如何在初中物理实验教学中培养学生的探究能力

发布网友 发布时间：2022-04-20 04:26

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热心网友 时间：2023-07-15 13:53

在物理实验教学中培养学生的科学探究能力

新一轮基础教育课程改革背景下，科学探究已被作为理科各科教学的核心并要求贯彻落实。作为自然学科之一的物理学科也不例外，物理新课程标准中最突出的特点是把科学探究列入到了课程内容标准中，强调在教学中要积极地培养学生的创新精神品质和增强科学探究能力。所以科学探究已成为物理教学的核心内容。而物理实验教学是中学物理教学不可分割的重要组成部分，是中学物理教学的重要基础、内容、方法和手段。基于物理实验教学本身的这些特点，在中学物理实验教学中恰当的进行科学探究能力的培养，能够收到事半功倍的效果。

1．科学探究内涵

科学探究的本意是指科学家们运用科学的方法研究自然界的科学事物及规律时所进行的科学研究活动。运用到教育中的科学探究的具体含义是：“学生在学习课程和现实生活的情境中，通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，获得知识、技能、方法情感态度与价值观的学习方式和学习过程” [1]。

课程标准明确指出：“将科学探究列入内容标准，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神”。科学探究的教育目的就是让学生亲身经历和体验科学知识的获得过程，并在此过程中运用科学的方法发现问题、提出问题、以及寻求证据、材料解决问题，体验探究过程中的辛酸与喜悦，从而使学生能够在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三方面得到全面发展，以应对现代社会和未来发展的挑战。

2．物理实验教学对科学探究能力培养的作用

2．1物理实验教学能够激发学生的科学探究兴趣

心理学认为：“兴趣是积极探究某种事物的认知倾向，它是人的一种带有趋向性的心理特征” [2]。 科学探究兴趣是学生进行科学探究的一个重要条件，是学生探究的一种推动力。物理学是一门以实验为主基础的自然科学，利用实验可以直观的把物理现象和物理事实呈现在学生们的面前，从而激发学生的直觉兴趣。大量的教育事实表明学生对各种操作性实验和演示实验都感到新鲜而有趣，这也是中学生们愿意上物理实验课的一个心理原因，所以我们就要抓住学生的这个心理因素，充分利用好实验激发学生的科学探究兴趣。

2．2物理实验能够使学生学会并运用物理科学思维方法

“当代科学教育理论认为，科学探究没有固定的模式，但有一些可辨别的要素，比如提出问题、进行猜想和假设、制定计划与设计实验、进行实验、收集数据、提出理论或建立模型、进行评估与交流等” [3]。这些同样也是物理实验中经常用到的科学思维方法。只学习理论，而不把学到的理论应用到实践不是真正地学会了理论。通过物理实验学生们可以直接应用这些科学思维方法，从而使学生真正地掌握这些科学思维方法，成为终身必备的知识与技能，这样才是真正地实现了科学思维方法教育，提高了学生科学探究的能力。所以说物理实验教学能够使学生真正地学会并掌握科学探究的思维方法。

2．3物理实验能够培养学生的科学态度

今天的教育不仅要关注学生的智力发展，更要注重学生的非智力因素的发展。每一个物理概念、规律的发现和证实都离不开物理学家们的坚持不懈、一往直前的科学探索精神。在这一点上物理实验教学表现的尤为突出，因为今天我们所做的实验都是在研究和体验物理学家们的“实验”。我们不仅要让学生们掌握和创新物理学家们的“成果”，更要让学生们体验物理学家们在发现物理问题和解决物理问题上的酸甜苦辣，从而通过实验教学培养学生的探索精神、意志品质和实事求是的科学态度。

3．物理实验教学中科学探究能力的培养策略

3．1创设实验问题情境，激发学生的探究兴趣

问题情境的创设无论是在物理概念教学还是在物理规律教学中都是十分重要的，物理实验教学中同样也不能缺少问题情境的创设。因为一个良好的问题情境的创设能够促使学生提出问题，只有提出问题才能进一步地通过实验进行验证、推理，从而解决问题。一个实验问题情境的创设能够给学生们提供丰富的想象空间，发挥学生的创造性思维能力，从而使学生产生疑问，激发学生的探究兴趣。

