深化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

文∣徐大金

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》指出“義務(wù)教育物理課程是一門注重實(shí)驗(yàn)的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程”。沒有實(shí)驗(yàn)就沒有物理教學(xué)，但是，如今在很多初中物理課堂上實(shí)驗(yàn)教學(xué)明升暗降，流于淺表，集中在以下三種現(xiàn)象。一是只求做了實(shí)驗(yàn)。簡(jiǎn)單的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不觀察也知道，幾乎沒有發(fā)揮出實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)有的價(jià)值。二是“PPT+動(dòng)畫+視頻”替代。原本期望解決實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)可見性不強(qiáng)、易出問(wèn)題、費(fèi)時(shí)間、課堂不好控制等劣勢(shì)，多媒體具有清晰明了、可反復(fù)觀看、隨時(shí)提問(wèn)強(qiáng)調(diào)、講解規(guī)范等優(yōu)勢(shì)，實(shí)際上視頻實(shí)驗(yàn)的課堂減少了學(xué)生參與和發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)，學(xué)生更趨向被動(dòng)學(xué)習(xí)，被牽著鼻子走。三是重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)試的功利化處理。部分教師大談“做不如看，看不如講，講不如背，背不如考”，將實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)歸納得整整齊齊，學(xué)生不斷地背，教師不斷地考，不留一絲一毫漏洞。

作為一線的初中物理教師，不能局限于應(yīng)試教育的狹小格局，只抓知識(shí)；物理教學(xué)和實(shí)驗(yàn)更應(yīng)該是一個(gè)激勵(lì)學(xué)生積極探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，需要由淺入深，在教學(xué)中走向深處，落到實(shí)處，從而幫助學(xué)生提高科學(xué)素養(yǎng)，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，鍛煉適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備能力。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，教師要遵循科學(xué)探究的規(guī)律，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)探索精神、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新意識(shí)等。義務(wù)教育階段尤其要讓學(xué)生樂(lè)于參加與科學(xué)技術(shù)有關(guān)的活動(dòng)，保持探索科學(xué)的興趣與熱情，形成初步的科學(xué)探究能力。而實(shí)驗(yàn)正是學(xué)生激發(fā)探究意識(shí)、體驗(yàn)探究過(guò)程、培養(yǎng)探究能力并拓展探究實(shí)踐最好的渠道。它能有效地引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并制定計(jì)劃，幫助學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)，分析、論證、評(píng)估實(shí)驗(yàn)結(jié)果等，全面實(shí)踐科學(xué)探究活動(dòng)。

一、演示實(shí)驗(yàn)做得巧，探究意識(shí)“活”起來(lái)

教師在演示實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生更多是充當(dāng)“觀眾”的角色，很少直接動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)。如何改變學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)地位，有效激發(fā)學(xué)生探究物理科學(xué)的熱情，是每一位初中物理老師必須面對(duì)和研究的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)多年的思考和教學(xué)研究，我認(rèn)為在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)上應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生參與、觀察、思考、交流、合作、創(chuàng)新，盡可能把演示實(shí)驗(yàn)改裝成隨堂實(shí)驗(yàn)、小組實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性，甚至讓學(xué)生自帶實(shí)驗(yàn)儀器，隨堂開展實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生探究意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

例如，在學(xué)習(xí)“流體壓強(qiáng)”一課時(shí)，我們可以把一支漏斗和一個(gè)乒乓球組合的演示實(shí)驗(yàn)變得更有趣、更能引發(fā)學(xué)生思考。教師先演示漏斗口朝地，乒乓球放在漏斗口，松手后，乒乓球快速落地，此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較為常見，學(xué)生都知道。接著，創(chuàng)設(shè)新的情境——教師向漏斗里吹氣的同時(shí)釋放乒乓球，讓學(xué)生思考“乒乓球還會(huì)快速下落嗎”，奇妙的現(xiàn)象出現(xiàn)了，雖然教師手離開了乒乓球，但乒乓球并沒有落下來(lái)，而是在漏斗口附近跳動(dòng)著。每個(gè)學(xué)生都聚精會(huì)神地觀看，都被這一現(xiàn)象震驚，陷入深思之中：為什么用氣吹，乒乓球反而不落下來(lái)呢？難道重力不存在了嗎？是什么原因?qū)е缕古仪虻舨幌聛?lái)？學(xué)生的好奇心猛然上升，探究的意識(shí)油然而生，都想親自試驗(yàn)一下，弄明白背后的科學(xué)原理。為了進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生，教師將漏斗和乒乓球交給一名學(xué)生，讓其嘗試仿照剛才的動(dòng)作表演。學(xué)生吸足了氣，集中力量對(duì)準(zhǔn)漏斗口吹氣。結(jié)果，乒乓球照樣在漏斗口附近跳動(dòng)著，沒有落下去，他吹得越厲害，乒乓球跳動(dòng)得越快。這樣三次實(shí)驗(yàn)一對(duì)比，學(xué)生的好奇心被激發(fā)，所有學(xué)生都急于知曉神奇實(shí)驗(yàn)的原因，都在苦思冥想，并不斷和其他學(xué)生討論交流。如果條件允許，教師可以事先準(zhǔn)備好一些類似的器材，分發(fā)給學(xué)生，讓每位學(xué)生親自操作，體驗(yàn)神奇的現(xiàn)象。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生回歸到課本，尋找、分析這一奇妙現(xiàn)象背后的真理，學(xué)生將會(huì)在輕松、活潑、發(fā)人深思的氛圍中，進(jìn)行觀察、思考、質(zhì)疑、創(chuàng)新、交流、合作，帶著問(wèn)題和好奇心閱讀教材，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，其學(xué)習(xí)效果不言而喻。這樣的課堂教學(xué)，讓學(xué)生親自經(jīng)歷探究過(guò)程，有效提升了學(xué)生的探究意識(shí)。

