探究性实验活动

邢台县皇台底中学 李文博

探究性实验是指学生在学习好课本知识之后，在老师的引导下结合具体问题进行自主探究，培养学生创新精神和创新能力，从而对知识更进一步的领会和掌握，形成能力的一种实践活动，根据义务教育《物理课程标准》中的要求，探究性实验是基础教学改革中的一项重要措施，也是一种新的课型。下面结合本人教学所得，谈一谈自己的一些想法、思路及实践。

一、过去物理课程当中实验教学主要存在的问题。

以知识为本的课程设计限制了课程在学生情感、态度、价值观等领域的科学过程；过于强调科学方法领域中的教育功能、过于强调学科的科学体系、过于强调学生实验活动和教师实验教学的学科严谨性。另外，由于为了便于实验管理和减轻教师的工作负担，往往要求采用划一的实验目的、实验器材、统一的实验步骤，一致的实验结果。有时候甚至为了应付实验开出率的完成情况检查，走过场式地进行实验。严重地挫伤了学生探究自然和学习科学技术的学习兴趣和感情，随着学生的年龄的增长和学习的深入，学生慢慢厌烦重复性的、估燥性的操作，聪明的学生还会问既然整个实验过程都确定下来，连实验结果都是老师给定的，有需要进行实验吗的疑问。即使是无可奈何地进行实验，那种效果也是可想而知的，更不用说学生的实践操作能力和创新思维的培养了。

二、新课程改革后中学物理实验活动开展的目标

探究性实验既重视规律的验证，实验技能的培训，又强调学生通过实验在科学的学习和研究方法上获得感性体会。新课程改革后中学物理实验活动开展的目标：主要为了激发学生学习科学的兴趣，提高学生的科学素养；通过实验活动培养学生的实验技能和使学生学会科学研究的工作，探究性实验要更加关注学生的学习过程和对结论的解释。

新课程改革后中学物理实验活动开展的目标：主要为了激发学生学习科学的兴趣，提高学生的科学素养；通过实验活动培养学生的实验技能和使学生学会科学研究的工作方法。并且通过长期的实验活动，逐步提高学生的实践操作能力和创新能力。具体来说就是为了使学生通过物理实验活动获得以下五个方面的能力：

（1）获得知识的能力。包括①听讲：能注意听并且能对不懂的地方提出问题。②能正确仔细地进行有目的的、有意识的观察。③收集；能利用图书馆、互联网等方式查找资料、引用资料和判断资料的价值。④质疑；能善于寻找事物产生的原因，探求事物发展的规律，大胆提问。⑤处理数据：能完整记录、综合分析实验数据。⑥能确立课题，设计实验，归纳结论。

（2）操作能力。①使用和维护仪器：能了解仪器的结构、安装使用仪器的方法、仪器的保养和维护、仪器的使用条件和注意事项。②进行实验：能了解问题和提出问题，计划实验，按实验计划或实验要求准确操作、记录好实验过程和数据、懂得整理数据。③能按实际要求制作简单的实验装置，具备校准仪器的基本知识。

（3）整理能力。①整理：能对记录进行整理，并且将项目列序制成表格、图形等进行分析。②分类：能根据事物的异同分类、取舍。③能了解和评价各种相互关系的优劣，知道如何改进。

（4）沟通能力。①提出问题：能提出有科学意义的问题，最好能自己设计方法验证、寻求答案。②讨论：能善于讨论，提出自己的见解和听取别人的意见，能有耐心地把重点加以解释。③能将重要资料写成书面报告。④相互协助：能将自己熟悉的实验经验告诉或者帮助别人。

（5）创造能力。①实现计划；能理解预期结果及可能的进行方式，建立假设。②求新：能发现新问题，创造新方法、新设计、新技术。③综合：能将各种事物综合起来考虑，从中发现新事物。

