初步形成发现与提出问题的能力，使其深入体验科学探究的整个过程，让他们学习从物理现象中总结科学规律的方法。

3.设计最优物理实验，改善学生探究能力

在初中物理实验教学中，对教材中安排的实验进行改进与创新是一个常规操作，很多时候都要用到，不过教师一定要坚持以培养学生探究能力为主的原则，为其顺利探究物理提供更多助力，改善他们的探究能力。初中物理实验通常分为原理、规律和测量的探究，无论是哪种探究，对于初中生来说效果都要十分显著，促进他们对物理规律和原理的掌握。所以初中物理教师应设计效果最优实验，契合初中生的认知水平，让他们高效地完成探究任务。

在“浮力”教学中，当探究浮力的方向时，教师可改进教材中安排的实验，精心设计一个效果最优的趣味小实验，具体操作方式如下：（1）用一条细线将一个乒乓球系住，用胶带把细线粘在一个大烧杯的底部，将乒乓球同烧杯底部之间的距离控制在5厘米左右；（2）往烧杯里面缓慢加水，让乒乓球在浮力作用下漂浮在水的表面上，但是由于乒乓球被细线牵制住，细线将会被拉得很紧；（3）把烧杯适当的倾斜，可以看到张紧细线的方向始终同地面是垂直关系，这证明乒乓球受到的浮力方向始终是垂直向上的。这样的实验不仅生动有趣，还便于操作，促进预期教学效果的实现，学生能够轻松、自如地完成实验，使其结合实验现象清晰明了地看到浮力的方向是竖直向上，有助于学生更好地理解浮力产生的原因，改善他们的实验探究能力。

三、适当拓展实验空间，培养学生探究能力

1.有机结合实际生活，提升实验探究乐趣

一直以来，初中物理教学都比较关注运用物理知识解释自然现象，把物理知识运用到实际生活中处理现实性问题，这也是眼下新课标的基本要求，践行“物理源于生活，又服务与生活”的教育原则。为此，初中物理教师在平常教学中应把物理实验探究同实际生活有机联系起来，指导学生利用生活素材设计和操作一些简单化的物理实验，鼓励他们亲自动手完成一个小制作，使其将所学的理论知识同生活实际结合到一起，提升物理实验探究的乐趣。

例如在“物体的浮与沉”教学中，教师和学生一起准备一些生活中常见的物品，像纽扣、硬币、塑料瓶盖、花生豆、石子、玻璃球等，使其结合生活经验判断这些物品在水中的浮沉情况，且逐个投入水中验证，引出问题：有的物体会下沉至水底，有的则上浮在水面上，还有的悬浮于水中。物体的浮与沉到底与哪些因素有关？提示他们结合所学知识判断物体浮与沉和液体密度及排水体积有关。接着，教师指导学生操作“浮沉的鸡蛋”实验，先往玻璃杯中倒入适量的清水，再放入一枚鸡蛋，能够看到鸡蛋往下沉；然后往水杯里面一勺、一勺的加入食盐，缓慢搅拌，直到鸡蛋漂浮起来为止，使其結合实验现象讨论是通过改变什么让鸡蛋上浮和下沉的，同学们通过发分析、讨论与探究发现是通过增大液体密度实现的，从而得出浮力与液体密度有关的结论。

2.积极开设课外实验，增强学生探究能力

对于初中物理实验教学而言，学生探究能力的培养是一项长期教学任务，短时间内很难起到立竿见影的效果。教师要长时间地坚持下去，除利用教材中的固有实验和课内时间以外，还要积极开设课外实验活动，拓展学生的学习范围与实验空间，使其慢慢养成乐于探究的良好学习习惯。这就要求初中物理教师完成课内教学任务后，布置学生回到家中继续操作一些物理实验，增进课堂内外之间的联系，使其深层次地探究物理，不断增强他们探究能力。

在进行“气体的压强”教学时，通过课内教学，教师指导学生利用实验检验大气压强的存在，了解大气压强产生的原因，使其知道大气压强的值，让他们初步会用大气压强的知识解释有关生活现象。之后，教师要求学生回到家中做一个“瓶子吞鸡蛋”的实验，具体操作步骤如下：（1）把一枚煮熟鸡蛋放在一个玻璃瓶口，发现鸡蛋会卡在瓶口处，无法进到瓶子里面；（2）把小个纸条用打火机点燃，快速放到玻璃瓶里面，并用熟鸡蛋再次堵住瓶口，可以看到玻璃瓶将鸡蛋吞进去。随后让学生结合实验现象分析与归纳原理，即为：鸡蛋进入玻璃瓶是受到大气压强的作用，当小纸条在玻璃内燃烧时把瓶内的氧气耗尽，这时瓶子内外大气压处于不平衡状态，外面是正常的大气压强，玻璃瓶内部要小于正常的大气压强，从而将鸡蛋吞进玻璃瓶里面。

总之，在新时期教育背景下，对各个教育阶段的各科教学均提出更高的要求，其中在初中物理实验教学活动中，教师应认清实验教学的重要性与地位，以做好引导工作为前提，鼓励学生积极动脑思考、动口交流与动手操作，灵活采用各种各样的探究活动，帮助他们掌握物理学科的实验探究方法，使其加深对物理理论知识的理解与认知，升华整体教学效果。