初中物理實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)路徑

李峰

物理是一門典型的自然科學(xué)類學(xué)科，不少理論知識(shí)都是前人經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)推理、驗(yàn)證后得出的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是物理教學(xué)的重要構(gòu)成部分，還是學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的基礎(chǔ)。在現(xiàn)代教育觀視角下，教師不能純粹地指導(dǎo)學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)，還要著重培養(yǎng)其探究能力。在初中物理教學(xué)中，教師不能照本宣科地講授物理知識(shí)，而應(yīng)以實(shí)驗(yàn)操作為依托，引領(lǐng)學(xué)生積極思考、主動(dòng)交流和深入探討，全力培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，使其獲得更為全面的發(fā)展。

一、做好實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

1.精心設(shè)計(jì)課堂問(wèn)題，激起學(xué)生探究欲望

在初中物理教學(xué)過(guò)程中，教師需培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)與提出問(wèn)題的能力，這是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)與前提，將他們?cè)趯W(xué)習(xí)中遇到的實(shí)際問(wèn)題當(dāng)作實(shí)驗(yàn)探究的切入點(diǎn)，使其積極踴躍地參與到實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中。因此，初中物理教師在平常教學(xué)中應(yīng)先圍繞知識(shí)主題設(shè)計(jì)一些問(wèn)題，起到拋磚引玉之效，引領(lǐng)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，且勇敢地把問(wèn)題提出來(lái)，激起他們探究物理現(xiàn)象的強(qiáng)烈欲望，使其想到通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式展開探究，最終利用實(shí)驗(yàn)處理和解決問(wèn)題。

比如在開展“聲音是什么”教學(xué)時(shí)，教師先利用多媒體設(shè)備播放一段音頻，包括：小鳥叫聲、人們說(shuō)話聲、下雨聲、流水聲、雷聲、汽車?yán)嚷?、機(jī)器零件摩擦聲等。要求學(xué)生認(rèn)真聆聽這些聲音，使其對(duì)常見(jiàn)的聲現(xiàn)象產(chǎn)生探究興趣，提出問(wèn)題：聲音是如何產(chǎn)生的？是怎么被人耳聽到的？讓他們深入思考與猜想，不知不覺(jué)地進(jìn)入到聲音世界中。接著，教師要求學(xué)生結(jié)合問(wèn)題自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，提供一張紙、一杯水、一個(gè)筆帽、一根橡皮筋，想方設(shè)法使它們發(fā)出聲音，并設(shè)計(jì)其他實(shí)驗(yàn)讓別的物品也發(fā)出聲音，使其在小組內(nèi)比一比，各組提出實(shí)驗(yàn)方案后一起討論。他們將會(huì)發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題：物體發(fā)聲與不發(fā)聲時(shí)有何不同？物體發(fā)聲時(shí)有什么共同特征？隨后教師指導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)探究物體發(fā)出聲音的本質(zhì)是震動(dòng)，以此滿足他們的探究欲望，使其繼續(xù)探究聲現(xiàn)象。

2.合理創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，吸引學(xué)生主動(dòng)探究

初中物理教學(xué)屬于物理教育的初級(jí)階段，雖然難度不是特別大，以基礎(chǔ)性為主，但是卻有著一定抽象性特征。再加上初中生是初次系統(tǒng)地接觸與學(xué)習(xí)物理知識(shí)，往往會(huì)存在一定的陌生感，他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的興趣與積極性容易受到影響。面對(duì)這一不利局面，初中物理教師可以利用實(shí)物、教具或者信息技術(shù)手段合理創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，引發(fā)學(xué)生積極思考與發(fā)問(wèn)，活躍課堂氣氛，吸引他們主動(dòng)探究情境中的物理現(xiàn)象，使其更好地投入到物理實(shí)驗(yàn)探究中。

例如在實(shí)施“杠桿”教學(xué)時(shí)，教師先播放視頻，某地發(fā)生大地震造成山體滑坡、崩塌，使得大量公路被山石堵塞，由此營(yíng)造情境，引出問(wèn)題：如果你也是救災(zāi)人員，你會(huì)采取哪些方法來(lái)移走石頭？哪一種方法更方便、更省力？學(xué)生可能想到用棍子撬石頭，使其列舉一些生活中的類似方法，如開瓶器、指甲剪、羊角錘等，借勢(shì)引出杠桿的概念。之后，教師將側(cè)重點(diǎn)放在探究杠桿的平衡條件上面，指導(dǎo)學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)：在杠桿的左邊掛上不同數(shù)量的鉤碼，在右邊用彈簧測(cè)力計(jì)垂直向下拉，設(shè)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)杠桿的拉力F1是動(dòng)力，動(dòng)力臂是L1，鉤碼對(duì)杠桿的力F2是阻力，阻力臂是L2，使其按照課本要求探究杠桿的平衡情況，把結(jié)果記錄下來(lái)，讓他們對(duì)收集到的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂。借此讓學(xué)生探究出杠桿的平衡條件，培養(yǎng)他們的探究能力。

