淺談初中生物理實驗探究能力的培養(yǎng)

(作者單位：山東大學(xué)附屬中學(xué)，山東濟(jì)南　250100)

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淺談初中生物理實驗探究能力的培養(yǎng)

■張倫超

物理實驗是中學(xué)物理教學(xué)的重要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的重要途徑?？茖W(xué)合理地開展物理實驗教學(xué),不僅可以鞏固學(xué)生的物理基礎(chǔ)知識,更重要的是能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究方法和創(chuàng)新思維,提高學(xué)生的綜合能力。但傳統(tǒng)物理教學(xué)中，注重對學(xué)生進(jìn)行物理知識的傳授和解題方法的訓(xùn)練，對于某些新知識的學(xué)習(xí),雖然也借助于實驗引入，但往往在處理實驗時，忽視其所蘊含的思想性、探究性和發(fā)展性的功能，造成教師的講實驗與學(xué)生的記結(jié)論，雖能在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和操作技能，但不利于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。為改革這種陳舊的教學(xué)模式,適應(yīng)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,我們對初中生物理實驗探究能力的培養(yǎng)進(jìn)行了研究。

一、教師設(shè)計探究性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力

學(xué)生最感興趣的是那些有所了解卻又非完全已知、能夠引起思考的東西，而現(xiàn)行教材中的實驗大多具有已知操作過程、實驗結(jié)果的特點。實驗課上，教師與教材已經(jīng)設(shè)計好了一切，學(xué)生只管“照方抓藥”，根本談不上培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。探究式實驗不是簡單地、機(jī)械地讓學(xué)生模仿操作，而是在老師的指導(dǎo)下，以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)生自身生活、社會活動選擇和確定研究的課題，以類似于科學(xué)研究的方式自主地對研究的內(nèi)容進(jìn)行實驗探究，去嘗試、設(shè)計方案，去發(fā)現(xiàn)問題、探究問題，從而在活動中獲得知識，學(xué)會研究問題的方法，體驗活動的樂趣和成功的喜悅，初步形成探究問題和解決問題的能力。

設(shè)計探究性實驗可以不受時間與空間的限制，將學(xué)生內(nèi)容拓展成開放的、社會的一種學(xué)習(xí)方式。其核心在于改變學(xué)生的原有學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)調(diào)一種主動探究學(xué)習(xí)，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。在這一過程中，學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力勢必得到應(yīng)有的鍛煉與提高，其最大特點是問題性、開放性、綜合性、社會性和實踐性。實驗前，學(xué)生不知道實驗的現(xiàn)象和結(jié)果，這就使他們對實驗產(chǎn)生了強(qiáng)烈的好奇心和求知欲。這就要求他們在實驗過程中認(rèn)真、正確地操作，仔細(xì)敏捷地觀察，忠誠老實地記錄。誰不認(rèn)真，誰就不能獲得正確的結(jié)論。這有利于培養(yǎng)他們科學(xué)實驗的基本品格和探究精神。

例如“菜刀上的力學(xué)知識”、“家用電器的發(fā)展帶來的安全問題”、“剎車時車輪被抱死的利與弊”……再有，一些題目與社會發(fā)展和社會熱點密切相關(guān)，例如調(diào)查研究“灶具的演變”、小論文“溫室效應(yīng)”……還有一些題目雖然看起來像是普通的學(xué)生實驗，但它的結(jié)論是學(xué)生所不知的，所以是真正的探索性實驗，例如“研究彈簧振子的周期和小球質(zhì)量的關(guān)系”、“研究霍爾效應(yīng)”……再如，通過對十分度游標(biāo)卡尺原理的分析，嘗試設(shè)計一個一百分度的游標(biāo)卡尺等。

通過這些實踐活動，使學(xué)生步步深入地進(jìn)行自主探究，一方面鞏固了知識，學(xué)會了用學(xué)過的理論分析確定實驗方案、解釋現(xiàn)象、得出結(jié)論；另一方面提高了學(xué)生動手能力，使他們掌握了科學(xué)探究的一般規(guī)律，更好地領(lǐng)會到科學(xué)探究的思想和方法，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新能力。

二、教師鼓勵學(xué)生自己設(shè)計實驗，培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力

若能讓學(xué)生自己設(shè)計一些探究性試驗，則更有利于學(xué)生探究能力的培養(yǎng)。“授之以魚，僅解一餐之饑；授之以漁，則受用終身?！痹趯W(xué)生自行設(shè)計實驗，在實驗中探究問題時，教師的作用是在學(xué)生設(shè)計實驗，進(jìn)行實驗的過程中遇到困難，出現(xiàn)偏差時，及時出現(xiàn)，點撥、指導(dǎo)、協(xié)調(diào)、幫助學(xué)生制定適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)，并確認(rèn)和協(xié)調(diào)達(dá)到目標(biāo)的最佳途徑，使其掌握學(xué)習(xí)策略、研究方法，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。當(dāng)學(xué)生興趣盎然時，教師及時隱退，不能越俎代庖。只有這樣，才能培養(yǎng)學(xué)生的探究精神。

