探究高中物理探索性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

鐘時(shí)貴

素質(zhì)教育的全面實(shí)施對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)提出了很高的要求，這需要教師用擁有足夠思維空間的新型教學(xué)模式開展教學(xué)工作.實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ俏锢砭C合能力的體現(xiàn)，致力于物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的研究，對(duì)提升教學(xué)質(zhì)量有著很大的幫助.

一、高中物理探索性試驗(yàn)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想

皮亞杰是一位著名的心理學(xué)家，他的“平衡學(xué)說”提出要想激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心，必須從認(rèn)知層面讓學(xué)生產(chǎn)生沖突，人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)展是以沖突為基礎(chǔ)的，因此在高中物理探索性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中要強(qiáng)調(diào)新穎，以便很好地激發(fā)學(xué)生的探索欲望.關(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的“新穎”也是有一個(gè)把控范圍的，超出主體認(rèn)知范圍的“新”不容易引起注意，太弱的“新”又根本無法引起認(rèn)知上的沖突，因此探索性物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要把握好內(nèi)容的范圍以及指導(dǎo)思想的深度.

二、高中物理探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程

1.提出問題

探究實(shí)驗(yàn)是從問題的提出開始的，正是由于具體問題的出現(xiàn)才有探究的欲望和可能，也讓探究過程有了一個(gè)明確的防線.探究性實(shí)驗(yàn)問題的提出需要與學(xué)生課堂學(xué)習(xí)知識(shí)有緊密的聯(lián)系，用于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入各個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，通過收集證據(jù)，整理數(shù)據(jù)、解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最終得出結(jié)論.問題的提出并不僅局限于實(shí)驗(yàn)的開始，學(xué)生在探究過程中還會(huì)不斷地發(fā)現(xiàn)新問題，每個(gè)問題都是一個(gè)新的探究起點(diǎn).對(duì)此，教師要著重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力，通過鼓勵(lì)來強(qiáng)化學(xué)生的積極性，讓提出問題內(nèi)化為學(xué)生的自主性行為.

2.假設(shè)與猜想

最容易被學(xué)生忽略但又是探究過程必不可少的環(huán)節(jié)就是假設(shè)與猜想，這一環(huán)節(jié)需要教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的物理原理和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合生活實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，合理大膽地猜測實(shí)驗(yàn)結(jié)果.學(xué)生要圍繞產(chǎn)生問題的所有可能性原因進(jìn)行猜想，基于自己已有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)提出假設(shè)，這就很好地為后期的驗(yàn)證做好了準(zhǔn)備工作.

3.制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

制定計(jì)劃主要指設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路和方法、了解實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備，是對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集內(nèi)容和范圍，以及分析、處理、反思、評(píng)估等一系列“如何做”問題的梳理.整個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵就在于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這是最能體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)造性思維和想象力的環(huán)節(jié).實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容：一是明確實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，指?dǎo)思想、實(shí)現(xiàn)手段和方法等;二是合理正確地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)原理，需要在一定“理想化”程度下進(jìn)行簡化實(shí)驗(yàn);三是靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)技術(shù)，主要包括對(duì)技術(shù)手段和實(shí)驗(yàn)器材的運(yùn)用.

4.開展實(shí)驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)

這屬于實(shí)操環(huán)節(jié)，首先需要學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)方案對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料和器材等進(jìn)行校準(zhǔn)，還可根據(jù)實(shí)際需要自行研制實(shí)驗(yàn)器材;其次對(duì)準(zhǔn)備好的儀器進(jìn)行安裝調(diào)試，值得注意的是同一種器材的操作方法并不是固定的，關(guān)鍵看具體的實(shí)驗(yàn)需求;最后通過多種觀察手段和測量方法，如實(shí)完整地記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和有關(guān)數(shù)據(jù).分析實(shí)驗(yàn)的依據(jù)是收集和記錄的實(shí)驗(yàn)資料，因?yàn)榭茖W(xué)地對(duì)客觀世界和現(xiàn)象的解釋是以實(shí)驗(yàn)證據(jù)為基礎(chǔ)的，除了在實(shí)驗(yàn)過程中收集證據(jù)，還需在實(shí)驗(yàn)外盡可能地收集信息和數(shù)據(jù)，最大限度地排除可能對(duì)探究結(jié)果產(chǎn)生影響的因素.

5.分析與論證

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不能通過收集得來的證據(jù)或數(shù)據(jù)本身來解釋時(shí)，就需要教師指導(dǎo)學(xué)生通過分析和歸納，得出具有科學(xué)性和規(guī)律性的結(jié)論.在得出最終結(jié)果后還有重要的一步，即對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的有效性、真實(shí)性進(jìn)行評(píng)估.評(píng)估是貫穿于整個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)的，提出的猜想與假設(shè)是否得到了事實(shí)證據(jù)的證實(shí)、結(jié)論的反思與評(píng)價(jià)等，在這些問題被進(jìn)一步確認(rèn)后才能保證研究方案的合理性.

6.交流與合作

探究性實(shí)驗(yàn)缺少不了經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)的交流，學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后可將自己的研究成果與其他同學(xué)分享，包括研究過程、方法和結(jié)果等，在別人對(duì)自己的講述表示尊重的同時(shí)也要對(duì)他人的研究成果表示尊重，對(duì)于他人針對(duì)自己研究提出的意見要虛心接受，并在認(rèn)真思考他人意見后進(jìn)一步完善研究方案.交流既是分享也是合作，它伴隨著整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究的全過程，有利于學(xué)生反思自己的想法和行為，明確自己的不足之處.

總而言之，探索性實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芎玫嘏囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與精神，讓學(xué)生的思維和動(dòng)手實(shí)踐能力得到提升.在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，教師要注重問題的啟發(fā)性，給予學(xué)生獨(dú)立思考以及發(fā)揮創(chuàng)造性思維的空間，從而提升教學(xué)質(zhì)量.