探究性实验在初中物理教学中的实践探讨
2022-06-08
教学过程中的“探究性”实验是在教师的指导下，重构知识和规律的产生过程，让学生通过提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验、分析与论证、交流与合作等环节来让学生自己获取物理知识、寻找物理规律.通过探究过程可以培养学生的观察能力、动手能力、探究能力、分析处理信息的能力、语言表达和归纳能力等.但并不是所有的初中物理课程都必须采用“探究性”实验的方法，从“探究性”实验的教学过程来看主要适用于以下几种：可以通过控制条件来研究的物理问题;能够通过实验和观察得出结论并找出规律;学生容易忽视和混淆并造成误解.为此，笔者结合实际教学实践，分析如何在物理教学中开展“探究性”实验教学.
1借助于“探究性”实验，提高学生探究和求知欲
“探究性”实验主要是在老师的指导下，让学生进行一定的尝试和探究，从而发现实验现象背后蕴含的物理知识和规律，在获取物理知识的同时培养学生自主探究的能力.开展“探究性”实验的基础是教师首先要深入地了解“探究性”实验中所蕴含的知识和物理规律，难点是如何将这些知识和物理规律充分地体现在探究性的学习过程中，并合理设计和组织知识的展现方式并引导学生去探究和发现.如果“探究性”实验设计过程太过简单或者直白，就会导致物理问题、物理假说以及最后得出物理定理的过程显得形式化，从而无法完整地展现出物理知识和定理的构建过程.因此，初中物理教师在设计和组织“探究性”实验的过程中，应通过创设物理问题的情景来提出学生在课堂上的具体任务和要求，布置合适的任务和作业，让学生自己思考、探究、分析和发现，尽量减少直接和详细的提示，让学生主动发现问题.实践证明，学生在主动发现、分析和解决问题的过程中，知识能够更加深入地扎根到脑海中，并有利于借助以往的知识结构来构建新的知识，在实行的过程中，初中的物理课本以及课本中蕴含的实验案例是非常好的教学案例和方法，但也并不是一成不变的，工作在一线的物理教师也可以结合平时的实验设计来进行创新，并努力将教学实践营造成一种具有探究性和创造性的活动，激发学生的求知欲和探究欲，从而激发学生自主思考的能力，实现新课标对初中物理的要求.
例如，在教科版八年级上册第四章第三节《科学探究：平面镜成像》的教学中，可以大量放手让学生自己探究得出平面镜成像的规律，尤其是学生依据生活经验容易错误地认为物体离平面镜越近，在平面镜中成的像就越大.教师可以先引导学生设计实验，要控制哪些条件不变，要改变什么条件，观察什么现象，测量哪些数据，最后通过实验得出结论.首先，教师要引导学生为了比较像与物的大小关系，必须先要确定像的位置，启发学生将平面镜换成玻璃板，用两只等大的蜡烛A和B，将A蜡烛点燃后放在玻璃板前面，将B蜡烛放在玻璃板后面来回移动位置直到与A蜡烛的像完全重合，在白纸上记录下A、B蜡烛的位置.改变A蜡烛到玻璃板的距离，重复上述实验过程，让学生自己通过探究去寻找像与物大小与位置关系.在这个探究的过程中能培养学生设计实验的能力，使学生在明确的探究目的指导下拟定实验方案，避免学生盲目操作产生消极心理.
2结合学生实际情况，提高学生兴趣
初中生开始接触物理学科的时候，一方面会因为物理学科的实验性非常感兴趣，另一方面，接触新的课程也会面临新的困难.尤其是在新课改的背景下，实验的探究性也远超过验证性，加之初中物理对学生掌握物理知识和物理定律的要求并没有那么高，所以探究性实验本身的“探究性”和难度也应该把握一定的“度”，因此在“探究性”实验设计的过程中不仅仅要考虑到物理情景、物理问题和物理分析的教学性，同时也要充分考虑学生的知识结构和接受能力，注重实验开放性的程度，并让探究具有一定的弹性，一定要充分考虑学生的实际情况，不能让按部就班以及教条主义束缚学生能力的培养.