三、如何组织学生进行探究实验

1、创设情景：
　　在探究性活动中，首先有要营造一个促进学生积极思维的良好的氛围，现在的许多学生常常习惯于听老师的讲课，在老师的点拨下被动的去思考，按课本的要求或老师的布置一步一步地去做实验，缺乏主动地去发现问题，探究问题的能力。需要我们老师去营造一个能促进学生思想能自由驰骋的氛围。例如，学了密度的知识后可以让学生猜想，如把我们教室的空气都压缩到一个口袋里，你能背得动吗？请他们量一量，算一算。学了声音的知识以后可以让学生试一试如何测声音在空气中传播的速度。平面镜成像的特点这个演示实验可以把它改为学生实验。其次要营造一种宽松的、活泼的、民主的教学氛围，在课堂上，在和学生平时的交往中，要用亲切的、和蔼的态度去尽可能的引发学生发问，引发他们去思考。在课堂上我们允许学生随时打断老师的讲话，提出自己的观点，哪怕是浅显的、可笑的、古怪的、甚至是故意刁难的。对那些一时无法解释清楚的可以课后回答，有意义的、可探究的引导学生课后组织探究活动去研究，对学生的错误或是故意刁难的也要用诚恳的、善意的语调指出其不足，同时也要肯定其合理的部分。对那些有创意的要给予热烈的表扬。一句话也就是说要充分实现教学的民主，对学生不要吝啬鼓励和表扬。再则要密切师生的关系，做学生的贴心人。平时要不管自己心情的好坏，都要随时随地乐意地倾听学生各种各样的提问，学生感到有趣的我们也要表示好奇。要从学生角度来看待他们的思维和方法，他们的这些思维和方法对我们来说也许是司空见惯的，但对学生来说就可能是新思维和新方法，甚至是创造性的。对他们的好的见解要表示欣赏，使学生的好奇和我们的好奇形成共振，创造良好的氛围是，使学生迸发出更丰富的想象。

2、提出和发现问题：

培养学生发现问题和提出问题的能力。要培养学生能从日常生活中，身边的自然现象中和所做的实验中发现与物理有关的问题。例如，你时时刻刻都看到有的物体是运动的有的物体是静止的，那么你怎么判断出来的呢？你判断的依据是什么呢？又如你天天走路，脚和地面的摩擦是什么摩擦呢？你又怎么来确定你的判断是否正确呢。在研究平面镜成像的实验中，为什么不用一本书或一张纸让像成在上面呢，隔着玻璃能不能看到像在纸上呢，在玻璃的另一边（即在纸的一边）能不能看到纸上的像呢，这是怎么一回事呢。要深入引导学生去仔细观察，去体会里面的细微的差别，要和其他情景去对比从中发现问题。
3、猜想结论，设计实验或实践方案：
　　当学生在学习中产生了各种各样的疑问以后，可以更据学生已有的认知水平对问题的成因及结论进行猜想。如使杠杆平衡的条件是什么，是杠杆的形状，还是支点到力的作用点的距离的大小，还是作用力的大小。在活动中要引导学生不是对问题胡猜乱想，而是对这个物理现象进行分析和研讨的基础上根据自己的认知情况或直觉提出的看法，也就是说虽不一定正确但也要有一定的科学依据。而且猜想活动要贯穿整个探究的过程，在实验进行中当原来的猜想被否定或又发现新的情况时又必须进行新的猜想。
4、实验探究和调查分析：
　　在实验和实践探究的过程中，我们要求做到老师要时刻关心学生探究的全过程。
　　在实验中如用到新的仪器设备时，要注意在实践中培养学生会自己阅读说明书的习惯和能力，要看得懂说明书所表述的工作条件，操作要求，注意事项。还可以引导他们自己动手利用生活中可以收集到的材料或用收集到的材料制作探究需要的仪器。
　　在实验中必须注意操作安全性。要注意所用仪器安全，防止随意损坏仪器，要注意仪器的测量范围，仪器允许工作的条件，易破，易碎的仪器要谨慎操作。还要注意人身的安全，如使用交流电的时候等。
　　要启发他们通过公共的信息资源收集资料，如图书馆，阅览室，科技馆，广播，电视，互联网等。要尝试着对信息进行评估，对所得到的信息是否具有科学性，对你探究的项目是否具有有用性。要把这些有用的信息及时地用恰当的记录下来（如笔录，复印，录音等）。
　　注意引导他们认真仔细地去观察实验现象，做好数据的收集和实验现象的记录工作。（这一点对于初二的学生特别重要）还要特别注意引导学生不能凭想象就下结论，不能随意记录，要有严格的实事求是的科学态度。要知道事实是检验科学结论的唯一标准，数据失真，实验探究就无法进行下去，实验的结论也就失去了依据。活动也就失败了。还要会正确记录数据，要注意环境条件对数据的影响，要注意观察者自己的疏忽会对数据产生严重的影响，甚至依据这个数据而得出错误的结论。
　　当他们遇到困难的时候，我们要给以热情的鼓励和帮助，和他们一起探讨解决问题的途径和方法。培养他们不怕困难，勇于克服困难，百折不饶的精神和能力。对他们实验中的进展要及时地进行表扬和肯定，对他们的创意要表示惊叹和欣赏，让他们在实验中有一种成就感，进一步激发学生的探究的兴趣和热情。进一步培养学生的的科学的探究精神和态度。在学生的实验活动中，我们教师不要急于求成，代替学生去想，去做或者直接地告诉学生怎么做，怎么下结论。而是要用启发的方法，商量的口吻提出建议，即使是建议也要留有学生思考的余地，让他们去想，去解决，他们往往想出我们意想不到的绝妙的解决问题的方法和措施。

