在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

張燕

摘要：在物理教學(xué)中，通過學(xué)生參加物理實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，設(shè)計(jì)解決問題的方案，來提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。本文從創(chuàng)設(shè)問題情境、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和總結(jié)探究結(jié)果三方面入手，探討了培養(yǎng)學(xué)生探究能力的方法。

關(guān)鍵詞：初中物理，實(shí)驗(yàn)教學(xué)；探究能力；培養(yǎng)方法

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）04-089-1

一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)大膽猜想和科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)并提出問題時(shí)，其重大的愿望就是能夠通過親手實(shí)驗(yàn)來解決問題，是最能獲得滿足感的，收獲也是最大的，而實(shí)驗(yàn)成功的前提當(dāng)然是科學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。如，在探究“影響電熱大小的因素中”，針對猜想“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與電流的大小、導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間有關(guān)”，同學(xué)們都知道可以采用控制變量法進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究。小剛同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖（a）所示的電路，他認(rèn)為此圖可以完成探究電熱與電阻和時(shí)間的關(guān)系，并且為了能較好地反映實(shí)驗(yàn)效果，在選擇電阻R1、R2時(shí)，應(yīng)該使兩個(gè)電阻的阻值大小相差較大。小明設(shè)計(jì)了如圖（b）所示的電路，他認(rèn)為此圖可以完成探究電熱與電流和時(shí)間的關(guān)系，圖中的滑動(dòng)變阻器除了對電路有保護(hù)作用外，還可以調(diào)節(jié)電路中的電流大小。小惠同學(xué)認(rèn)為她設(shè)計(jì)的電路（圖c）更新穎，具有創(chuàng)意，她認(rèn)為此圖可以完成探究電熱與電阻、電流、時(shí)間的關(guān)系，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P在某位置不動(dòng)時(shí)，可以探究電熱與電阻、時(shí)間的關(guān)系；改變滑片P的位置，改變電路中的電流大小，觀察同一個(gè)電阻兩次在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的電熱，可以探究電熱與電流的關(guān)系。而為了反映電熱的大小，采用電阻絲通電產(chǎn)生熱量給液體加熱，通過比較質(zhì)量相等的同種液體升高的溫度不同來比較電阻絲發(fā)熱量的多少，為此必須采用比熱容較小的煤油作為被加熱的液體。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本身就是一個(gè)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能構(gòu)思解決問題方案的過程。在這個(gè)過程中，可以讓學(xué)生從不同角度、不同層面，采用不同方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。只有設(shè)計(jì)合理，才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、搜集數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行分析論證，進(jìn)而交流和評(píng)估。通過學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的討論，可以互相取長補(bǔ)短，完善設(shè)計(jì)方案，豐富設(shè)計(jì)內(nèi)容。

二、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)探究技能

只要經(jīng)過探究實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)成功的設(shè)計(jì)，才能證明是科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，同時(shí)探究實(shí)驗(yàn)過程又是對不完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的修正和補(bǔ)充。探究實(shí)驗(yàn)的目的是，使學(xué)生通過自主參與探究活動(dòng)全過程，獲得知識(shí)與技能的同時(shí)，進(jìn)一步理解科學(xué)探究的意義，體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛和喜悅，感受物理世界的奇妙與和諧，學(xué)會(huì)科學(xué)研究必須具備的科學(xué)方法，逐漸提高探究能力，形成積極實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度。

如，在設(shè)計(jì)“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系時(shí)”，學(xué)生已經(jīng)知道了一節(jié)干電池和2.5V的小燈泡串聯(lián)使燈泡發(fā)光，和兩節(jié)干電池和2.5V的小燈泡串聯(lián)，使燈泡發(fā)光的亮度不同；兩節(jié)干電池和6.3V的小燈泡串聯(lián)，燈泡發(fā)光的亮度與2.5V的小燈泡亮度也不同。說明：燈不變時(shí)，電壓大，電流可能越大，燈越亮。電壓不變時(shí)，電阻大的電流越小，電阻小的電流越大。那么怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究電流與電壓、電阻的關(guān)系呢？教師提供相關(guān)知識(shí)，師生共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并親手進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。

師：在圖2中選擇燈泡來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)合適嗎？

生：在探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，必須保持電阻不變。而燈泡的亮度變化會(huì)引起溫度變化，從而使其電阻發(fā)生變化。故需選擇定值電阻來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖3。

師：在圖3中怎么實(shí)現(xiàn)改變電阻兩端的電壓呢？

生1：通過改變電池個(gè)數(shù)改變電壓，觀察電壓改變后電流的情況；

生2：如果使用學(xué)生電源，可以通過改變電源的輸出電壓，觀察電壓改變后電流的情況；

生3：通過改變滑動(dòng)變阻器改變電壓（如圖4），觀察電壓改變后電流的情況。

①保持電阻不變，研究電流隨電壓的變化。保持電阻R不變，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓成整數(shù)倍增加，觀察電流的變化。將每次電壓和電流值記入表中。

②保持電壓不變，研究電流隨電阻的變化。先后將不同阻值的電阻接入電路，然后調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，保持電阻R兩端的電壓不變，觀察電流隨電阻的變化。將每次的電阻、電流值記入表中。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：當(dāng)電阻不變時(shí)，電流與電壓成正比；當(dāng)電壓不變時(shí)，電流與電阻成反比。

通過這些自由度大、自主力強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能學(xué)到許多知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、動(dòng)手能力和思維能力，更以其趣味性和探索性在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神方面發(fā)揮其獨(dú)特的功能和作用。

三、總結(jié)探究結(jié)果，提升探究能力

探究實(shí)驗(yàn)過程往往是預(yù)設(shè)之外的智慧的火花，應(yīng)將探究實(shí)驗(yàn)的問題、設(shè)計(jì)、實(shí)施過程、結(jié)論體會(huì)及時(shí)記錄下來，這就是科學(xué)探究的重要組成部分，沒有總結(jié)的探究實(shí)驗(yàn)是毫無意義的。同時(shí)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行的科學(xué)探究撰寫成科技小論文，更可以使學(xué)生獲得成就感，激勵(lì)其進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，對學(xué)生探究能力培養(yǎng)大有好處，是探究能力培養(yǎng)的又一次升華。

指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證據(jù)收集、分析與論證、評(píng)估、交流是探究能力培養(yǎng)的具體操作點(diǎn)。學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)過程中常常會(huì)注意到一些新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象卻不知記錄，更不知記錄相關(guān)證據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束則一哄而散，什么都沒留下。在分析和論證環(huán)節(jié)如果能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生總結(jié)自己實(shí)驗(yàn)成敗，分析失敗原因，總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，就可以不斷提高探究能力，而且這種分析和論證過程本身就是一種很好的交流，學(xué)生之間可以相互借鑒，相互提高。