例如，在初中物理教科版（八年级下）第十章《流体的力现象》第三节《科学探究：浮力的大小》的教学中，对实验中涉及到的物理知识也要做到“适可而止”，为了探究浸在液体中的物体受到浮力的大小与哪些因素有关.笔者设计了如图1所示的实验让学生自己探究，教师可以找一个大的矿泉水瓶来让学生亲身体验实验的过程，让学生用手按住矿泉水瓶的一端竖直向下按压，学生通过实验可以感受到空瓶只要没有完全浸没在水中之前的时候，按压的压力是明显感觉到随着浸没水中的深度增加而增加的，但是当空瓶完全浸没到水中再继续增加深度时手施加的压力却不再变化.这个过程中如何让实验现象和“物体排开液体体积”之间形成关联是教学的目的，教师可以进行适当的引导降低实验的难度.如教师可以提问“为什么之前有压力变化，而后来完全浸没到水中后则没有变化呢？”，很显然，学生一开始会将眼前的现象和瓶子浸在水中的深度联系起来，但是当瓶子全部浸没在水中后随着深度的增加压力却不变，由此可见，不是深度影响浮力大小，从而启发学生思考“物体排开水的体积”影响浮力大小，并最终得出结论.因此本次实验要充分考虑学生本身的知识结果和思维特点，能够靠着自己的能力发现知识，而不是被物理定律和知识造成一定的挫败感，获得探究知识的乐趣和满足.
3注重适时安排、循序渐进、一气呵成
“探究性”实验并不是单独的课程，仅仅是作为初中物理一个辅助手段来开展的，所以也不能过分地强调其在初中物理教学中的地位.要知道物理教学的课时是固定的，尽管实验教学仍是不可或缺的一部分，但是也要合理地把握实验教学的教学安排和进度.特别是还要突出“探究性”实验的探究性，探究的过程必然是在一个严密的逻辑下进行的，因此除了实时安排，还需要实现教学中的“循序渐进”也就是说能够保持实验中的内在逻辑性.所谓“一气呵成”就是要充分强调实验的设计性，实践教学中需要将“探究性”实验融合到整个教学过程中，让实验真正意义上成为教学的辅助手段和方法，例如可以将实验中问题的假设和猜想提到课前，而在课堂的主体阶段完成实验结果的分析和讨论，并将主要的物理知识、规律和实验结果结合到一起.在课堂上全面地体现“探究性”实验的作用和价值并不容易，特别是初中学生能力有限，而教师也要有着很高的全局观，理解课程的进度和安排，在基本知识学习保持渐进性和阶段性的时候，做到探究性是困难的.必须采取“适时安排、循序渐进、一气呵成”的原则，有效地减少物理教师过度的灌输，以及学生难以接受的局面，真正体现出“探究性”实验的价值和意义.
总而言之，“探究性”实验是符合新课改思想的重要教学方式，旨在让学生通过实验亲身感受知识的构建过程，达到探究性学习的效果和目的，表现在初中物理中也有一定的特殊性.因此，教师要充分考虑学生的知识结果和思维特点，激发学生兴趣为学生营造良好的探究性学习氛围，体现出实验教学的价值.
1借助于“探究性”实验，提高学生探究和求知欲
“探究性”实验主要是在老师的指导下，让学生进行一定的尝试和探究，从而发现实验现象背后蕴含的物理知识和规律，在获取物理知识的同时培养学生自主探究的能力.开展“探究性”实验的基础是教师首先要深入地了解“探究性”实验中所蕴含的知识和物理规律，难点是如何将这些知识和物理规律充分地体现在探究性的学习过程中，并合理设计和组织知识的展现方式并引导学生去探究和发现.如果“探究性”实验设计过程太过简单或者直白，就会导致物理问题、物理假说以及最后得出物理定理的过程显得形式化，从而无法完整地展现出物理知识和定理的构建过程.因此，初中物理教师在设计和组织“探究性”实验的过程中，应通过创设物理问题的情景来提出学生在课堂上的具体任务和要求，布置合适的任务和作业，让学生自己思考、探究、分析和发现，尽量减少直接和详细的提示，让学生主动发现问题.实践证明，学生在主动发现、分析和解决问题的过程中，知识能够更加深入地扎根到脑海中，并有利于借助以往的知识结构来构建新的知识，在实行的过程中，初中的物理课本以及课本中蕴含的实验案例是非常好的教学案例和方法，但也并不是一成不变的，工作在一线的物理教师也可以结合平时的实验设计来进行创新，并努力将教学实践营造成一种具有探究性和创造性的活动，激发学生的求知欲和探究欲，从而激发学生自主思考的能力，实现新课标对初中物理的要求.