二、分組實(shí)驗(yàn)落得實(shí)，探究過(guò)程“動(dòng)”起來(lái)

調(diào)研兩節(jié)分組實(shí)驗(yàn)課，即八年級(jí)的“探究凸透鏡成像的規(guī)律”和九年級(jí)的“測(cè)量小燈泡的電功率”，我們發(fā)現(xiàn)這兩節(jié)課的課型都是探究課，教師教學(xué)水平基本相當(dāng)，學(xué)生的層次相差甚小，然而實(shí)際教學(xué)效果卻相差甚遠(yuǎn)。課堂測(cè)評(píng)結(jié)果是八年級(jí)合格率達(dá)90%，九年級(jí)合格率只有65%。造成這種差異的關(guān)鍵在于兩位教師處理分組實(shí)驗(yàn)的方式截然不同。

在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”一節(jié)課上,教師首先提出問(wèn)題：“凸透鏡成像的正倒、大小、虛實(shí)跟物距有什么關(guān)系？”學(xué)生大膽地猜想，教師仔細(xì)聆聽評(píng)價(jià)。接著請(qǐng)學(xué)生以小組為單位討論實(shí)驗(yàn)探究方案，抽小組展示設(shè)計(jì)方案，讓方案不同小組互相交流，并相互做出評(píng)價(jià)。然后師生一起互動(dòng)交流，一起優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生經(jīng)歷了問(wèn)題提出、猜想與假設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)收集、分析論證、合作交流、解釋與評(píng)估等一系列完整的科學(xué)探究過(guò)程。在小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、操作觀察和分析論證的過(guò)程中，學(xué)生井然有序，組織嚴(yán)格，分工明確，參與度非常好。到了交流、解釋和評(píng)估環(huán)節(jié)更是積極主動(dòng)，不斷地補(bǔ)充、質(zhì)疑、解答，靈感層出不窮，學(xué)生在充分展示自我的同時(shí)又能夠很好地了解他人的探究成果，熱情高漲。認(rèn)知層次螺旋上升，全員參與，樂(lè)在其中。下課后，學(xué)生還不過(guò)癮，把教師堵在教室門口，問(wèn)個(gè)不停；班內(nèi)學(xué)生三五成群不停地交流討論實(shí)驗(yàn)，余音未絕。

這節(jié)課上，教師沒講多少東西，只是組織引導(dǎo),適時(shí)地鼓勵(lì)和評(píng)價(jià)學(xué)生，輕松自在，幾乎都是學(xué)生自主探究與合作學(xué)習(xí)，好像教師沒起什么作用。然而仔細(xì)想想，無(wú)論是課前的實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備與調(diào)試，還是導(dǎo)學(xué)過(guò)程的精心設(shè)計(jì)，抑或平時(shí)對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)與指導(dǎo)，這位教師都花費(fèi)了大量的時(shí)間與精力。物理課堂分組實(shí)驗(yàn)的落實(shí)，功在平時(shí)，利在永久。

再看九年級(jí)課堂，教師整節(jié)課都在播放PPT，不停地講解，時(shí)而視頻，時(shí)而動(dòng)畫，時(shí)而圖表，講練結(jié)合，演板和檢測(cè)穿插，可謂是課前準(zhǔn)備充分，設(shè)計(jì)精彩凝練，講解生動(dòng)詼諧，頗有大家風(fēng)范。課未過(guò)半，教師講得興趣盎然，學(xué)生卻多已渾渾噩噩，直到下課，教師仍然意猶未盡，不斷叮囑強(qiáng)調(diào)，甚不放心。我聽得索然無(wú)味，遠(yuǎn)沒有上一節(jié)聽課時(shí)心情跌宕起伏。教師連演示實(shí)驗(yàn)都沒做，即使學(xué)生看了視頻和動(dòng)畫，也是一時(shí)新鮮，被動(dòng)地接受，多角度的觸感、想象和思維的立體空間被扁平壓縮，死記硬背，機(jī)械重復(fù)，嚴(yán)重銷蝕了學(xué)生主體的學(xué)習(xí)欲望。