3.借助實(shí)驗(yàn)推理驗(yàn)證，提高學(xué)生探究能力

在初中物理課程教學(xué)中，為有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，教師需轉(zhuǎn)變以往落后的教育觀念與教學(xué)思路，做好實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)工作，極力發(fā)揮學(xué)生的主體作用，使其在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行猜想、推理和驗(yàn)證，由此提高探究能力。對(duì)此，初中物理教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)注重引導(dǎo)工作的實(shí)施，著重培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑和創(chuàng)新的思維意識(shí)及能力，使其在實(shí)驗(yàn)操作中深層次地分析與探討物理問(wèn)題，掌握科學(xué)探究的方法，讓他們?cè)诿裰?、開放的交流中慢慢形成良好的探究能力。

在學(xué)習(xí)“液體的壓強(qiáng)”過(guò)程中，當(dāng)探究液體壓強(qiáng)同深度之間的關(guān)系時(shí)，教師先設(shè)置疑問(wèn)：如果瓶子上有高低位置不同的小孔，假如這些小孔同時(shí)噴水的話將會(huì)出現(xiàn)什么場(chǎng)景？鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出各自的猜想。如：小孔位置越高，水噴得越遠(yuǎn)；小孔位置越低，水噴得越遠(yuǎn)；小孔位置同水噴出的距離沒(méi)有關(guān)系等，發(fā)散他們的思維，使其不自覺(jué)地進(jìn)入到探究狀態(tài)。接著，教師指導(dǎo)學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)：（1）往一個(gè)塑料瓶中裝滿水；（2）用針在塑料瓶的上下不同位置扎小孔，在同一高度的不同位置扎小孔；使其認(rèn)真觀察和比較同一高度及不同高度水流噴射的遠(yuǎn)近距離有什么不同，讓他們著重討論實(shí)驗(yàn)原理。隨后教師組織學(xué)生歸納影響液體壓強(qiáng)的因素，使其意識(shí)到同一高度水流噴射的遠(yuǎn)近距離一樣；不同高度深處水流噴射距離較遠(yuǎn)，淺處水流噴射的距離較近。

二、改進(jìn)創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

1.運(yùn)用直觀教學(xué)手段，發(fā)展學(xué)生探究能力

針對(duì)初中物理教學(xué)來(lái)說(shuō)，要想更好地培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力，教師不能機(jī)械、照搬地使用教材實(shí)驗(yàn)，要對(duì)原有實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)和創(chuàng)新，消除一些弊端與不足，真正符合學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)需求，使其探究能力得到發(fā)展。初中物理教師需考慮到學(xué)生以感性認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，正處于形象具體思維向邏輯抽象思維過(guò)渡的階段，所以要用直觀化教學(xué)手段，為他們帶來(lái)形象鮮明的物理實(shí)驗(yàn)，豐富感性經(jīng)驗(yàn)，使其對(duì)物理現(xiàn)象形成更為清晰的表象，實(shí)現(xiàn)探究能力的培養(yǎng)。

以“平面鏡”一課教學(xué)為例，教師先演示一個(gè)“澆不滅的蠟燭”實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生根據(jù)看到的現(xiàn)象提出問(wèn)題與猜想：可能玻璃杯內(nèi)根本就沒(méi)有蠟燭，看到的是前面蠟燭在玻璃板中的像，激起他們探究平面鏡成像的問(wèn)題。接著，教師帶領(lǐng)學(xué)生探究平面鏡成像的特點(diǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)教材中實(shí)驗(yàn)涉及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、制定方案、操作實(shí)驗(yàn)、分析和驗(yàn)證、得出結(jié)論、評(píng)估交流等多個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)他們的實(shí)驗(yàn)探究能力要求較高。而且部分同學(xué)繪制物體到鏡面的點(diǎn)及像到鏡面的點(diǎn)時(shí)存在誤差，影響后面分析數(shù)據(jù)、歸納結(jié)論與討論交流等環(huán)節(jié)均難以繼續(xù)進(jìn)行下去。這時(shí)教師可對(duì)原有實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行改進(jìn)，在白紙上面畫出間距是1厘米的小格子，或者選用帶有小方格的作業(yè)本紙，使其在實(shí)驗(yàn)操作中減少距離的誤差，提升實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的有效性，借此發(fā)展他們的實(shí)驗(yàn)探究能力。

