作者：济南市历城区彩石镇彩石中学  张述国 250103

    内容摘要：物理实验教学，是培养学生具有探索精神、探究能力的有效手段。本文从优化物理实验的内容、方法和实施策略，来阐述有利于学生探究能力的形成、加强和发展。

    关键词：优化   物理实验    探究能力

    物理学是一门实验科学，实验教学既是物理知识教学的基础，也是学生形成严谨的科学态度，实事求是的科学作风的主要渠道，更是培养学生具有探索精神、探究能力的有效手段。现代教育提倡学生自主、合作、探究学习，实验教学过程中，体现了这种要求，而教师如何根据学生的生理、心理特点来优化实验教学，对培养学生的探究能力起了极其重要的作用。

    探究能力是进一步学习知识和从事未来工作的一种必要能力，物理实验是操作性很强的综合训练的过程，因此，探究能力的形成不是一蹴而就，应在整个物理实验教学中从不同角度有计划地进行培养。

    一、优化物理实验的内容，有利于学生探究能力的形成。

    在原有实验内容的基础上，增加一些趣味、自制方便、简单的实验，改进一些实验，增加实验的可见度、合理性、成功率，为学生探究能力的培养提供素材，扩大实验的空间。

    1．增加演示实验。

    充分利用自制教具，增加演示实验。著名物理学家麦克斯韦有精辟见解：“一项演示实验，使用的材料越简单，学生越熟悉，就越想透彻地获得所验证的结果。”利用家有的现成的器材进行组合、改造及用一种器材进行多种实验，或用不同器材进行同一实验，都能在一定程度上激发学生的创造、探究欲望。如“瓶吞气球”实验：给气球吹气至稍大于广口瓶瓶口后扎紧口，在棉花上蘸点酒精点燃后放入瓶内，待燃烧停止后将气球堵在瓶口上，随着瓶内温度的降低，见气球渐渐被“吞”入瓶内，表明存在大气压强,这就显示了实验的魅力。

    2．改进已有实验。

    对可见度、成功率不高或装置不合理的演示实验进行改进。如：马德堡半球实验，常常因漏气或空气未抽干净，影响实验效果，采用市场上很容易买到的空气吸盘挂钩来做此实验，效果又好又方便。还可以利用实物投影仪把较小的实物投影到大屏幕上，提高实验可见度，增强实验效果。如进行游标卡尺和螺旋测微器的演示，在实物投影仪上演示游标卡尺和螺旋测微器的操作方法及读数方法，全班同学都能够详细、全面地观察到教师的具体操作过程和读数的方法。

    教师通过对实验内容的优化，实验效果更清晰，趣味性更强，内容更广，进一步激发学生的探究欲望，有利于学生探究能力的形成。  

    二、优化物理实验的方法，有利于学生探究能力的加强。

    改进一些实验的研究方法、研究程序和研究手段，使学生有更多的机会动脑、动手，参与实验教学，让学生通过探究的方法，自主学习，主动探究，探究能力得到加强。

    1．把验证性实验改为探索性实验。

    牛顿认为：“没有大胆的猜想，就做不出伟大的发现。”在物理实验教学中，要不断激励学生通过观察、比较、归纳、类比等探究手段，提出种种假设和猜想，激发探究欲望。部分验证性实验改为探索性实验，学习科学家的探秘思路和方法，使之达到不同层次的探究能力目标。
验证性实验与探索性实验的教学模式的程序是不同的，如下表所示：

    内容实验名称    程序

    验证性实验    问题——原理——结论——实验

    探索性实验    问题——实验——讨论——结论

    验证性实验往往是“教师做，学生看；教师讲，学生记”的方式，学生缺少主动性，谈不上探究能力的训练。而探索性实验让学生通过自己探索、观察分析，能使学生学习如何发现问题、观察实验、如何用学过的知识解决新问题或发现新规律，同时更能激发其学习动机，加强学生的探究能力。如：“用天平和量筒测固体和液体密度”的学生分组实验，改为探索性实验。具体作法是：先提问：“物体的质量、体积与物质有什么关系？”然后让学生分成几组实验，分别提供多种体积相同的不同物质和体积不同的同种物质，各组分别测出它们的体积和质量，并计算质量和体积的比值，通过各组所得的比值对比。学生讨论会“发现”物质和比值只是表现物质特征的物理量，得出结论：同种物质比值相同，不同物质比值不同，这个比值就定义为物质的密度，因此，不存在正比、反比的数学关系。这样，既测量了不同物质的密度，又全面掌握了密度概念，从而充分发挥出实验效力。

