淺談探究性實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在高中物理中的認(rèn)識(shí)

周萬里

摘要：探究性試驗(yàn)和驗(yàn)證性試驗(yàn)作為高中物理教學(xué)的重要組成部分，其不僅是知識(shí)考查的重點(diǎn)內(nèi)容，也是對(duì)同學(xué)們思維能力鍛煉的重要組成部分。

關(guān)鍵詞：高中物理;探究性實(shí)驗(yàn);驗(yàn)證性試驗(yàn)

物理學(xué)作為自然科學(xué)的基礎(chǔ)性學(xué)科，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)是其他科目無法替代的，它發(fā)展離不開理論與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，分別通過不同的方式來探索自然界未知的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。愛因斯坦曾經(jīng)說過，純粹的邏輯思維不能給人們?nèi)魏谓?jīng)驗(yàn)世界的知識(shí)，所有真實(shí)的知識(shí)都是經(jīng)驗(yàn)出發(fā)并在經(jīng)驗(yàn)中完成的，可見實(shí)踐的重要性。

在高中物理中實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的基礎(chǔ)之一，其重要性不言而喻，通常我們把實(shí)驗(yàn)分為兩類，一類為探究性的實(shí)驗(yàn)，而另一類為驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)。探究性試驗(yàn)突出實(shí)驗(yàn)探究，對(duì)理論提出猜想，然后通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案到實(shí)驗(yàn)過程的操作以及相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和分析來達(dá)到目的。而驗(yàn)證性試驗(yàn)重在驗(yàn)證，通過對(duì)已有理論的分析，提出驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)方案，在經(jīng)過實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析來達(dá)到驗(yàn)證的目的，兩種實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)環(huán)節(jié)各有不同，但是實(shí)驗(yàn)要素大致相同，各有其特點(diǎn)。下面我就從不同方面談?wù)剝深悓?shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，以便更好地進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

一、兩種實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

探究試驗(yàn)體現(xiàn)在探究性，指實(shí)驗(yàn)者在不知曉實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提下，通過自己的實(shí)驗(yàn)、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學(xué)概念的一種認(rèn)知活動(dòng)。探究性實(shí)驗(yàn)是通過實(shí)驗(yàn)來回答一個(gè)感興趣的問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)科學(xué)探究能力，例如探究加速度與質(zhì)量、力的關(guān)系，探究彈簧下變量與彈力之間的關(guān)系，探究電流周圍的磁場(chǎng)，探究電子束在示波管中的運(yùn)動(dòng)等。

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)主要在于其驗(yàn)證性，是則指對(duì)研究對(duì)象有了一定了解，并形成了一定認(rèn)識(shí)或提出了某種假說，為驗(yàn)證這種認(rèn)識(shí)或假說是否正確而進(jìn)行的一種實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)演示和證明科學(xué)內(nèi)容的活動(dòng)，科學(xué)知識(shí)和科學(xué)過程分離。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，數(shù)據(jù)處理等技能，學(xué)生們檢驗(yàn)一個(gè)已知的結(jié)果其正確性，例如驗(yàn)證力的平行四邊形定則，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律等。

二、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方面

探究性實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生發(fā)散思維要求較高，其一般步驟是：?jiǎn)栴}——假設(shè)——實(shí)驗(yàn)——分析——結(jié)論，學(xué)生根據(jù)課題研究的要求，可在教師指導(dǎo)下，由自己確定實(shí)驗(yàn)原理、選擇實(shí)驗(yàn)器材、制訂實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案、探求實(shí)驗(yàn)結(jié)論。同學(xué)們的設(shè)計(jì)方案的思路不盡相同，給學(xué)生很大的自由發(fā)揮的空間。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是有一個(gè)明確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，一般實(shí)驗(yàn)方案已經(jīng)設(shè)計(jì)好，學(xué)生知道如何選擇實(shí)驗(yàn)器材、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。同學(xué)們只需按照給定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)數(shù)據(jù)分析處理，驗(yàn)證對(duì)應(yīng)的原理規(guī)律。