分組實(shí)驗(yàn)落得實(shí)，重點(diǎn)在于讓學(xué)生真正地“動(dòng)”起來(lái)！不僅是“動(dòng)腦”，更重要的是“動(dòng)手”，讓探究過(guò)程真正地“動(dòng)”起來(lái)。教師只有把學(xué)生置于知識(shí)的發(fā)現(xiàn)者、探究者的位置，有目的地引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)、獨(dú)立地探究未知問(wèn)題，經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題”“提出問(wèn)題”“猜想與假設(shè)”“分析問(wèn)題”“解決問(wèn)題”等環(huán)節(jié)，學(xué)生的主體性、獨(dú)立性、能動(dòng)性、創(chuàng)新性才能不斷展現(xiàn)，進(jìn)而有效培養(yǎng)和提升其探究能力。

三、小小實(shí)驗(yàn)做得勤，探究道路“寬”起來(lái)

課堂教學(xué)是有限的，眾多與物理有關(guān)的課外實(shí)驗(yàn)探究還很多，我們教師應(yīng)該想辦法引導(dǎo)和設(shè)計(jì)一些力所能及的課外實(shí)驗(yàn)來(lái)拓展學(xué)生的知識(shí)，滿足學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

在學(xué)習(xí)“物體的浮沉條件及應(yīng)用”一課時(shí)，教師可以找一些輸液管、針頭、注射器、玻璃瓶，制成潛水艇模型，演示潛水艇的上浮、下沉、漂浮、懸浮，效果非常明顯，學(xué)生一目了然。下課后，教師把學(xué)生分為六人一組，要求每組做一個(gè)潛水艇模型，看哪個(gè)組做得有新意。學(xué)生們饒有興致地行動(dòng)起來(lái)，分工合作，探究制作方案，從生活中尋找實(shí)驗(yàn)器材。由于選材不同，每組同學(xué)制作的潛水艇模型風(fēng)格各異，有的用注射器吸氣、排氣改變“潛水艇”的重力；也有的用口往管內(nèi)吸氣、吹氣改變瓶中的水量。

在學(xué)習(xí)“大氣壓強(qiáng)”一課時(shí)，教師帶了小氣球和一個(gè)大的礦泉水瓶(瓶口較小)在課堂上玩轉(zhuǎn)吹氣球游戲。首先，把氣球放到礦泉水瓶?jī)?nèi)，氣球口固定在礦泉水瓶口處，讓學(xué)生使勁往里吹氣，吹不動(dòng)。然后在瓶底扎個(gè)孔，讓另一位學(xué)生吹氣，這次氣球鼓起來(lái)了，一松口或一換氣，氣球就會(huì)跑氣、變癟。最后，教師讓學(xué)生先把氣球吹大后再把小孔堵住，發(fā)現(xiàn)氣球就不會(huì)變癟。演示實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師引導(dǎo)學(xué)生展開小組討論，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的本質(zhì)。通過(guò)對(duì)比、交流、解釋，學(xué)生可以清楚認(rèn)識(shí)大氣壓的存在及其魔力。教師可以趁熱打鐵，布置家庭作業(yè)，讓每位同學(xué)從家中選擇合適的物品驗(yàn)證大氣壓的存在，拍照片或視頻交作業(yè)；也可以在第二天上學(xué)時(shí)帶來(lái)教室，師生一起分享、交流和評(píng)估；更有甚者聯(lián)系地理、生物制作了科普PPT“大氣壓的變化與我們”。各種靜態(tài)圖、動(dòng)態(tài)圖、視頻、解說(shuō)、示意、討論、質(zhì)疑、創(chuàng)新交織在一起，學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)比教師做的好得多了，大部分是奇思妙想的設(shè)計(jì)，其表現(xiàn)和創(chuàng)造性精彩不斷，使人腦洞大開。

還有像“紙鍋燒水”“筷子提米”“潛望鏡”等趣味小實(shí)驗(yàn)、小制作，既簡(jiǎn)單又有趣，像磁石一樣深深地吸引著那些渴望求知的眼睛，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。教師經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生開展課堂之外的小實(shí)驗(yàn)、小制作，動(dòng)手動(dòng)腦，師生一起思考，一起設(shè)計(jì)，一起研究，這就使學(xué)生學(xué)過(guò)的理論知識(shí)在實(shí)踐中得到升華，把探究能力遷移到生活實(shí)踐中，達(dá)到高階的探究能力。

在日常生活、研學(xué)和旅行等活動(dòng)中，不妨建議學(xué)生多加觀察，尋找那些現(xiàn)象、事實(shí)和模型中包含物理知識(shí)、道理和規(guī)律，活動(dòng)結(jié)束后寫一篇物理知識(shí)小論文，引導(dǎo)學(xué)生搞創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)比賽。教師也要經(jīng)常帶學(xué)生去科技館、博物館、展覽館等場(chǎng)所參觀，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加市、區(qū)科技節(jié)等活動(dòng)。教師布置的物理作業(yè)要豐富，形式要時(shí)代化、格局大，使學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)“勤”起來(lái)，探究道路“寬”起來(lái)。

物理教師應(yīng)該發(fā)揮專業(yè)特長(zhǎng)，借助大量的課內(nèi)外可視化的物理實(shí)驗(yàn)，精心、巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，利用身邊的廢舊物品制作低成本實(shí)驗(yàn)器材，充分激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷探究過(guò)程，拓展課內(nèi)外探究道路，有效培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，落實(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo)。