探究性實驗教學(xué)在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用

在初中物理教學(xué)中，如何有效提高學(xué)生的科學(xué)探究和實踐能力，已成為教師廣泛關(guān)注的課題。探究性實驗教學(xué)作為提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑，其重要性不言而喻。初中物理教學(xué)應(yīng)秉持“教學(xué)做合一”的理念，突出學(xué)生的主體地位，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識，引導(dǎo)學(xué)生通過參與物理實驗、進行科學(xué)探究等活動，促進學(xué)生主動構(gòu)建物理知識體系，提高分析問題和解決問題的能力。探究性實驗教學(xué)完美契合了這些理念與要求，能為學(xué)生構(gòu)建自主探究的平臺。文章探討了探究性實驗教學(xué)在初中物理教學(xué)中的理論基礎(chǔ)、原則和具體應(yīng)用，以期為廣大一線教師開展探究性實驗教學(xué)提供理論支撐和實踐參考。

一、初中物理探究性實驗教學(xué)的理論基礎(chǔ)

（一）建構(gòu)主義理論

建構(gòu)主義理論認為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的經(jīng)驗和背景，對外界信息進行主動選擇、加工和處理，從而建立自己的知識體系的過程。在初中物理探究性實驗教學(xué)中，教師應(yīng)充分尊重學(xué)生的主體地位，為學(xué)生提供豐富的實驗材料，營造輕松和諧的實驗環(huán)境，鼓勵學(xué)生通過自主探究、合作交流等方式，積極主動地建構(gòu)物理知識框架。同時，教師應(yīng)注重對學(xué)生已有經(jīng)驗和知識的激活，幫助學(xué)生在原有認知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立新的知識體系，實現(xiàn)知識的重組與升華。

（二）教學(xué)做合一理論

教學(xué)做合一理論倡導(dǎo)在教學(xué)過程中，將教師的教與學(xué)生的學(xué)、知識的傳授與能力的培養(yǎng)緊密結(jié)合，實現(xiàn)教學(xué)相長、學(xué)做合一。在初中物理探究性實驗教學(xué)中，教師應(yīng)精心設(shè)計實驗方案，為學(xué)生提供充足的動手實踐機會，讓學(xué)生在實驗操作中學(xué)習(xí)物理知識，提高科學(xué)探究能力。同時，教師要加強對學(xué)生實驗過程的指導(dǎo)與監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)生在實驗中遇到的問題，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的實驗方法和探究策略。此外，教師應(yīng)重視實驗結(jié)果的分析和討論，在教學(xué)總結(jié)環(huán)節(jié)組織學(xué)生通過小組合作和交流，共同探討實驗中的關(guān)鍵問題和難點，促進學(xué)生間的互助學(xué)習(xí)和經(jīng)驗分享，從而增強實驗教學(xué)的效果。

二、初中物理探究性實驗教學(xué)的原則

（一）以學(xué)生為主體

教師在設(shè)計探究性實驗課程時，應(yīng)充分考慮學(xué)生的知識基礎(chǔ)和興趣點，選擇與學(xué)生的實際生活緊密相關(guān)的實驗內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。同時，教師應(yīng)積極轉(zhuǎn)變自身角色，由知識的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和支持者，鼓勵學(xué)生通過自主提出問題、設(shè)計實驗、觀察實驗現(xiàn)象和分析實驗數(shù)據(jù)，親身體驗科學(xué)探究的過程，從而提高其獨立思考和解決問題的能力。由于學(xué)生的思維方式、動手能力和興趣點各不相同，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生從不同角度探究物理問題，并在實驗設(shè)計和實施過程中展現(xiàn)個性化的創(chuàng)意和思考。

（二）以問題為導(dǎo)向

在探究性實驗教學(xué)中，問題是引領(lǐng)學(xué)生思考和探究的核心。教師應(yīng)先提出富有挑戰(zhàn)性和實際意義的問題，激發(fā)學(xué)生的探究欲和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生進行探究，然后鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的興趣和觀察，提出與物理現(xiàn)象相關(guān)的問題，并運用所學(xué)物理知識設(shè)計實驗方案，選擇合適的實驗方法，收集和分析數(shù)據(jù)，最后讓學(xué)生對結(jié)果進行解釋和討論。在此過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，并勇于提出改進建議，以不斷提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。

三、探究性實驗教學(xué)在初中物理教學(xué)中的具體應(yīng)用

（一）設(shè)置懸念情境，提出探究問題

在初中物理教學(xué)中，設(shè)置懸念情境是引導(dǎo)學(xué)生開展探究性實驗的關(guān)鍵一環(huán)。教師要精心設(shè)計懸念情境，巧妙融入物理學(xué)科知識，以激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