2.引入精準(zhǔn)物理實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生探究精神

物理是一門十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖匀粚W(xué)科，實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)物理的一個(gè)重要途徑，對(duì)實(shí)驗(yàn)的基本要求是做到精準(zhǔn)、無(wú)誤差，以免帶給學(xué)生錯(cuò)誤的認(rèn)知，使其利用精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)深層次探索物理的奧秘，幫助他們養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。這就要求初中物理教師改進(jìn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，要從器材、裝置、操作等方面切入，達(dá)到變模糊為精準(zhǔn)的效果，帶領(lǐng)學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察收集到準(zhǔn)確無(wú)誤的數(shù)據(jù)，使其結(jié)合客觀數(shù)據(jù)分析與探究物理，進(jìn)一步強(qiáng)化他們的探究精神。

在實(shí)施“探究凸透鏡成像的規(guī)律”教學(xué)時(shí)，教材中提供的方案是利用蠟燭來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，當(dāng)判斷像和物的大小時(shí)，學(xué)生通常憑借感覺(jué)進(jìn)行，特別是成等大的像判斷起來(lái)更是模糊不清，影響他們對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析與結(jié)論的得出。這時(shí)教師可以對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，把原有的蠟燭替換成LED小燈，且在光屏上面畫出和LED燈板上面一樣的小方格，放在凸透鏡的另一側(cè)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)對(duì)物體長(zhǎng)度和光屏上面像的長(zhǎng)度觀察與對(duì)比，就能夠精確判斷出凸透鏡所成實(shí)像是放大、縮小還是不變，提升實(shí)驗(yàn)效果的精準(zhǔn)性，使其得出準(zhǔn)確無(wú)誤的結(jié)果，讓他們理解凸透鏡成像的規(guī)律。如此，學(xué)生通過(guò)對(duì)精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，可以在實(shí)驗(yàn)探究中初步形成發(fā)現(xiàn)與提出問(wèn)題的能力，使其深入體驗(yàn)科學(xué)探究的整個(gè)過(guò)程，讓他們學(xué)習(xí)從物理現(xiàn)象中總結(jié)科學(xué)規(guī)律的方法。

3.設(shè)計(jì)最優(yōu)物理實(shí)驗(yàn)，改善學(xué)生探究能力

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)教材中安排的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新是一個(gè)常規(guī)操作，很多時(shí)候都要用到，不過(guò)教師一定要堅(jiān)持以培養(yǎng)學(xué)生探究能力為主的原則，為其順利探究物理提供更多助力，改善他們的探究能力。初中物理實(shí)驗(yàn)通常分為原理、規(guī)律和測(cè)量的探究，無(wú)論是哪種探究，對(duì)于初中生來(lái)說(shuō)效果都要十分顯著，促進(jìn)他們對(duì)物理規(guī)律和原理的掌握。所以初中物理教師應(yīng)設(shè)計(jì)效果最優(yōu)實(shí)驗(yàn)，契合初中生的認(rèn)知水平，讓他們高效地完成探究任務(wù)。

在“浮力”教學(xué)中，當(dāng)探究浮力的方向時(shí)，教師可改進(jìn)教材中安排的實(shí)驗(yàn)，精心設(shè)計(jì)一個(gè)效果最優(yōu)的趣味小實(shí)驗(yàn)，具體操作方式如下：（1）用一條細(xì)線將一個(gè)乒乓球系住，用膠帶把細(xì)線粘在一個(gè)大燒杯的底部，將乒乓球同燒杯底部之間的距離控制在5厘米左右；（2）往燒杯里面緩慢加水，讓乒乓球在浮力作用下漂浮在水的表面上，但是由于乒乓球被細(xì)線牽制住，細(xì)線將會(huì)被拉得很緊；（3）把燒杯適當(dāng)?shù)膬A斜，可以看到張緊細(xì)線的方向始終同地面是垂直關(guān)系，這證明乒乓球受到的浮力方向始終是垂直向上的。這樣的實(shí)驗(yàn)不僅生動(dòng)有趣，還便于操作，促進(jìn)預(yù)期教學(xué)效果的實(shí)現(xiàn)，學(xué)生能夠輕松、自如地完成實(shí)驗(yàn)，使其結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰明了地看到浮力的方向是豎直向上，有助于學(xué)生更好地理解浮力產(chǎn)生的原因，改善他們的實(shí)驗(yàn)探究能力。

三、適當(dāng)拓展實(shí)驗(yàn)空間，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

1.有機(jī)結(jié)合實(shí)際生活，提升實(shí)驗(yàn)探究樂(lè)趣

一直以來(lái)，初中物理教學(xué)都比較關(guān)注運(yùn)用物理知識(shí)解釋自然現(xiàn)象，把物理知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中處理現(xiàn)實(shí)性問(wèn)題，這也是眼下新課標(biāo)的基本要求，踐行“物理源于生活，又服務(wù)與生活”的教育原則。為此，初中物理教師在平常教學(xué)中應(yīng)把物理實(shí)驗(yàn)探究同實(shí)際生活有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，指導(dǎo)學(xué)生利用生活素材設(shè)計(jì)和操作一些簡(jiǎn)單化的物理實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)他們親自動(dòng)手完成一個(gè)小制作，使其將所學(xué)的理論知識(shí)同生活實(shí)際結(jié)合到一起，提升物理實(shí)驗(yàn)探究的樂(lè)趣。