    通过提出问题——引导分析——设计实验——指导观察——启发分析归纳——得出结论。使学生始终处于不断探索的情景中，这样既有效地培养学生的创新思维能力，同时又教给他们科学探究的一般方法：即发现问题——实验探索——得出结论——实验检验——解决问题。通过这样的积极主动探究，重视了科学过程和方法训练，符合认知发展，有利于学生接受知识，提高实验探究能力。

    2．把测量性型实验改为设计型实验。

    物理中许多实验都可以重新进行设计或创意。在教学中引导学生根据实验目的、原理自行设计实验方案。根据学生不同时期的特点，由简单到复杂，从已知到未知，从基本到综合，循序渐进。通过学生自行设计实验，可使学生的整体思维能力、知识运用能力、实验操作能力、以及探究能力得到全面提高。如测量导体的电阻，若给你一组电池、一只开关、若干根导线，还需哪些仪器？让学生根据要求，至少设计出四种测量方法。方法1：电压表和电流表各一只；方法2：两只电压表、一只定值电阻；方法3：两只电流表、一只定值电阻；方法4：一只电流表、一只已知最大阻值的滑动变阻器。还有其他解法，仅从以上4种方法可以看到，把测量性型实验改为设计型实验，对扩展学生视野，活跃学生思维是很有益的，同时学生的探究能力也得到了训练和加强。

    3．把演示实验改为随堂实验。

    把一些操作简单、安全又成功率高的演示实验改为随堂实验.例如在初二物理“熔化和凝固”这一节的教学中，将晶体的熔化的演示实验改为学生随堂实验，具体做法是：将学生分为２５组，每组一套实验仪器，在老师指导下，学生同老师一起做这个实验，最后得出晶体熔化的规律。这样由看老师做实验为自己动手做实验，变被动接受知识为主动探求知识．既调动了学生的学习积极性，又增加了教学效果。

    根据教育心理学的观点，课堂教学的目的不在于教师完成某种过程，而在于通过某种活动促使学生在行为上发生某些重要的变化，如在学生身上引起的认识上、理解上、技能上、态度上的变化。如果学生通过主动参与教学，在教师的积极指导下获得物理知识，则会印象更加深刻，并增强他们的学习动机，有效培养和锻炼他们的实验能力，并在具体操作过程中他们的探究能力得到提高和加强。

    三、优化物理实验的实施策略，有利于学生探究能力的发展。

    在物理实验教学中，创造条件，教师引导，尽可能让学生亲自体验实验的过程，深化实验，分析实验失败原因，增加学生的动手、动脑的机会，开展多种探究性活动，有利于学生探究能力的发展。

    1．将教师的演示实验变为师生共同的参与。

    物理演示实验具有形象真实、生动有趣的特点，能为学生在形成物理概念、得出物理规律前营造出活生生的物理情景，使学生感受倍深。心理学研究表明：人的动作记忆效率比语言文字记忆效率要高好几倍。“百闻不如一见，百看不如一做”说的就是这个道理。

    如初二学“惯性”时，方法1：按照教材，往往教师做现成的器材的惯性实验，采用传统的方法，由教师设计教学过程：讲述——演示——讲述，最后归纳小结。这种“独角戏”式的教学，学生直接参与少，学生学习只能是机械地接受。在激发兴趣和培养能力方面存在着明显的不足之处，以致在以后的教学中教师还得反复强调。方法2：利用学生现有的器材——钢笔套、纸条、铅笔盒、橡皮等，每个学生直接参与教学，用钢笔套竖放在纸条上，迅速抽走纸条，钢笔套不倒，让学生体会静止的物体有惯性。再用铅笔盒代替小车，橡皮代替木块竖放在铅笔盒上，当铅笔盒突然启动和铅笔盒运动过程中遇到书本（障碍物）而停止时，引导学生观察橡皮倒下的方向，再联想乘车时的情景，让学生体会运动的物体也有惯性。这样的教学，学生面对的不再是死板的注入，而是自己的直接参与，有效地激发了学生学习物理的兴趣，学生的探究能力也得到了发展。