例如，我们可以设计的一个实验问题情境：“从物理学角度看日常生活中的一斤棉花和一斤铁哪个重？”当然同学们都会不假思索的回答：“当然是一样重了，因为都是一斤吗？”这时教师说：实际上不是这样的。这时同学们会感到很迷惑，都想知道是怎么回事。教师：一斤棉花和一斤铁它们有什么不同点？学生：棉花的体积大。教师：同学们思考一下刚才的问题，既然它们的体积不同那么它们在天平上的平衡状态会受什么影响？同学们猜想一下，学生：会受到空气浮力的影响。教师：那么同学们可不可以设计一个实验来探究一番呢？于是同学们会积极地设计实验来探究从物理学角度来看日常生活中一斤棉花和一斤铁到底哪个重？学生：在空气中将一斤棉花和一斤铁分别放到天平的两盘内，这时天平保持平衡。然后取一大玻璃罩将天平罩住，抽掉其中的空气，形成“真空”。会发现装棉花的一端逐渐下沉，天平平衡被破坏了。这时教师引导学生交流得出结论：“棉花的真正重量—棉花所受空气浮力=铁的真正重量—铁所受到的空气浮力”。因为棉花所受空气浮力大于铁所受到的空气浮力，所以一斤棉花的真正重量要比一斤铁的真正重量大。

从这个让同学们“疑惑”问题情境入手，激发他们的探究兴趣，更好的使学生形成科学探究的意识和能力。

3．2从实验操作上培养学生的科学探究能力

一个准确的物理实验离不开正确的运用实验器材和准确的观察、记录实验数据，这些过程对实验结论的科学性都是至关重要的。不正确的实验操作就会产生失误，甚至得不到实验结论或产生很大的实验误差，非准确的观察和记录实验数据会导致实验误差的增大。所以在实验操作上对学生进行正确教育和引导是非常重要的，这也是科学探究能力的一个重要组成部分。在物理实验教学中要积极鼓励学生进行创造性的想象，发散思维寻求如何更好的方法完成每一个物理实验。                         

例如，在“用单摆测定重力加速度”时，中学物理实验中在对记录小球摆动次数时的要求是当小球达到平衡位置时计时，小球每次经过平衡位置是一个周期，在这个实验操作中，学生们会产生这样一个问题虽然小球经过平衡位置容易计时，但小球来回摆动观察起来还是不太容易，一不小心就会查错。那么我们针对这个问题就应该引导学生对实验操作上进行探究改进，使观察记录时清晰一些。教师：同学们我们用什么办法能使在观察记录摆球摆动时更加精确更加清晰一些？教师可以把学生分成若干小组进行探究。经过探究每个小组都想到了自己的办法，如，（1）可以把除平衡位置以外的地方用屏挡住，只能通过屏上的缝或孔看到平衡位置的摆球；（2）可以设计一个光电门来记录摆动次数；等等。

通过教师引导，学生们积极设想，鼓励学生进行科学探究，寻求更多的改进，创新实验操作的方法，有利于学生创造力的培养，更加有利于学生的科学探究能力的养成。

3．3利用实验过程中出现的问题和现象培养学生的探究能力

实验教学在使学生学会验证一个结论和探索某一物理规律的同时，更重要的是培养学生追根刨底的科学精神。学生在实验中遇到了问题时教师就要积极引导学生深入探究其产生的原因。

例如，在“用打点计时器研究匀变速直线运动的规律”的实验中，有时会出现这种情况，在纸带上应该打出一个点的位置却打出了两个很近的点，如图2。当出现这个问题时，有的学生认为打的不成功，于是决定重新做实验，结果还是这样的问题。我们做实验并不是单纯的去“迎合”物理上的正确规律，更重要的是在实验过程中养成“有问必究”的科学探究精神。出现了这样的问题教师应该及时地引导学生探究问题产生的原因，学生们能够发现和找出原因不也是在进行“科学探究”中的一个新发现吗！首先教师应让学生猜想一下原因。学生们可能提出各种各样的猜想，例如：（1）电压不稳；（2）振针长短未调节好；等等。这时教师组织学生进行交流讨论，对这两个原因分别进行检验得出：（1）通过对电压的测量得出电压是稳定的；（2）通过对振针的调节发现打出的纸带不出现“两个点”了。最后在教师的指导下学生们经过探究把原因找到了并排除了故障。

物理实验教学在中学物理教学中占有很大的比重，能够充分地利用好实验教学来培养学生的科学探究能力具有无可替代的优越性。所以我们广大物理教师要进一步做好物理实验教学工作，发挥实验教学的优越性，这样才能更加完美地提高学生的科学探究能力。

引文注释：

[1] 刘力．研究性学习通论[M]．高等教育出版社，2004．465．

[2] 乔际平．物理学科教育学[M]．首都师范大学出版社，2001．193． 

[3] 芮泽丽．科学探究是物理教学的基本思想[J]．《安徽教育》月刊,2007．31