通過小組討論，設(shè)計實驗方案，選擇最佳的可行性方案，確定實驗方法，選擇實驗器材，能否用自制的器材完成實驗，安排合理的實驗步驟。例如：學(xué)生學(xué)習(xí)了磁場對電流的作用后，有學(xué)生就猜想：磁場會不會對通電液體產(chǎn)生作用呢？接下來就會有用什么來產(chǎn)生磁場、怎樣使液體通電等問題。在實驗方案制定過程中就產(chǎn)生了用什么樣的磁鐵，磁體怎樣放合適呢？磁鐵的大小以及磁性要強(qiáng)到什么程度就可以了呢？對液體來說就有什么樣的液體能導(dǎo)電，我們選擇什么樣的導(dǎo)電液體，如何配制導(dǎo)電的液體呢？液體選定后該如何給它通電呢？通什么方向的電流？讓液體流動還是讓液體轉(zhuǎn)動呢？電流的大小多大才合適呢？要產(chǎn)生這樣的電流用什么電源呢？教師對學(xué)生實驗方案的制定也不要求全責(zé)備，只要無大錯，方向正確而具有可行性，基本框架有了就可以放手讓學(xué)生去做了。讓他們在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，從而不斷完善實驗或?qū)嵺`方案。如上面的事例中，學(xué)生一開始也不可能想得那么多，而是在實驗的過程中不斷地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，并不斷提出“應(yīng)該進(jìn)行怎樣的設(shè)計”、“為什么要這么做”、“換一種方法能不能做”等問題，并運用多角度思考法、缺點列舉法、逆向思維法等方法，引導(dǎo)學(xué)生探索，對其不足加以改進(jìn)。

三、利用“物理家庭小實驗”，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力

學(xué)生的探究空間不應(yīng)僅僅局限于課堂內(nèi)，課外的活動也是科學(xué)探究的重要戰(zhàn)場。“物理家庭小實驗”是指利用家庭生活用品來進(jìn)行物理實驗，從而對物理進(jìn)行學(xué)習(xí)和探討的活動。首先，可以讓學(xué)生搞一些家庭小制作,比如微型照相機(jī)、簡易指南針等等。同時還要多布置一些探究性的問題:如掛衣鉤是如何貼在墻上的？這樣便可以拉近物理與生活的距離,且多讓學(xué)生深切感受到科學(xué)的真實性,感受到科學(xué)與社會、與日常生活的關(guān)系,從而激發(fā)學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)興趣。其次,要不斷重視物理知識的實際運用。比如,在學(xué)完《簡單機(jī)械》這一知識點后,應(yīng)多組織學(xué)生親自通過對自行車進(jìn)行實物觀察,盡量讓學(xué)生說出自行車究竟運用了哪些簡單的機(jī)械？只有如此,才會讓學(xué)生感到物理就在我們身邊。再比如學(xué)習(xí)了《電學(xué)》的知識后，可以讓學(xué)生回家觀察家里電能表的轉(zhuǎn)動情況，以及回家后試著測量家用電器的功率等。這既能激發(fā)學(xué)生對物理課的學(xué)習(xí)興趣,又能鞏固他們所學(xué)的知識,逐步培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的綜合能力。

四、引導(dǎo)學(xué)生提出問題、發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力

愛因斯坦說過：“提出問題，往往比解決問題更重要?！笨茖W(xué)探究的要素之一就是提出問題,不斷將問題作為探究的出發(fā)點。物理教學(xué)應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，培養(yǎng)學(xué)生敢想、敢說、敢問的精神。因此,在探究活動開始時,要不斷努力創(chuàng)設(shè)物理問題情境,想方設(shè)法引導(dǎo)學(xué)生盡可能多地去發(fā)現(xiàn)新的物理情景與已有知識的沖突所在,從而提出一系列問題來,以激起廣大學(xué)生的探究興趣?，F(xiàn)實生活中處處充滿著物理知識。在物理教學(xué)中，要根據(jù)學(xué)生已學(xué)過的物理知識和生活經(jīng)驗,鼓勵學(xué)生大膽提出問題,還要注意及時表揚。如在學(xué)習(xí)《流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系》一節(jié)時，用漏斗吹乒乓球，學(xué)生會問：“乒乓球為什么不會掉下來呢？是什么力托住了乒乓球？”在學(xué)習(xí)《大氣壓強(qiáng)》一節(jié)課時，觀察實驗：先在大試管中注滿水，然后套入小試管(無水)，使裝置倒立，會發(fā)現(xiàn)小試管不但沒有掉下來，反而在大試管中上升，學(xué)生會問：“小試管為什么不會掉下來？是什么魔力使小試管上升？”

學(xué)生有著巨大的探究潛力,只要我們真正從學(xué)生實際出發(fā),重視探究實驗，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性,給學(xué)生營造寬松的環(huán)境,這種潛力終將會轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的探究能力。在物理教學(xué)中采用“實驗探究教學(xué)”模式，不僅可激勵學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望，從而主動地去獲取知識，而且可充分發(fā)揮學(xué)生的智力潛能和非智力因素的作用，由此培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索的精神和實際操作能力。在實驗教學(xué)中，以實驗吸引學(xué)生，再以實驗啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生，為學(xué)生營造心理安全、心理自由的氛圍，盡可能創(chuàng)設(shè)實驗情境，讓學(xué)生置身于實驗環(huán)境中，使學(xué)生能結(jié)合實驗進(jìn)行想象。要在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)一個能引起學(xué)生興趣的，并且和課本中的原理性知識相關(guān)的實驗問題，讓學(xué)生發(fā)表看法，參與討論，培養(yǎng)學(xué)生主動獲取知識的能力、主動探究實驗的習(xí)慣和能力。

(作者單位：山東大學(xué)附屬中學(xué)，山東濟(jì)南250100)

(責(zé)任編輯：甄鴻啟)