    2．将演示实验拓展、深化。

    有些演示实验，按要求完成教学后，将其中的部分内容适当地加以拓宽、深化，形成一点“悬念”，让学生再实验，学生观察到了教材上未曾出现的令人神往的实验结果，求知欲、探究欲会极大增强。如学习物体的浮沉条件时，将一只熟鸡蛋放入装有部分水的大量筒中，此时，鸡蛋沉在底里，提出问题：不能倾倒量筒，也不能用手或工具伸入筒底，有什么办法顺利取出鸡蛋？问题提出后，学生兴趣大增，跃跃欲试，通过讨论、深化，学生提出加盐水，并让学生上台操作，加适量盐水后，鸡蛋慢慢地上浮，最终露出水面，学生轻松地取出鸡蛋。通过实验拓宽、深化，使学生的探究能力得到进一步发展。

    3．重视失败实验的分析总结。

    在传统的教学中，若演示实验演示失败，教学效果便会大打折扣，事实上，众多的演示实验，即使都由经验丰富的教师来操作也难免会有失败的时候。“失败是成功之母”，失败并不一定是件坏事，教师应引导学生分析失败的原因，帮助学生总结从失败走向成功的经验教训。
例如：初二物理中利用摩擦力的“筷子提米”实验和大气压强的覆杯实验 ，这两个实验失败率较高，学生在几次失败后，教师应及时引导他们分析失败的原因，从失败中再探究，帮助学生探究出实验成功的条件与原来的不足，这对学生思想方法的促进比起教师只做成功实验要大得多，教师从中培养了学生分析和处理问题的能力，培养了学生从失败中进一步探究的能力。

    4．利用多媒体辅助实验教学。

    物理学中，有些物理现象或物理过程，无法直接用实验演示．而学生对这些现象和过程没有感性认识，理解比较困难．则可采用计算机模拟演示实验，增强学生的感性认识。

    如：分子运动特点，原子核式结构模型，玻尔模型，带电粒子在电、磁场中的运动等都无法直接用实验演示，故可采用计算机技术进行模拟演示实验，增强教学效果。但应当注意运用电教和计算机手段与实验教学的关系，不要以这些先进手段来代替实验教学，因为实验是学生参与的真实性的过程，多媒体只起到辅助实验教学的作用，同时使学生探究能力的空间得到发展。

    5．开放实验室。

    开放实验室就是在规定时间内将有关实验器材摆放在实验室，供学生有选择地进行操作、探究。开放的内容一般包括：一些学生未能参与的课堂演示实验，一些课内学生没有做好或做后有不同见解及有疑虑的学生分组实验或边学边实验，一些配合课堂教学的系列实验或补充实验，教材中安排的一些小制作、小实验、小研究，由教师命题、学生设计的实验及学生自行命题、设计的实验。由学生独立寻找和操作，易于发挥学生的主观能动性，激发学生的创造欲望和创新意识，养成爱实验的好习惯。开放实验室可以让不同层次、不同需要的学生各得其所，便于学生在宽松、自由的氛围中积极自由地动手和动脑，同时学生的探究能力更能进一步的发展。

    6．结合科技节活动，开展趣味小实验、小制作比赛。

    在市科技节前，学校先组织学生开展趣味小实验、小制作比赛。让学生自己选题，自己找材料，收集资料，设计实验，改进实验，探索实验方法，探究涉及的物理原理。如“乒乓炮”、“瓶内吹气球”、“水火箭”、“酒精火箭”“蜡烛跷跷板”、“水果电池”、“烧不坏的手帕”等，通过开展趣味小实验、小制作比赛，学生的自主学习，探究能力都得到大大地加强和发展。

    英国科学家阿姆斯特朗说：“实验总是以发现、以探索作为追求目标的，实验在学校里是教授学生去发现的方法。”虽然物理实验中的现象和规律通常都是前人已经发现的，但对学生来说却依然是未知，因此，在物理实验教学中，教师应当为学生提供良好的素材，多角度地创造条件，改进教学方法，指导学生自主探究，努力把发现的任务交给学生，在让学生成为发现的主人的同时，让他们充分体验到智力劳动的艰辛以及科学发现的喜悦，从而激发其强烈的探索精神，有利于培养学生的探究能力。

参考文献：

1．阎金铎主编《物理教育论》 广西教育出版社

2．王棣生主编《中学物理创新教法——实验改革指导》 学苑出版社2001.2

3．陈凤华《初中物理演示实验的教改尝试》 苏州大学出版社 物理教师 1999.5

4．孙大君《立足实验教学 培养创新能力》北京  课程·教材·教法 2001.3