5、总结分析：

实验或实践的操作部分结束后，首先要对观察到的现象和数据进行描述，要尽可能使用物理语言，不要带着对实验结果的预测来影响对实验现象和数据的描述。描述要正确，能定量的要尽可能要定量，能用数学语言（如图表、图线、等）表示的尽可能用数学语言表示。
　　要让学生对实验现象和实验数据进行比较和分析、如比较实验前和实验后现象有什么相同和不同，实验前和实验后实验数据有什么相同和不同，不同点是什么：或者通过实验测得了什么数据。这个不同或数据是在什么条件下获得的，再对所得的发现作进一步分析、归纳和概括就有可能得出科学的结论。人类在分析和归纳的时候，要对学生进行简单的因果推理能力培养，要从实验的过程中分析什么是原因，什么是结果，是那一个条件变化了引起了某个现象或某个数据发生了变化。对数据处理的时候要尝试数据之间是否和、差、乘积、正反比例等函数关系。启发学生自己发现这些数据之间的规律，给学生一个发展创造性思维的空间。
　　记录好实验的过程，据实验的情况和对数据的分析所得的结论实事求是地写好实验报告，养成严谨的科学态度。还可以把现在的结论和原来的猜想或假设比较，是否相似，又能从中得到什么。要让他们品尝成功的喜悦，让他们感知许多物理原理，科学的结论原来我们也可以解决，从而悟出原来学习也可以是这样的。
在实验中几经反复，多次试验才取得成功的则更能体会成功的滋味。可以要求他们总结经验和教训从中体会学到什么新的科学的探究方法，体会到当遇到困难的时候应该怎么办，对今后的探究活动有什么启发，进一步提高探究问题的能力
　　对那些实验没有成功的，要帮助分析其原因，继续再干。或者改变探究的方向继续实验，也可以从反面思考，实验没有成功，从另一方面讲这又能说明了什么问题。
　　总之，对他们实验中每一个合理的想法和做法要给予充分的鼓励和表扬，让他们积累经验，增长知识，为下一个目标而努力。同时还要培养他们在实验中善于捕捉意外的信息，或者从实验中得到意外的结果，从这些可以得到什么新的信息，会产生什么新的问题，又可以有什么新的发现，开展什么新的研究。
　　6、交流合作成果展示：
　　在实验的过程中，指导老师要引导小组成员之间和小组与小组之间积极开展互相交流，相互合作。要勇于发表自己的观点和看法，善于用语言、文字、图表、实物和简单的实验来表达或解释自己的观点和看法。在合作的过程中，要养成尊重他人的习惯，要认真听取他人的意见，仔细分析他人的观点与自己观点不同的地方，当发现自己的观点有错误时，要勇于承认，放弃自己的观点或修改自己的观点。即使别人意见不完全正确，也要分析他的意见有没有合理的部分，尽量吸到自己的方案中来。同时在合作中注意坚持原则，坚持实事求是的科学精神，努力依靠事实和证据，及科学的逻辑或推理来说服他人。在合作的过程中要有合理的分工，既要发挥各人的特长和聪明才智，又要通过交流与合作克服自己的弱点，使自己的弱项得到加强，使每一个成员在活动中知识能增长，能力能加强。
　　实验和实践活动开展一个阶段以后，我们一般采取以班级为单位进行不同小组间的交流，或者以年级为单位进行成果展示。让他们各个小组汇报他们探究的什么问题，描述一下实验探究的过程，描述一下实验中是如何克服一个个的困难，解决一个个问题，最后得到的结论是什么。强调学生要自己对问题的理解，据自己的认知水平出发描述整个过程。使其他同学从他们的探究中得到启发，得到激励，使其他同学从别人过程中获得克服自己的困难信心，取得探究的成果。也可以在描述实验的过程中通过交流互相质疑，发现更多的问题，更引人入胜的问题，开展新的一轮探究。探究还没有成功的小组也可以自己小组遇到的困难提供给大家讨论，寻求其他小组的帮助，克服困难，继续前进。进行成果展示和指导老师的点评，可以让全体同学分享他们的喜悦，让他们获得成就感和荣誉感，进一步提高这些同学探究的兴趣。通过点评和全班或年级交流，还可以知道自己在探究活动时存在那些问题，获得改进的建议，获得从不同的角度看问题的方法。还可以让他们在学习中进一步认识到探究方法的重要，会用探究的方法去发现问题，解决问题。同时也可以激励更多的同学积极投身于探究性实验活动，形成一个探究活动的热潮。
