如何設(shè)計(jì)和實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)探究過程

歐陽新秋

物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理規(guī)律的建立是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，并受到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn).初中物理教科書中安排了大量的實(shí)驗(yàn)探究，既符合初中學(xué)生的思維特點(diǎn)，也符合物理學(xué)科的基本要求.因此，開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，對(duì)初中物理教學(xué)是非常必要的.如何設(shè)計(jì)和實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)探究過程呢？下面結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐談些做法.

一、創(chuàng)設(shè)情境，提出問題

所有的探究都是從問題開始的.學(xué)生能在簡(jiǎn)單層面上像科學(xué)家一樣去主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，并激發(fā)學(xué)生進(jìn)行探究.在發(fā)現(xiàn)問題后還需對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行進(jìn)一步思維加工，用清晰明確的語言或文字表達(dá)出來，把發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象演變?yōu)橐粋€(gè)可進(jìn)行研究的科學(xué)問題.

二、合理猜想，形成假設(shè)

猜想是進(jìn)行科學(xué)探究的基本要素之一，在這一階段教師要引導(dǎo)學(xué)生了解背景知識(shí)，在此基礎(chǔ)上針對(duì)準(zhǔn)備研究的課題，引導(dǎo)學(xué)生提出兩方面的猜想.一方面是猜想問題的成因，另一方面是猜想研究的結(jié)果可能是什么.猜想不可能一下就找到問題的癥結(jié)，有的正確，有的不正確，然后鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，但不能瞎猜、亂猜，應(yīng)該運(yùn)用已有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)對(duì)問題中的事實(shí)尋求可能解釋的過程.因此，猜想需要有一定的依據(jù)：一是自己的經(jīng)驗(yàn)，二是科學(xué)事實(shí).在猜想過程中，教師要適當(dāng)點(diǎn)撥，盡可能讓學(xué)生進(jìn)行思維的發(fā)散，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理的分析、推理、比較、形成假設(shè).這是科學(xué)研究的一個(gè)很重要環(huán)節(jié)，讓學(xué)生感受科學(xué)方法，同時(shí)也訓(xùn)練了學(xué)生抽象能力.通過猜想與假設(shè)為制定探究計(jì)劃、設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案奠定必要的基礎(chǔ).

三、制定計(jì)劃，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

這是整個(gè)探究過程中的重點(diǎn).在這個(gè)過程中，制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)考慮較多的是從操作的角度把探究的猜想與假設(shè)具體化，程序化.盡可能讓每一個(gè)同學(xué)自己設(shè)計(jì)，讓他們得到一種科學(xué)探究的體驗(yàn)，感受探索的艱難，之后再體驗(yàn)成功的喜悅，充分體現(xiàn)“以學(xué)生發(fā)展為本”的教學(xué)理念.在制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要考慮到實(shí)驗(yàn)條件的限制，實(shí)驗(yàn)測(cè)量的可操作性與變量的可控制性等問題.選擇器材時(shí)要根據(jù)研究?jī)?nèi)容分析各種器材的特點(diǎn)、對(duì)實(shí)驗(yàn)研究的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)各在哪個(gè)方面，最后確定方案.設(shè)計(jì)的測(cè)量要有可操作性，在不容易做到時(shí)要進(jìn)行測(cè)量量的轉(zhuǎn)化，可用測(cè)量其他量來代替.為能夠觀察到假設(shè)的變量與研究問題之間的關(guān)系是否存在，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須采用控制變量法.即在研究一個(gè)量時(shí)必須保證其他量保持不變.在學(xué)生制定探究計(jì)劃之后，可以引導(dǎo)學(xué)生分析自己的計(jì)劃，并組織學(xué)生相互交流探究計(jì)劃，尋找計(jì)劃中的不足之處，并預(yù)料它在探究中所產(chǎn)生的不良后果，從而提高對(duì)制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中所起的作用認(rèn)識(shí).在學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)上教師可以進(jìn)行評(píng)價(jià)、歸納、總結(jié)，對(duì)學(xué)生沒有注意到的關(guān)鍵性問題或有關(guān)安全性問題可以進(jìn)行引導(dǎo)思考.

四、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)

在實(shí)驗(yàn)方案確定之后，應(yīng)放手讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，收集證據(jù).在此過程中教師要適當(dāng)指導(dǎo)，并要注意收集學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的問題，同時(shí)關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中操作是否規(guī)范、是否每一個(gè)同學(xué)都能積極參與進(jìn)來.對(duì)于學(xué)生出現(xiàn)直接影響測(cè)量的問題要及時(shí)指導(dǎo)，以免學(xué)生重做實(shí)驗(yàn)，浪費(fèi)時(shí)間.由于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能參差不齊，常有個(gè)別小組做得比較慢，以致到了最后或是投機(jī)取巧，或是不了了之，要改變這種狀況，可以將小組做適當(dāng)調(diào)整，將動(dòng)手能力強(qiáng)的同學(xué)盡可能分散在不同組，同時(shí)確保每一個(gè)同學(xué)都積極參與.教師在探究活動(dòng)中巡回輔導(dǎo)也是重要一環(huán)，針對(duì)慢一點(diǎn)學(xué)生多一些輔導(dǎo)和監(jiān)督，并通過進(jìn)行激勵(lì)性的評(píng)價(jià)，提高學(xué)生的信心和興趣，最終改變這種被動(dòng)的局面，也可以采用重點(diǎn)步驟進(jìn)行監(jiān)控的辦法，即實(shí)驗(yàn)中的某一項(xiàng)觀察或記錄需由學(xué)生向教師匯報(bào)，教師當(dāng)場(chǎng)記錄，以確保重點(diǎn)內(nèi)容觀察記錄的落實(shí).另外，在實(shí)驗(yàn)過程中也要注意是否存在不安全的隱患問題.

五、分析論證

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獲得感知，再對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和概括，進(jìn)行思維加工，得出初步的結(jié)論，并嘗試對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行描述.得到結(jié)論后再與前面提出的假設(shè)進(jìn)行對(duì)比.

六、交流討論，得到結(jié)論

在不同組的同學(xué)的交流過程中，可以相互完善結(jié)論.與傳統(tǒng)教學(xué)中總結(jié)不同的是：教師不是對(duì)自己做的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，而是在學(xué)生自我發(fā)展基礎(chǔ)上，通過梳理學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)來歸納結(jié)論，使學(xué)生感到成功的喜悅.

七、評(píng)估

評(píng)估是對(duì)探究行為和獲得信息的可靠性、科學(xué)性從嚴(yán)密的角度重新審視的過程，是對(duì)探究反思的過程.評(píng)估能優(yōu)化探究方案，并有可能引發(fā)出新的發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致新一輪探究過程的開展.同時(shí)可以在評(píng)估和改進(jìn)方案過程中增長(zhǎng)了知識(shí)，提高了機(jī)能，為今后對(duì)類似課題探究方案的優(yōu)化奠定了好的基礎(chǔ).評(píng)估過程有利于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度，有利于發(fā)展學(xué)生的批判性思維.