物理实验性教学

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摘要：物理学是一门以实验为基础的学科，物理实验在物理教学乃至整个科学教育中都占有重要的地位。新一轮的物理课程改革为实验教学提供了一片沃土，根据新的教学理念，本文就高中物理探索性实验教学实施进行了粗浅的探索。

关键词：高中；物理；探索性教学

一、物理探索性实验的涵义及目的

物理探索性实验指：根据物理实验的特点、内容和教学实际情况，在学生已有知识和现有的实验技能的条件下，由教师或学生提出实验课题，在教师的指导下，引导学生自主确定实验原理，设计实验方案并动手实验，主动探究，得出结论的一种实验方式。它旨在充分发挥学生在实验教学中的主体地位，让学生亲历实验对未知结论的探索，激发学生的思维状态，培养学生创新意识，初步形成科学态度，训练科学方法，提高学生分析问题、解决问题能力。由此，物理探索性实验教学是指在教师的指导下，学生运用探索性实验的形式进行学习，主动获取知识，发展能力的实践活动。具体来说，就是指在教师的指导下，学生围绕某个问题进行实验，观察现象，分析结果，从中归纳物理概念、发现物理原理或规律，以获得知识并培养科学素养的一种教学形式。其目的在于让学生在获得知识的同时也培养他们的创新精神和实践能力，而知识与能力的获得主要不是靠教师的强制性灌输，而是学生的主动探索，主动思考、亲身体验出来的。物理探索性实验教学较传统物理实验教学在教师观、学生观、教学观、学习观、评价观等多个方面都有了更新颖、更丰富的内涵。

二、高中实验探究教学内容的选择原则

1、适度的原则

在探究教学中，探究内容既不能过于复杂，需要太长的时间进行探究；也不能太过简单，学生很容易就可以得出结果，从而失去探究的兴趣。在每一次探究中，一般要选择只含一个中心问题的内容，进行一次探究循环过程即可解决问题，通常不要求学生对证据作过多的探究。当然，根据学生年级、知识准备情况等的不同，探究的复杂程度要有所变化，但这同样是适度的问题。适度的原则更主要的是指难度上的适宜。在一般情况下，探究问题的解决所需的能力应在学生的最近发展区之内，对这样的难度水平的问题学生通过努力可以解决。换一种更通俗的说法，即选择的探究内容对于学生来讲，通过对他们已有的知识、能力的提取和综合，是可以进行探究并能得到结果的，但是，这些内容对学生来讲决不能毫无疑问、不费努力即可解决。适宜的难度要求探究的内容具有适度的不确定性，其变量的多少要以学生能够掌握和控制为限度，过多的变量使学生产生过多的疑惑。

2、引起兴趣的原则

学生主体性得以发挥的前提条件之一便是具有了内在动机，因此，以学生发挥主体作用为特征的探究教学，必须能充分激发学生的内在动机，探究的内容即肩负着这样的使命。可以这样讲，学生对探究内容的兴趣是探究活动进行下去的动力源泉。什么样的内容才能引起学生的兴趣呢？首先，能够满足学生现实需要的内容能够引起学生兴趣。这也是当代科学教育把目光转向学生生活、选择切合学生实际内容的原因之一。其次，对于超越常规但又在情理之中的问题内容，学生也会感兴趣，因为这样的问题能够激发学生了解的欲望。再次，对于具有一定难度的问题学生感兴趣。学生有一种天生的好奇倾向，喜欢探索未知世界，喜欢

探究问题的答案。随着问题的解决，学生的好奇心得到了满足，也同时感受到了成就感，这些成为他进一步探究的动力所在。

3、可操作性的原则

探究教学的特征决定着探究内容应具有可操作性，即探究内容是可以通过有步骤的探究活动得到答案的问题。这里有两条主要标准：一是探究的结果与某些变量之间具有因果联系，这种因果联系通过演绎推理是可以成立的。如果这种因果联系不成立，探究活动便没有结果；如果这种因果联系不能以演绎方式而推得，就会使探究活动不严密，学生也难以把握。二是这种因果联系在现有条件下可以通过探究活动而证明。所谓现有条件，即是一方面是指现有的物质条件，如学习材料、实验设备等。另一方面指学生已有的知识准备、技能准备等。不可否认的是虽然有些内容并不具有可操作性，但是利用探究的方法更有助于学生深刻理解，这时对这种内容要进行一定的转化，转化的策略之一便是对这一内容进行推演，然后通过对推论的证明来证实原有内容的正确。

