初中物理探究性实验的教学

轰轰烈烈的新课改实验已暂告一段落，留在记忆中的是新教材注重科学探究实验。《全日制义务教育物理课程标准（实验稿）》内容标准由科学探究和科学内容组成，《标准》特别将科学探究纳入内容标准，旨在加强对学生科学素质的培养。

几年来，对于科学探究实验的教学，我着重从探究过程、探究方法两个方面入手加强对学生的训练。

1.探究过程

科学探究过程包括的要素有：提出问题、猜想和假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析和论证、评估、交流与合作。培养学生灵活运用探究要素的能力，是对具体问题探究的基础。

1.1培养学生"提出问题"的能力。发现问题和提出问题是进行科学探究的前提。对学生提出问题能力的考查，一般通过设置一些日常现象、自然现象、实验观察等问题情境，考查学生能否根据问题情况和已有的知识，提出与物理学有关的问题，同时也考查学生书面或口头表达能力，以及用科学的语言来表达问题的能力。

例1：生活中经常用到白炽灯，根据你对白炽灯的了解，提出两个与物理知识有关的问题。

例如：问题：白炽灯的灯丝用久了为什么会变细？。

本题设置了学生很熟悉的家庭日常照明电器--白炽灯作为问题情境，要求学生根据白炽灯的构造和使用原理，提出两个与物理有关的问题，这样的题目情境能够拉近学生物理知识学习与日常生活、生产之间的距离，发现物理就在我们身边。

1.2培养学生"进行猜想和假设"的能力。猜想是应用现有的经验和知识对问题中的事实寻求解释的过程，猜想和假设是探究活动的重要环节，它能帮助探究者明确探究的内容和方向。培养学生进行猜想和假设的能力，就是要让学生根据已有的经验、知识和所探究问题的科学事实提出猜想和假设，经历提出猜想和假设在整个探究过程中所起的引导作用

例2：请你发挥想象"假如没有摩擦"，自行车会出现什么样的情况？写出两个合理的猜想。

"摩擦"的应用和防止在自行车的手把、刹车皮、轮胎的花纹等处都充分体现。本问题通过对学生非常熟悉的交通工具——自行车设置"摩擦"的情境，激发起学生理论联系实际的学习兴趣。因此可以提出"刹不了车"，"车子不能动"等猜想。

1.3培养学生"制定计划与设计实验"的能力。制定计划与设计实验，就是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化，程序化。需要学生明确探究的要求，分析实验原理，选择实验仪器，运用所学知识来设计实验方案，达到实验目的。

例3：小李有三只大小、形状完全相同的凸透镜，分别是由玻璃、水晶、塑料制成。现在小宇想要探究"大小、形状相同的凸透镜的焦距与制作材料是否有关。"请你帮他设计这次探究的全过程。探究所需要的器材，探究的主要步骤，实验现象或实验数据记录表格。

本题给出的课题是检验凸透镜的焦距是否与制作材料有关的猜想。要求学生选择实验仪器，设计实验方案，写出实验步骤，设计实验表格。

1.4培养学生"进行实验与收集证据"的能力。进行实验与收集证据是得出所探究问题结论的基础，这类问题设计，要求学生根据探究方案，利用观察、实验等方法，收集数据和信息，进行科学归纳和总结，得出结论。

例4：小王为了探究物体在水中不同深度所受浮力变化情况，将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属缓慢浸入水中（水足够深），在圆柱体接触容器底之前，分别记下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F，实验数据如下表：

次数1234567

H/cm024681012

F/N6.755.755.254.754.254.254.25

（1）分析表中实验数据，可以得出物体重_______N，第四次实验时，物体受到的浮力_______N；

（2）分析表中第一列到第五列数据，说明____________；

（3）分析表中第六列到第七列数据，说明____________。

本题通过对实验数据进行处理和深入分析可以得出物体重6.75N，根据称重法测浮力得第四次实验时，物体受到浮力为2N，第一列和第五列数据比较说明物体未浸没时，物体浸入越深，浮力越大；第六列和第七列数据比较说明物体浸没时受到的浮力与深度无关。