三、實(shí)驗(yàn)的操作過程方面

探究性實(shí)驗(yàn)過程由于同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)思路不同，在實(shí)驗(yàn)的操作過程中，他們并沒有確定的實(shí)驗(yàn)步驟可遵循，因此，需要學(xué)生自己思考分析、采取合適的方法，親自動(dòng)手去操作。在疑難問題時(shí)，同學(xué)們之間相互討論，必要的時(shí)候教師可給予適當(dāng)指導(dǎo)，提供參考建議，引導(dǎo)學(xué)生針積極思考、分析原因。使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理有一個(gè)深刻的理解，而整個(gè)過程學(xué)生對(duì)所探究的知識(shí)是主動(dòng)建構(gòu)的過程。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程一清二楚。甚至有的同學(xué)只是“按部就班”，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和方法缺乏真正的理解，盲目地按照?shí)驗(yàn)步驟機(jī)械地進(jìn)行操作，只動(dòng)手，不動(dòng)腦，這樣就無法加深入的理解和掌握基本概念和規(guī)律。這就需要老師重視對(duì)試驗(yàn)?zāi)康暮驮淼闹v解，實(shí)驗(yàn)操作技能技巧的訓(xùn)練和培養(yǎng)，才能使學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ灿休^大的提升，對(duì)試驗(yàn)結(jié)論有個(gè)深刻的理解。

四、數(shù)據(jù)的分析與處理方面

探究性實(shí)驗(yàn)是在學(xué)生自己設(shè)計(jì)的方案下進(jìn)行的，由學(xué)生自己決定怎樣收集數(shù)據(jù)，根據(jù)所學(xué)理論知識(shí)，利用邏輯推理與數(shù)學(xué)知識(shí)相結(jié)合的方法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最后對(duì)有關(guān)問題分析、推導(dǎo)、論證，得出結(jié)論。有效的訓(xùn)練了學(xué)生的分析綜合能力和交流表達(dá)能力。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一般同學(xué)們已經(jīng)知道收集那些數(shù)據(jù)。那么通過數(shù)據(jù)處理分析，一般會(huì)得到預(yù)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，但是由于實(shí)驗(yàn)過程存在實(shí)驗(yàn)誤差，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，不能為了追求結(jié)果的一致性，而忽略對(duì)誤差來源的分析與思考。往往對(duì)誤差來源的研究會(huì)得到更合理的科學(xué)解釋，是同學(xué)們更深刻的理解物理規(guī)律，培養(yǎng)研究的思維習(xí)慣于實(shí)驗(yàn)態(tài)度。

五、實(shí)驗(yàn)中學(xué)生的思維活動(dòng)和教師的作用

探究性實(shí)驗(yàn)以學(xué)生探究發(fā)現(xiàn)為活動(dòng)的核心。同學(xué)們的認(rèn)識(shí)過程是從現(xiàn)象到理論到理性、從具體到抽象。為此，要讓學(xué)生理解物理現(xiàn)象的內(nèi)在的規(guī)律，就需要通過探究性的實(shí)驗(yàn)過程，通過生動(dòng)直觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、嚴(yán)謹(jǐn)合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來達(dá)到深層的理論認(rèn)識(shí)。讓學(xué)生親歷由具體到抽象的思維過程。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生是探究活動(dòng)的主體，而教師起到了督促輔導(dǎo)的作用，其對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程起到主流導(dǎo)向作用。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是在學(xué)生先認(rèn)識(shí)了對(duì)應(yīng)的物理原理或規(guī)律，學(xué)生的活動(dòng)中心是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生的思維過程從抽象到具體，以理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論，在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中，教師通常將結(jié)論提前告訴學(xué)生，再提供具體的驗(yàn)證方案和步驟詳細(xì)，讓學(xué)生依照方案進(jìn)行具體的操作。教師作為主導(dǎo)者對(duì)實(shí)驗(yàn)具體環(huán)節(jié)給予必要的解釋。

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，只有經(jīng)得起檢驗(yàn)的理論才是正確的理論，更能讓人們對(duì)其深刻的認(rèn)識(shí)，這就說明實(shí)驗(yàn)具有其他手段無法替代的驗(yàn)證性;沒有錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)只有錯(cuò)誤的理論，我們只有對(duì)實(shí)驗(yàn)不斷地分析思考才能從中找出正確的理論規(guī)律，這正是實(shí)驗(yàn)探究性的體現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)不僅是對(duì)科學(xué)思維能力的鍛煉，更是同學(xué)們交流合作學(xué)習(xí)的一個(gè)平臺(tái)，在物理教學(xué)中發(fā)揮著獨(dú)有的作用。