例如在“物體的浮與沉”教學(xué)中，教師和學(xué)生一起準(zhǔn)備一些生活中常見(jiàn)的物品，像紐扣、硬幣、塑料瓶蓋、花生豆、石子、玻璃球等，使其結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)判斷這些物品在水中的浮沉情況，且逐個(gè)投入水中驗(yàn)證，引出問(wèn)題：有的物體會(huì)下沉至水底，有的則上浮在水面上，還有的懸浮于水中。物體的浮與沉到底與哪些因素有關(guān)？提示他們結(jié)合所學(xué)知識(shí)判斷物體浮與沉和液體密度及排水體積有關(guān)。接著，教師指導(dǎo)學(xué)生操作“浮沉的雞蛋”實(shí)驗(yàn)，先往玻璃杯中倒入適量的清水，再放入一枚雞蛋，能夠看到雞蛋往下沉；然后往水杯里面一勺、一勺的加入食鹽，緩慢攪拌，直到雞蛋漂浮起來(lái)為止，使其結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象討論是通過(guò)改變什么讓雞蛋上浮和下沉的，同學(xué)們通過(guò)發(fā)分析、討論與探究發(fā)現(xiàn)是通過(guò)增大液體密度實(shí)現(xiàn)的，從而得出浮力與液體密度有關(guān)的結(jié)論。

2.積極開設(shè)課外實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生探究能力

對(duì)于初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，學(xué)生探究能力的培養(yǎng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期教學(xué)任務(wù)，短時(shí)間內(nèi)很難起到立竿見(jiàn)影的效果。教師要長(zhǎng)時(shí)間地堅(jiān)持下去，除利用教材中的固有實(shí)驗(yàn)和課內(nèi)時(shí)間以外，還要積極開設(shè)課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍與實(shí)驗(yàn)空間，使其慢慢養(yǎng)成樂(lè)于探究的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。這就要求初中物理教師完成課內(nèi)教學(xué)任務(wù)后，布置學(xué)生回到家中繼續(xù)操作一些物理實(shí)驗(yàn)，增進(jìn)課堂內(nèi)外之間的聯(lián)系，使其深層次地探究物理，不斷增強(qiáng)他們探究能力。

在進(jìn)行“氣體的壓強(qiáng)”教學(xué)時(shí)，通過(guò)課內(nèi)教學(xué)，教師指導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的存在，了解大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因，使其知道大氣壓強(qiáng)的值，讓他們初步會(huì)用大氣壓強(qiáng)的知識(shí)解釋有關(guān)生活現(xiàn)象。之后，教師要求學(xué)生回到家中做一個(gè)“瓶子吞雞蛋”的實(shí)驗(yàn)，具體操作步驟如下：（1）把一枚煮熟雞蛋放在一個(gè)玻璃瓶口，發(fā)現(xiàn)雞蛋會(huì)卡在瓶口處，無(wú)法進(jìn)到瓶子里面；（2）把小個(gè)紙條用打火機(jī)點(diǎn)燃，快速放到玻璃瓶里面，并用熟雞蛋再次堵住瓶口，可以看到玻璃瓶將雞蛋吞進(jìn)去。隨后讓學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析與歸納原理，即為：雞蛋進(jìn)入玻璃瓶是受到大氣壓強(qiáng)的作用，當(dāng)小紙條在玻璃內(nèi)燃燒時(shí)把瓶?jī)?nèi)的氧氣耗盡，這時(shí)瓶子內(nèi)外大氣壓處于不平衡狀態(tài)，外面是正常的大氣壓強(qiáng)，玻璃瓶?jī)?nèi)部要小于正常的大氣壓強(qiáng)，從而將雞蛋吞進(jìn)玻璃瓶里面。

總之，在新時(shí)期教育背景下，對(duì)各個(gè)教育階段的各科教學(xué)均提出更高的要求，其中在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，教師應(yīng)認(rèn)清實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性與地位，以做好引導(dǎo)工作為前提，鼓勵(lì)學(xué)生積極動(dòng)腦思考、動(dòng)口交流與動(dòng)手操作，靈活采用各種各樣的探究活動(dòng)，幫助他們掌握物理學(xué)科的實(shí)驗(yàn)探究方法，使其加深對(duì)物理理論知識(shí)的理解與認(rèn)知，升華整體教學(xué)效果。