浅谈高三物理实验教学中的探究能力培养

摘要：物理学科是中学课程设置中最适于培养学生科学探究能力的学科，高三物理是中学物理中的集成式教学时段，同时也是中学与大学的教学衔接阶段，更应注重对学生科学探究能力的培养。

关键词：高中；物理；教学；探究

中图分类号：G633.7 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）38-0251-02

当前素质教育在物理实验教学中的具体体现，也是近几年来高考的热点和难点，如何引导学生突破这一难点呢？笔者在高三实验复习中进行探究式教学，把问题的探究性、开放性、发散性、指导性尽量融为一体，下面谈一下自己不成熟的做法.

一、精心设计情境，让学生学会发现问题、提出问题

探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验中，在进行误差讨论的时候的会注意到这两点：①市售的橡皮筋规格不满足实验要求，而且用4根以上时弹力过大，使打出的纸带点数过少，以致找不出小车在不受弹力做匀速时所打出的点。可以选择服装中使用的多股橡皮筋的松紧带，外形只有带状和圆柱状。②小车的质量较小，当用多条橡皮筋时，打出的点过少，应改用质量稍大的小车（或可加砝码），以保证打出的点便于处理。

进行误差分析时可以设计成这样的开放性问题：实验中若打出的纸带点数过少，以致找不出小车在不受弹力做匀速时所打出的点，分析其原因，并提出改进措施。

二、精心设计问题，让学生学会分析问题

某学习小组的同学欲探究“加速度与力和质量的关系”，他们在实验室组装了一套如图2所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙，实验时为了保证小车受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是 ，实验时首先要做的步骤是 。

问题出发点在于为了减少实验误差，欲使滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量要远小于滑块的质量，另外为了保证滑块受到的合力就等于细线的拉力，则需先平衡摩擦力。

三、精心选题，提高学生制定计划和设计实验的能力

图3为一电学实验的实物连线图。该实验可用来测量待测电阻Rx的阻值（约500Ω）。图中两个电压表量程相同，内阻都很大。实验步骤如下：①调节电阻箱，使它的阻值R0与待测电阻的阻值接近；将滑动变阻器的滑动头调到最右端。②合上开关S。③将滑动变阻器的滑动头向左端滑动，使两个电压表指针都有明显偏转。④记下两个电压表 和 的读数U1和U2。⑤多次改变滑动变阻器滑动头的位置，记下 和 的多组读数U1和U2。⑥求Rx的平均值。

回答下列问题：

（Ⅰ）根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中电阻箱的符号为 ，滑动变阻器的符号为 ，其余器材用通用的符号表示。（Ⅱ）不计电压表内阻的影响，用U1、U2和R0表示Rx的公式为Rx= 。（Ⅲ）考虑电压表内阻的影响，用U1、U2、R0、 的内阻r1、 的内阻r2式表示Rx的公式为Rx= 。

熟悉高三物理教学的师生都很清楚，实验题的复习是最难把握的，高考中实验题的命制也是最难被预测的，目前较为常用的实验复习手段主要还是通过详细剖析教材中的几个经典实验，精选配套实验专项训练题，但这种传统的复习手段对提高学生的综合实验素养收效甚微，因为这种方式通常都是“由因及果”的正向实验思维，学生接受这种方式的训练后容易形成了“我有什么（原理、器材）我能干什么（解决问题）”的定式思维；而现实的物理实验问题需要的是“由果索因”的逆向思维，需要的是“我想解决什么（实验目的）我需要什么（原理、器材）我该怎么办（方法、步骤）”的变式思维，显然这种逆向思维方式更有利于寻求解决实际问题的设计性、评价性方案或途径，也更有利于培养学生探究解决实验类问题的能力。为此，我们应该尝试更具系统性和探究性的实验复习手段，设法把实验基本技能复习和探究能力培养进行有机整合，摈弃实验题的大容量训练，有目的地选择几个有代表性的问题，引导学生从实验目的（如：电学实验中的电阻测量）入手，以确定实验原理（如：是选择“伏安法”？还是选择“比较法”？）为突破口，寻求科学的实验思路（如：需要哪些器材？这些器材的测量原理是什么，如何正确使用？实验电路如何连接？若缺少某些器材是否有变通或替代方法？基本测量电路和控制电路如何关联？实验方案的可行性评价如何？），同时兼顾实验误差分析（如：误差产生的主要原因是什么？属于系统误差还是偶然误差？用什么方法有效地减小误差或理论上消除误差？）和实验数据处理方法（如：是求平均值还是描绘图线？图线的数学物理意义是什么？），逐步形成最终的实验方案。这种探究式实验复习手段有助于培养学生对物理实验的系统性认识和整体把握能力，“果因式”问题设置也有利于不同层次学生的思维强度训练需求，“关联式”和“递进式”的设问和释疑能让学生更深刻地理解物理实验思想，实验素养也就得到了进一步提高，在探究复习中获得了探究能力的升华。

四、培养学生的发散思维能力、迁移演变能力

在进行如图所示装置测量重力加速度g，分析该实验的误差的主要来源的时候，同样设计成开放性的问题：本实验误差的主要来源有哪些？同样学生会从各个角度去进行研究，如重物下落过程中受到阻力；S1、S2、S3、S4、S5、S6长度测量；交流电频率波动；数据处理方法等。其实当学生能把这误差来源一一分析清楚了，就不但对本实验已经全部熟悉了，对实验目的、实验原理、实验器材以及数据的处理无不了如指掌，而且巩固了基本知识和技能，体验了实验的过程和方法，还对学生的分析综合能力、实验与探究的能力都有了很好的培养。