1.5培养学生"分析与论证"的能力。在实验数据的基础上通过分析与论证得出具有普遍意义的规律，这类题目的考查，要求学生运用归纳等思维方法，从物理现象和实验收集的大量证据中找出共性之处，得出初步结论。

例5：在"测量小灯泡的功率"实验中，对额定电压为3.8V的小灯泡进行实验时，测得五组数据，并记录在表中，同时记录了小灯泡亮度变化情况。

12345

U/V3.03.53.84.04.5

I/A0.280.300.310.320.34

亮度逐渐增加

请你仔细分析实验数据和实验现象。回答以下问题：

（1）小灯泡的额定功率是W；

（2）小灯泡亮度变化规律是；

（3）除了表格中列出的数据和现象外，你还能发现的问题是。

本题是要对实验数据进行分析和论证，找出电压越高，灯越亮和灯丝电阻是变化的这两条规律。

1.6不同实验，探究方式、重点不同。

在物理学中，许多自然事物的本质属性要通过实验才能揭示。探究过程中的要素不必面面俱到，应突出重点环节。

例如，密度的概念对初中生是很抽象的，在密度概念的建立过程中，以设疑、探究实验、解疑为教学方法的主体形式，按提出问题——猜想假设——归纳总结模式来设计教学过程，从不同物质的识别提出问题，引导学生猜想，明确研究同种物质的质量随体积变化的规律、不同种物质在体积相同时质量不同，再让学生分组探究。

又如，在"研究影响液体蒸发快慢的因素"教学中，我们选择了学生自主学习的教学方式，学生以小组为单位，先猜想影响因素，再设计检验方式和途径，然后进行实践（实验）检验，最后写出研究报告。学生提出了温度、空气湿度、气候、液体表面积、表面空气流动快慢、液体的质量、体积都能影响液体蒸发的快慢等许多猜想，做了"比较一杯开水和一杯冷水蒸发""比较用电吹风吹和不吹的两杯水的蒸发""比较一杯水和一桶水的蒸发"等大量实验，查阅大量资料，写出了"影响液体蒸发快慢因素的探讨""'蒸发'研究实验报告"等研究报告。教学活动全过程，充分体现了学生主体特征。

2.探究方法

探究式学习，是通过探究过程，让学生体会探索真理的方法的一种学习方式。在初中物理探究式课堂教学中，应体现物理学研究方法教育的特征，对学生适时进行物理学研究方法的教育。

初中物理教材中潜存的研究方法，如控制变量法、类比法；、推理法、归纳法、模型法等，另外，实验、观察、假说、比较、尝试、理想化、抓主要因素等，也都是物理常用的研究方法。培养学生运用具体科学研究方法的能力，是落实科学探究活动的保证。在探究式教学中，教师应结合具体学习内容，适时对学生进行上述研究方法的教育，让学生体验和学习研究物理学的基本方法。

例6：在探究"滑动摩擦力大小跟接触面的粗糙程度有关"的实验中，同一水平桌面上放有一长方形木块和铁块各一个，现想探究木块和铁块的下表面谁更粗糙，请你利用一个量程满足实验要求的弹簧测力计，设计一个实验来验证你的猜想，写出实验步骤、现象和结论。

本题答案是将铁块放在木块上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，记下测力计示数F1，将木块放在铁块上，用弹簧测力计水平匀速拉动铁块，记下测力计示数F1，若F1>F2，则木块下表面粗糙。在此实验过程中一定要使用到控制变量法，保持压力不变，所以两次实验先将木块放在铁块上，后将铁块放在木块上保持压力不变。

随着物理教学改革的不断深化，培养学生的探究能力日显重要，这要求我们教师在日常教学中，要改变过分强调知识传承的倾向，应该有目的、有计划地培养这种学习方法，培养学生自我汲取知识的内部能力，把科学探究渗透在教材和教学过程的各个部分，使学生不仅学习物理知识和技能，还经历一些科学探究过程、学习科学方法，培养学生的探究精神，实践能力以及创新意识，改革以书本为主，实验为辅的教学模式，提倡多样化的教学方式，了解科学·技术·社会，逐渐树立科学的世界观，还学科教学的真实面目，真正体现"从生活走向物理，从物理走向社会。"