三、实验探究教学的实施

高中《物理课程标准》中倡导的“科学探究”其中很重要的内容就是“探究性实验”,它是在学生不知道相关知识,尤其是不知道各物理量之间有何关系的前提下,让学生通过一个科学探究性实验来完成求知的过程。在此过程中,学生探究实验现象产生的原因,从定性或定量的角度去找出内在的联系,并进行归纳和总结,从而得出正确结论。

1、高中物理探究性实验的过程

“探究性实验”的一般过程：(1)提出问题:实验是从提出一个科学问题开始的。科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题。这个问题可以是通过观察和体验而感兴趣的问题或者是一个可以验证的观点,并能描述实验的目的。(2)构想假设:假说是对实验结果的预测,和所有的预测一样,假说是建立在观察、现有的证据和以往的知识经验上的。但与许多预测又有不同的是:假说必须能够被检验;而预测是推论的一种,有可能是错误的。(3)实验设计：设计一个实验来检验假说。在计划中应该确定所研究问题的变量,写明详细的实验器材和实验步骤以及在实验中要进行的观测,必要时要创建一个过程流程和设计记录实验数据的表格。设计实验时涉及到两个很重要的问题就是变量控制法和可操作定义。(4)进行实验:严格按设计中确定的步骤认真操作,按照说明安全正确地使用实验设备。仔细记录实验中所观察到的所有情况,包括清晰准确地描述质的结论(描述性评论)和量的结论(数字性数据)。(5)分析数据:实验中得到的观察和测量结果称为数据。实验结束时要对数据进行分析,看是否存在某种规律或趋势;能否支持先前的假说;实验中是否存在缺陷;是否需要收集更多的数据,等等。把数据根据需要整理成表格或图象,以便更好的帮助分析数据。(6)得出结论:结论就是对实验研究发现的总结。在下结论的时候,通常需要重复几次实验才能得出最后的结论。而教师应鼓励学生从得出的结论中发现新的问题,并设计新的实验来寻求答案。(7)交流结论:为使研究可重复、可验证,把研究过程的细节、实验结果和得出的结论与他人交流,与人分享,或是让新的发现发表出来。(8)重复上述步骤:大部分科学家在得出重要结论之前,都必须反复实验。因此,如果你提出的实验结论不能解问题,就必须重复前边所有的步骤,反复实验,直到得出答案为止。

2、高中物理探究式实验的问题设计

在物理实验教学中采用探究的方式进行,形成探究式的物理实验教学模式,可以同时发挥探究教学和实验教学的优点,实现常规的接受式理论教学所无法实现的功能。(1)科学探究式实验的问题设计。在科学探究式实验中,问题的设计是相当重要的。设计的问题恰当,可以引导学生思考,有助于探究;设计的问题不恰当,则会使探究式实验丧失应有的作用。通过对探究式实验的问题设计可以使实验的内容拓宽、延伸。如在互成角度的两个力的合成的教学中,就可以设问:该实验的目的是什么?该实验中哪些力是分力?哪些力是合力?合力和分力的共同作用效果是什么?实验时,为什么细绳应当平行并接近木板?怎样测出和记录合力和分力的大小和方向?怎样画出各力的图示?为什么要用同一标度?该实验中是怎样验证力的合成的平行四边形法则的?测出的合力和由平行四边形法则求出的合力之间应当有什么关系?是否一定是大小相等、方向相同?没有橡皮筋怎样完成这个实验?只有一个弹簧秤,怎样做这个实验?若保持其中一个分力的大小不变,使它向外侧转动一个不大的角度,仍然把橡皮筋的结点拉到点O,另一个分力怎样变?又比如在单摆测量重力加速度的实验中,不要求学生去死记实验步骤,而是在实验各个阶段设计出合理的问题供学生思考。

参考文献：

[1]靳玉乐.探究学习.成都:四川教育出版社.2005.3

[2]钟启泉等.基础教育课程改革纲要(试行)解读.上海:华东师范大学出版社.2001.3

[3]蔡亚萍.中学化学实验设计与教学论.杭州:浙江教育出版社.2005