例如，在人教版初中物理八年級上冊第三章第3節(jié)的“汽化和液化”的教學(xué)中，教師可以先創(chuàng)設(shè)如下懸念情境：炎炎夏日，在操場上運動的學(xué)生汗流浹背。然后，教師可以提出問題：“同學(xué)們，你們知道為什么出汗能讓人體感到?jīng)鏊瑔?？出汗與我們今天要學(xué)習(xí)的汽化有什么關(guān)系呢？”學(xué)生的好奇心被迅速調(diào)動起來，但對問題答案不甚明了。接著，教師可以引導(dǎo)學(xué)生回憶夏天從冰箱拿出來放置在陰涼處的一杯冰水的杯壁上會凝結(jié)水珠，而盛滿常溫水的水杯的杯壁上卻沒有水珠這一現(xiàn)象，并讓學(xué)生思考：“水珠從哪里來？裝冰水的水杯和裝常溫水的水杯有什么不同？這些現(xiàn)象和汽化、液化有什么聯(lián)系？”這些貼近學(xué)生生活的問題，可以有效激發(fā)學(xué)生的探究欲。最后，教師要進一步追問：“如果把冰水杯置于陽光下會發(fā)生什么變化？如何讓裝常溫水的水杯的杯壁上也出現(xiàn)水珠？我們?nèi)绾卧O(shè)計實驗來探究影響汽化和液化的因素？”引導(dǎo)學(xué)生運用已學(xué)的蒸發(fā)和凝結(jié)知識嘗試解釋問題，并激發(fā)他們通過實驗來驗證和深入探究的興趣。

（二）鼓勵集思廣益，大膽假設(shè)猜想

面對探究性問題，學(xué)生往往能憑借直覺和經(jīng)驗提出自己的看法和猜想。對此，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生暢所欲言，集思廣益，通過小組討論、頭腦風(fēng)暴等形式，引導(dǎo)學(xué)生大膽假設(shè)，積極猜想。

例如，在教授人教版初中物理八年級上冊第四章第4節(jié)“光的折射”時，教師可以將一支筆斜插入裝有水的玻璃杯中，展示筆在水面附近看起來像是折斷了的現(xiàn)象。學(xué)生會對此現(xiàn)象感到好奇，并提出自己的猜想：“這是水的折射作用導(dǎo)致的?！薄斑@是筆的材料特性導(dǎo)致的。”面對學(xué)生的種種猜想，教師不要直接給出答案，而是要鼓勵學(xué)生通過小組討論來集思廣益，進一步完善猜想。在學(xué)生討論的過程中，學(xué)生可能會提出多種實驗設(shè)想，如在不同材質(zhì)的容器中觀察現(xiàn)象、將水換成其他透明液體、改變水的深淺、改變筆的斜插角度等。同時，學(xué)生還會嘗試運用已學(xué)的光學(xué)知識來論證自己的猜想，如光的反射定律、光在不同介質(zhì)中的傳播速度差異等。雖然有些猜想不夠成熟，但是教師應(yīng)給予鼓勵，并引導(dǎo)學(xué)生用物理概念和術(shù)語清晰表達自己的想法，從而培養(yǎng)他們的科學(xué)思維和提高他們的表達能力。

（三）小組協(xié)作分工，精心設(shè)計方案

在探究性實驗正式開始前，教師應(yīng)對學(xué)生進行合理分組，以促進小組成員間的優(yōu)勢互補和資源共享，并明確小組分工，使每名學(xué)生都能獲得參與探究的機會。教師要讓學(xué)生在小組討論的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計實驗方案。

例如，在人教版初中物理八年級下冊第十二章第1節(jié)“杠桿”的探究性實驗教學(xué)中，學(xué)生通過集思廣益，提出了諸多關(guān)于杠桿平衡條件的假設(shè)和猜想。他們猜想影響杠桿平衡的因素可能包括杠桿的長度、支點位置、重物的重量和重物到支點的距離等。為了驗證這些猜想，學(xué)生要以小組為單位，精心設(shè)計探究實驗方案。教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和能力水平，將全班學(xué)生分為若干個小組，并鼓勵小組成員相互配合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢特長，共同完成實驗方案的設(shè)計。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生圍繞探究杠桿平衡條件這一核心問題，深入分析之前提出的各項假設(shè)，嘗試將抽象的猜想轉(zhuǎn)化為具體的實驗步驟。教師應(yīng)確保在小組協(xié)作完成實驗的過程中，每名學(xué)生都有機會參與探究性實驗的方案設(shè)計，通過交流、討論和爭辯，逐步加深對杠桿平衡問題的理解，掌握探究性實驗的基本流程和關(guān)鍵要求。

