在实验教学中培养学生的探究能力.doc

在实验教学中培养学生的探究能力宋绪林 湖北省保康县职业技术学校，湖北 襄樊 441600 摘要：新课标指出高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、勤于思考、勇于实验、乐于探究。中学物理实验是学生自主学习、科学探究的重要载体。通过实验教学，使学生学习物理知识与技能，领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，体验探索自然规律的艰辛与喜悦，有利于培养学生实事求是的科学素养和探究能力、敢于探索的创新精神和主体性的发挥。关键词：物理教学 实验探究一、实验探究的思路和框架1.1 基本思路敢于提问、善于提问是培养创新能力的重要前提。爱因斯坦曾说过：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要”。只有提出了问题，探究才有了方向和目标。因此，努力培养学生的提问能力对于培养学生的探究能力非常关键。实验探究，就是让学生利用实验去探索，去研究。实验的整个过程都是由学生去设计，去操作，去分析，去归纳，从而得出科学规律。体现以学生为主体，以教师为主导，倡导“以人的发展为本”，着力培养学生实验探究能力、分析问题和解决问题的能力以及创新能力。1.2 整体框架实验探究，让学生根据已有的背景知识和可靠的物理事实，通过推理和想像来提出问题，并形成假设或提出某种猜测，设计实验探究方案，选择仪器来搜集证据，并通过分析数据来验证假设或修正假设，最后形成实验探究结果。学生自觉地参与实验活动，确定实验目标，制定实验方案，选择实验方法，监控实验过程，评价实验结果，完成实验任务。二、实验探究的方法和步骤2.1 提出问题“学始于思，思始于疑”。任何教学内容都可以用问题呈现出来。一方面教师在教学中应有意识地创设问题情境，启发学生的探究欲望。另一方面要鼓励学生鼓励学生大胆质疑，勇于向传统的、权威性的方法、结论挑战。设疑应注意以下几点：要有目的地设疑，通过设疑探究应该解决什么问题，教师都必须心中有数，不可随心所欲。要力求科学、严密，有利于引导学生进行正确的思维活动，要特别避免提出模棱两可、似是而非、易于导致发生误解的问题。要使学生通过努力可以解决，也就是要将问题提在学生的知识和智力的“最近发展区”以内。2.2 设计方案（1）大胆猜想和假设牛顿说过，“没有大胆的猜想和假设，就做不出伟大的发现”。因此，首先要启发学生思维，针对提出的问题，全面搜索有哪些可能出现的结论，而教师要积极引导，旁敲侧击，引领学生的思路向正确的方向发展。（2）确定原理和方法实验的方法很多，如直接比较法 、等效替代法 、控制变量法 、累积法 、模拟法 、留迹法 、转换法 、外推法 、放大法 、理想化法等。不同的实验，在不同的条件下，采用的方法一般不同，在探究性实验中一般以控制变量法为主，兼用其它方法。在教学过程中要鼓励学生敢于创新，结合实际情况，在对提出的问题进行大胆猜想和假设的基础上确定实验原理，选用合适的方法。一个实验可能会有多个实验原理，实验原理不同，实验方法和步骤可能不一样。因此，实验原理的选择很关键。在实际教学中，可采用分组讨论的方式，让学生充分发表自己的意见，集思广益，多渠道完成实验，实验结束后进行交流，提出不同实验方法的利弊，有利于开拓思路，培养学生的发散思维能力。（3）撰写实验报告初稿确定实验原理和方法后就对实验的步骤有了一个大体的棱角，为了确保实验的成功一般应写出实验报告初稿。这种实验报告初稿一般包括实验目的、实验原理、实验器材、实验方法、实验步骤、数据记录表、分析与思考、实验结论等项目。学写实验报告是培养学生科学态度、习惯，学会科学表达的重要环节，也是实验活动的必要形式。我们不赞成那种“填充式”的实验报告，主张学生自己撰写实验报告，设计数据表格。这种初稿是整个实验过程预设的方案与项目，完整的实验报告，等实验完成后才能成形。2.3 实验探究对设计的实验方案是否正确可行需要通过实验验证。我们要求学生用严谨、科学的态度去实验，要善于发现问题、解决问题。让预先设计的实验方案在实际的操作过程中不断地得到修正和完善。因此，实验操作过程并不是简单的按步骤操作，而是运用已有的知识和技能对设计的实验方案进行验证、发展和创新，直至得出科学的实验结论。这就需要学生应具备一定的实验操作能力、观察能力、分析判断能力、科学态度与科学精神等。通过实验要使学生的各种能力逐步得到培养和提高。（1）培养学生的实验操作能力培养学生使用基本仪器的能力掌握基本仪器的使用，是做好物理实验的基础。物理大纲要求“学会正确使用仪器进行观察、测量和读数。”要让学生了解实验仪器的构造、原理、用途，掌握仪器的量程、使用方法和使用规则，以达到熟练地、正确地读数。在介绍基本仪器使用方法时，应抓住各种基本测量仪器的共性来加以指导。培养学生正确调整和安装仪器的技能。实验操作，首先是安装、调整好仪器或正确连接电路。如：力学实验中的支架滑轮的安装，牵引线的走向，斜面的架设等，有时要对一些仪器做机械或电气调整，确认准确无误后开始实验。必要时教师应做示范。培养学生具有判断、处理实验故障的能力。所有的实验不可能一帆风顺，时常会出现这样或那样的故障，特别是有关电路的实验，更容易出现故障。