　　四、实践应注意的问题：
　　1、要有明确实验活动的目的：
　　开展探究活动的目的不是重在通过学生的活动让学掌握了多少科学知识，而是重在探究活动的过程中让学生学会会提问题，会着手对问题去进行探究，会进行证据的收集，归纳和分析。让学生在活动中不断地获取科学知识和能力。通过活动让学生领悟科技人员是用什么方法进行科学研究的，打破科学研究的神秘感，认识到原来我们也能进行科学研究
　　2、实验活动小组的组织：
把学生组织起来组成研究小组时，如在课堂上进行的，我们一般按教室里学生就座的座位为准组织小组，这样可以减少因组织小组而对课堂教学的干扰，使课堂教学能有序地进行，也便于课堂教学的组织。如是在综合活动课或课外活动中，可以问题或兴趣为为核心，对这个问题有兴趣的同学组成2—4人的小组，人数一般不宜太多，多了往往会造成一部分人无所事事，甚至反而干扰活动的进行。（如对问题感兴趣的同学较多，可以组织几个小组同时探究。）有时我们老师也可以对小组进行适当的调整，对那些思维不活跃，还没有“问题”的学生插入其他小组中去，带动这些学生共同投入探究活动中去。也可以提供一些“问题”让他们选择探究的课题。总之要让尽可能多的学生参与到探究活动中去，尽可能让班级里的学生人人都成为探究活动小组的成员。
　　3、教师在活动中的引导：
　　探究性实验活动中，教师引导的好坏是活动成败的关键。首先我们要做到善于发现学生创造性思维的火花，及时的给以培育不要因学生问题太简单而不给予支持，也不要因学生的问题太简单、太浅显而不给与支持。同样对那好高骛远或因知识和能力的还不能解决的问题要给以适当的疏导，使学生不因问题过难或过复杂而失去探究活动中的乐趣。其次不要忘记我们在活动中不是活动的主体，从思维的形成，探究方案的落实，实验活动进程及最后结论的形成都主要应有学生来完成。我们在这儿是起着引导者、促进者、参与者和评价者的的作用。但在整个活动的过程中又必须时时刻刻注意和关心学生活动的情况，在最需要的时候给予帮助，信心动摇的时候给予支持、促进，有时我们也可以成为他们中平等的一员，共同研讨，让他们树立信心，克服困难把实验进行到底。

4、重在鼓励：

活动能否持续开展下去，保持学生的兴趣是成败的关键。学生的兴趣一是来源于活动的本身，二是来源于外界的评价。对任何一个活动，只要能开展起来，总能从中找到成功的有用的地方，抓住这些优点给予表扬和鼓励是重要的手段。对那些有创意的思维和活动则可以以班级或学校的名义，给以适当的奖励，使那些先知先觉者向更高的层次跃进；也给后进者树立了榜样，促进他们比学赶超。

五、活动开展后获得的效果：

活动开展以来，学生所提的问题不局限于课本，不局限于初中物理知识，对我们教师提出了许多新的问题和新的要求，逼着我们教师去不断的扩大自己的知识面，不断地要去改变自己教学和辅导的手段及方法，来适应新的情况。活动中培养了我们教师要去善于倾听学生的心声，要善于激发学生质疑和善于鼓励学生把知己的思想付诸实践，去探究，去实验，活动的过程中要善于组织和引导学生把活动进行下去等能力。活动消除了师生的对立的情绪，联络师生关系，密切了师生的感情。调动学生学习物理的积极性 ,提升不同层次学生的创造兴趣。取得了一定的开展探究活动的经验，为新课程的教学做了有益的准备。