（四）分析實驗數(shù)據(jù)，交流探究成果

探究性實驗方案設(shè)計完成后，學(xué)生要進行實驗操作，并獲取實驗數(shù)據(jù)。在實驗過程中，教師應(yīng)要求學(xué)生嚴格遵守操作規(guī)范，細致觀察實驗現(xiàn)象，認真記錄實驗數(shù)據(jù)，以確保獲取的第一手數(shù)據(jù)真實可靠。實驗結(jié)束后，教師應(yīng)要求學(xué)生認真整理實驗數(shù)據(jù)，運用數(shù)學(xué)知識對數(shù)據(jù)進行加工處理，通過列表、繪圖等方式直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)分布規(guī)律。

例如，在教授人教版初中物理八年級下冊第八章第3節(jié)“摩擦力”時，教師可以指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計一系列實驗，以探究影響摩擦力大小的因素。教師可以讓學(xué)生利用彈簧測力計、木塊、砝碼等器材，分別研究物體的材料、接觸面粗糙程度、接觸面積、壓力等因素對摩擦力的影響。當(dāng)學(xué)生的實驗結(jié)果與預(yù)期不符時，教師應(yīng)要求學(xué)生如實記錄，并嘗試分析出現(xiàn)異常的原因，以培養(yǎng)學(xué)生實事求是的精神。實驗結(jié)束后，教師應(yīng)要求學(xué)生認真整理和分析實驗數(shù)據(jù)，運用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識計算實驗數(shù)據(jù)的平均值，繪制數(shù)據(jù)變化趨勢圖，通過直觀的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，揭示摩擦力與各影響因素之間的定性或定量關(guān)系。通過對比分析實驗數(shù)據(jù)，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)不同材料、不同表面粗糙程度的物體，其摩擦力大小存在明顯差異；同一物體在改變接觸面積或增加壓力的情況下，摩擦力會相應(yīng)發(fā)生變化。通過歸納總結(jié)，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)影響摩擦力大小的主要因素，并形成系統(tǒng)的探究成果。

（五）反思探究歷程，內(nèi)化學(xué)習(xí)收益

探究性實驗教學(xué)不僅注重學(xué)生知識的掌握和能力的提高，還強調(diào)對學(xué)生探究品質(zhì)的塑造。在交流探究成果的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生回顧探究歷程，反思過程中的得與失，使其明確未來的改進方向。

例如，在人教版初中物理八年級下冊第七章第3節(jié)“重力”的探究性實驗教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生深入探究重力的特點和規(guī)律，從而使學(xué)生掌握基本的物理概念和實驗方法，提高科學(xué)探究能力。在課堂的尾聲，教師應(yīng)適時引導(dǎo)學(xué)生對探究歷程進行系統(tǒng)回顧與深刻反思。首先，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生回顧探究過程中的每一個細節(jié)，重新審視自己在探究過程中的表現(xiàn)，如學(xué)生可能會提到，在測量重物重力時，因為沒有注意彈簧測力計的零點是否歸零，導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，以后要秉持細致嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度進行實驗。其次，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于實際生活，嘗試解決與重力相關(guān)的問題，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐欲望，如學(xué)生可能會提出公交車緊急剎車時乘客身體前傾與重力加速度有關(guān)。最后，教師應(yīng)對探究性實驗進行總結(jié)，鼓勵學(xué)生珍惜每一次探究的機會，用科學(xué)的眼光審視世界，用科學(xué)的方法改造世界。教師應(yīng)明白讓學(xué)生開展探究性實驗的意義不僅在于加深學(xué)生對重力知識的理解，提高學(xué)生的實驗技能水平，還在于點燃學(xué)生的科學(xué)探究熱情，增強學(xué)生的責(zé)任感和使命感。

結(jié)語

探究性實驗教學(xué)是初中物理教學(xué)的重要組成部分，對提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力具有重要意義。教師應(yīng)當(dāng)秉持先進的教學(xué)理念，積極創(chuàng)新教學(xué)方法，為學(xué)生營造良好的實驗環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的探究熱情。同時，教師應(yīng)加強與學(xué)生間的交流互動，及時發(fā)現(xiàn)并妥善解決實驗教學(xué)中存在的問題，以提高探究性實驗教學(xué)的質(zhì)量和效率。

（作者單位：隴南市武都區(qū)濱江學(xué)校）