例如，在教科版八年级上册第四章第三节《科学探究：平面镜成像》的教学中，可以大量放手让学生自己探究得出平面镜成像的规律，尤其是学生依据生活经验容易错误地认为物体离平面镜越近，在平面镜中成的像就越大.教师可以先引导学生设计实验，要控制哪些条件不变，要改变什么条件，观察什么现象，测量哪些数据，最后通过实验得出结论.首先，教师要引导学生为了比较像与物的大小关系，必须先要确定像的位置，启发学生将平面镜换成玻璃板，用两只等大的蜡烛A和B，将A蜡烛点燃后放在玻璃板前面，将B蜡烛放在玻璃板后面来回移动位置直到与A蜡烛的像完全重合，在白纸上记录下A、B蜡烛的位置.改变A蜡烛到玻璃板的距离，重复上述实验过程，让学生自己通过探究去寻找像与物大小与位置关系.在这个探究的过程中能培养学生设计实验的能力，使学生在明确的探究目的指导下拟定实验方案，避免学生盲目操作产生消极心理.
2结合学生实际情况，提高学生兴趣
初中生开始接触物理学科的时候，一方面会因为物理学科的实验性非常感兴趣，另一方面，接触新的课程也会面临新的困难.尤其是在新课改的背景下，实验的探究性也远超过验证性，加之初中物理对学生掌握物理知识和物理定律的要求并没有那么高，所以探究性实验本身的“探究性”和难度也应该把握一定的“度”，因此在“探究性”实验设计的过程中不仅仅要考虑到物理情景、物理问题和物理分析的教学性，同时也要充分考虑学生的知识结构和接受能力，注重实验开放性的程度，并让探究具有一定的弹性，一定要充分考虑学生的实际情况，不能让按部就班以及教条主义束缚学生能力的培养.
例如，在初中物理教科版（八年级下）第十章《流体的力现象》第三节《科学探究：浮力的大小》的教学中，对实验中涉及到的物理知识也要做到“适可而止”，为了探究浸在液体中的物体受到浮力的大小与哪些因素有关.笔者设计了如图1所示的实验让学生自己探究，教师可以找一个大的矿泉水瓶来让学生亲身体验实验的过程，让学生用手按住矿泉水瓶的一端竖直向下按压，学生通过实验可以感受到空瓶只要没有完全浸没在水中之前的时候，按压的压力是明显感觉到随着浸没水中的深度增加而增加的，但是当空瓶完全浸没到水中再继续增加深度时手施加的压力却不再变化.这个过程中如何让实验现象和“物体排开液体体积”之间形成关联是教学的目的，教师可以进行适当的引导降低实验的难度.如教师可以提问“为什么之前有压力变化，而后来完全浸没到水中后则没有变化呢？”，很显然，学生一开始会将眼前的现象和瓶子浸在水中的深度联系起来，但是当瓶子全部浸没在水中后随着深度的增加压力却不变，由此可见，不是深度影响浮力大小，从而启发学生思考“物体排开水的体积”影响浮力大小，并最终得出结论.因此本次实验要充分考虑学生本身的知识结果和思维特点，能够靠着自己的能力发现知识，而不是被物理定律和知识造成一定的挫败感，获得探究知识的乐趣和满足.
3注重适时安排、循序渐进、一气呵成
“探究性”实验并不是单独的课程，仅仅是作为初中物理一个辅助手段来开展的，所以也不能过分地强调其在初中物理教学中的地位.要知道物理教学的课时是固定的，尽管实验教学仍是不可或缺的一部分，但是也要合理地把握实验教学的教学安排和进度.特别是还要突出“探究性”实验的探究性，探究的过程必然是在一个严密的逻辑下进行的，因此除了实时安排，还需要实现教学中的“循序渐进”也就是说能够保持实验中的内在逻辑性.所谓“一气呵成”就是要充分强调实验的设计性，实践教学中需要将“探究性”实验融合到整个教学过程中，让实验真正意义上成为教学的辅助手段和方法，例如可以将实验中问题的假设和猜想提到课前，而在课堂的主体阶段完成实验结果的分析和讨论，并将主要的物理知识、规律和实验结果结合到一起.在课堂上全面地体现“探究性”实验的作用和价值并不容易，特别是初中学生能力有限，而教师也要有着很高的全局观，理解课程的进度和安排，在基本知识学习保持渐进性和阶段性的时候，做到探究性是困难的.必须采取“适时安排、循序渐进、一气呵成”的原则，有效地减少物理教师过度的灌输，以及学生难以接受的局面，真正体现出“探究性”实验的价值和意义.
总而言之，“探究性”实验是符合新课改思想的重要教学方式，旨在让学生通过实验亲身感受知识的构建过程，达到探究性学习的效果和目的，表现在初中物理中也有一定的特殊性.因此，教师要充分考虑学生的知识结果和思维特点，激发学生兴趣为学生营造良好的探究性学习氛围，体现出实验教学的价值.