有些学生总在出现问题时不加思索地举手发问，遇到这种情形可不立即给他分析，而要激发、引导学生的思维，让他们运用所学的知识判断实验中出现的故障或问题。例如在测定小灯泡功率的实验中就有小灯泡不会亮，电流表、电压表不会转或读数太小等很多问题，要让学生检查所接的电路会不会接触不良，会不会短路，电流表、电压表有没有接错，引导学生排除故障，这样既可以令学生加深印象，又能增强学生解决实际问题的能力。培养学生正确记录实验数据的能力。这是实验能否成功的关键。要培养学生这方面的技能，要求学生集中精力，有条不紊地操作和读取测量数据。有的实验则要求测量或操作时动作迅速，把握时机，如：温度测量、电学测量等，要按适当的先后顺序将需要测定的各物理量一一测出，及时读数，随时记录。（2）培养学生的实验观察能力要掌握基本的观察方法。一般地说来，对某一现象的观察，应首先从整体来观察，先获得一个整体的轮廓印象，然后再从各个方面和各部分细节进行细致的观察，运用分析方法找出现象的每个局部的特征，进而再注意各方面、各局部的联系，最后获得一个较全面、较深刻的认识。要特别留神在事物发展过程中稍纵即逝的现象，偶然出现的现象，以及由量变到质变的关节显示出来的现象。前人在科研过程中，有一些规律是通过有意识地研究才发现的，有一些规律是通过对在研究中观察到的“异常”现象的再研究得出的。要培养学生善于发现“异常”的习惯，不要放过那些晃眼而过和不经人注目的“异常”现象。把观察和思维紧密结合起来。观察现象和思维分析是不能截然分开的，观察是正确思维的基础，而深入地观察需要思维的指导。因此，培养观察能力应注意把观察和思维紧密结合起来。“冰冻三尺，非一日之寒”，观察能力的培养非短时间就能奏效，它贯穿于物理实验教学的全过程，需要我们从教学思想、教学理念上不断实践、探索、创新，才能取得成效。（3）培养学生的科学态度与科学精神科学态度就是面对实际问题时能遵循事物本身的规律，坚持实事求是的准则。在物理实验教学中，首先要培养学生的科学态度。例如，在实验中要尊重实验事实，不拼凑实验数据，对于实验中出现的偏差，第一要承认；第二要虚心找原因；第三要提出改善实验的措施。科学精神，就是科学家在科学研究中表现出的稳固的、积极的心理特征。科学精神主要有质疑、勇于探索、合作、创新等方面内容，而创新精神是科学精神的精髓。科学精神是科学研究的推进器与动力。在实验教学中，鼓励学生大胆地猜想和独立地思考，并通过实验否定错误的假设或修正不完善的猜想，通过探究让学生在做中学，在探究中主动获取知识，在探究中培养科学的探究能力和敢于创新的探索精神。教师要创设条件，让学生充分地动脑、动手、动口，激发学生的创造性思维。这对学生科学探索精神的培养起着潜移默化的作用。（4）培养学生分析处理实验现象和数据的能力实验后，应进行数据处理、运算，对实验现象进行分析并得出结论。在整理数据时，如发现有不合理的数据，应对该数据补测。要引导学生对实验结果进行适当分析讨论，如：实验数据说明什么？与理论计算有何偏差，为什么？如何减小误差？实验过程的设计是否合理科学，有何改进方案？实验结果的物理意义是什么？实验结论与猜想与假设是否相符等。对一些成绩优良的学生，还可让他们设计用不同的方法达到相同目的。对实验能力强的学生，许多深一层次的问题都可以在这里分析研究，从而加强对学生思维能力的培养，有效地巩固知识，使实验技能更加熟练。通过学生对实验信息进行收集，运用简单归纳原理的方法对数据进行分析并得出结论，这是是实验研究的必要环节，也是培养学生具有独立的分析、总结能力和处理实际问题能力的重要环节。（5）完成实验报告实验结束后明确要求学生对实验进行全面总结，包括实验目的与原理、实验仪器选用与步骤、数据测量与处理过程、实验结果与问题讨论，以及实验条件与干扰因素等写出完整的实验报告。实验报告应力求准确可靠、完整简明、表达规范、有创意。2.4 发展创新培养学生的创新思维能力，要敢于怀疑和改进课本上的实验。这就要求我们在教学中不要把书本上的实验奉若神明，要以挑剔的眼光重新审视我们书本上的实验，在弄懂课本的基础上大胆创新。我们要鼓励学生多找课本实验的毛病，多改进课本上的实验，利用不同的方法处理实验数据，使学生知道，只要我们把握好实验的可操作性和科学性，又能减小实验误差，这样的实验就是好实验，就是权威性的实验。使学生从被动地接受变为主动地探索创新，这样既提高了学生参与学习与研究的热情，又能迅速提高学生的实验设计水平与对知识的理解程度，其独立性和创造力就被大大地激发出来了。学生发展的重要基础是他们的经历和经验。“从生活走向物理，从物理走向社会”，是新课程的基本理念。在物理实验教学过程中，让学生关心生活、关心社会，渗透“科学.技术.社会”(STS)的教育，善于对周围的现象进行分析和思考，并提出疑问，学会从发展的角度去考虑周围的世界，并通过这种学习方式感受生活、感受自然，促进学生对科学的关注、好奇和兴趣，鼓励他们去探索生活与大自然中的奥秘。三、实验探究能力的考查与评价实验探究能力的考查与评价应注重以下几个方面：1. 实验中是否引发学生产生问题，鼓励学生想像和猜测；2. 实验是否有足够的信息量；3. 实验是否有合作与交流的时间与空间；4. 实验是否渗透物理科学方法，科学态度、科学精神。5. 实验是否注意技能规范与思维创新的融合；6. 实验中是否让学生通过自己的实践感知，体验物理客观世界；实践表明，在实验教学中运用合作探究性学习，能让学生在整个实验过程中熟悉研究过