刍议学生探究能力的培养

科学探究是一种重要的教学方式，也是一种重要的学习方式.高中物理课程标准（实验稿）指出“使学生体验科学探究的过程，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力”.高中物理考试说明也明确提出“实验与探究能力”的具体要求.从高中物理课程标准到高中物理考试说明，字里行间流露出探究能力的不可逾越的重要地位.实验教学是培养学生探究能力的主要途径，实验试题是考查学生探究能力的主要载体.鉴于此，笔者尝试从实验教学的视角出发，对科学探究能力中的“制定计划与设计实验”、“分析与论证”、“评估”三个方面进行具体阐述.

1培养学生“设计实验方案”的能力

制定计划与设计实验：“知道实验目的和已知条件，设计实验方案；尝试选择实验方法及所需的装置与器材；考虑实验的变量及其控制方法；认识制定计划的作用”.其中设计实验方案是探究性学习的一个首要环节，设计实验方案的能力是探究能力的重要组成部分.实验方案设计的成功与否如同电影剧本创作的成功与否.在探究性学习的实施过程中，如果没有设计出切实可行的实验方案，再有研究价值的问题，再有新意的假设，也不可能进入探究活动的实质性阶段.因此，教师要有意识、有目的地培养学生设计实验方案的能力，在探究前不要直接告诉学生实验的设计方案，而要留出“充足的”时间让学生自主设计.当学生在尝试设计实验方案的过程中遇到障碍，教师可进行适时、适度的点拨与提示，帮助学生继续完成实验方案的设计工作.即使学生设计的实验方案存在不妥之处或者偏差很大，教师也不能全盘否定，首先应该肯定学生的原创，然后再进行正确的引导，进一步完善或修正学生的实验方案，久而久之，学生设计实验方案的能力肯定会有明显的提升.

要进行实验探究首先要有明确的探究目的.在学生明确探究目的后，教师可引导学生自主设计实验方案，激起学生的探究欲望，引发学生的奇思妙想，提升学生的设计能力.如在“测定电池的电动势与内阻”的实验方案设计中，有的学生提出伏安法，设计原理如图1、图2；有的学生提出安阻法，实验原理如图3；有的学生提出伏阻法，实验原理如图4等.学生只有通过切身设计实验方案，才能够深刻理解设计方案背后的设计原理、注意事项及适用范围等.在自主设计实验方案的过程中，设计实验方案的能力才能够得以形成和发展.

2培养学生“处理实验数据”的能力

分析与论证：“对实验数据进行分析处理；尝试根据实验现象和实验数据得出结论；对实验结果进行解释和描述”.实验方案的设计是否合理是进行后续分析论证的基础.只有在确认实验方案设计合理的前提下才有可能达到实验目的.

其中“对实验数据进行分析处理”是探究性学习的一个关键环节.“处理实验数据”的能力是衡量探究能力的一个重要指标.实验数据或现象并不等于探究结论，它们只是对实验事实的客观记录.探究结论是在实验数据和现象的基础上通过处理分析所得出的.学生在实验中获得感知，再对实验数据进行分析、比较、概括，进行思维加工，并尝试用自己的语言对探究结果进行描述，力求准确地反映实验结论.不过不少学生的实验探究过程完成得很好，数据收集也比较到位，在分析处理实验数据，尝试得出探究结论时却存在着困难.因此，教师要有意识、有目的地穿插能够有效培养学生“处理实验数据”能力的实验试题，潜移默化地培养学生这方面的能力.

“测定电池电动势与内阻”是定量的探究性实验.实验数据的处理常采用图象法来减小实验误差，更重要的是通过灵活地变换物理量间的函数关系，使某一量与另一量之间呈线性关系，从而使函数图象成为直线，由此直观、快捷地获得实验结论，即线性关系下的“测电池电动势和内阻”的实验思想，体现“化曲为直”的实验思想，在高考物理中占据半壁江山.教师不妨穿插如下实验试题：某研究性学习小组利用图5甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图5乙所示的R～1/I图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E=V，r=.

除R～1/I图线、还有U～I图线、1/U～1/R图线、1I1～1I2等，均对线性关系下实验思想的考查体现得淋漓尽致，通过有效穿插精选实验试题，学生处理实验数据的能力必定会有所提升.

3培养学生“评估”的能力

实验评估实质是对实验探究过程的反思.实验评估也是探究性学习中的一个重要环节.实验改进则是实验探究的灵魂.通过实验评估可以优化实验设计方案、验证实验猜想、假设与结果之间的差异；实验改进则可以解决探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题；可以发展学生的批判性思维，培养学生严谨的科学态度及创新意识、创新能力.在实验探究过程中，教师要有目的地培养学生的实验评估能力，引导学生学会设计不同的实验方案的同时，从不同的角度优化设计方案，进行全面、合理、科学的分析和评估，做到去劣存优，从而培养学生思维的深刻性和完整性.

在“测定电池的电动势与内阻”的探究性实验中，“相对电源外接法”、“相对电源内接法”是两种重要的实验设计方案.由于电流表或电压表内阻的影响，造成一定的实验系统误差.此时，教师可引导学生从实验方案设计的角度来衡量实验方案是否合理？如何优化实验设计方案？如何改进设计实验？引导学生从不同的角度对探究结果进行误差分析，如解析法、待定系数法、等效电源法、图象法等；进而提升学生的思维能力.但要真正考查与鉴别学生的评估能力，还得通过实验试题的方式进行考查，如某同学采用如图6甲所示的电路测定电源电动势和内电阻.已知干电池的电动势约为1.5 V，内阻约为1 Ω；电压表（0～3 V，3 kΩ）、电流表（0～0.6 A，1.0 Ω）、滑动变阻器有R1（10 Ω，2 A）和R2（100 Ω，0.1 A）各一只.

（1）实验中滑动变阻器应选用（填“R1”或“R2”）.

（2）在实验中测得多组电压和电流值，得到如图6乙所示的U-I图线，由图可较准确地求出该电源电动势E=V；内阻，r=Ω.

在高中物理教学中致力于培养学生的探究能力，是新课程标准中明确规定的高中物理教学的重要任务.如何培养与提升学生的探究能力，成为一个新的话题.本文从实验教学的层面对探究能力中的“制定计划与设计实验”、“分析与论证”、“评估”三个方面做了一些探讨.其他四个方面“提出问题”“猜想与假设”“进行实验与收集证据”“交流与合作”由于在高考试题中的考查相对薄弱，但并不意味着不重要，也限于篇幅的原因，本文不再一一阐述.