对初中物理科学探究实验教学的认识
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作者: 钟先知
1.初中物理探究性实验的重要性
物理学的发展表明：人类的物理知识来源于生产和对自然的观察，特别是来源于物理实验。同时观察和实验又是检验物理知识真理性的标准。中学生学习物理知识的过程，跟人类探索物理知识的过程有许多相似之处。因此，在进行物理教学时，必须十分重视探究实验的教学在学习物理过程中重要作用：它是使学生对所研究的物理问题获得必要的感性认识的基本途径，通过它能使学生深刻理解物理概念和规律是在怎样的基础上建立起来的，从而有助于形成正确的物理概念和加深对物理规律的认识，增强他们解决问题的能力和掌握一定的实验技能和动手能力。
2.初中物理探究性实验的特点
初中物理探究性实验教学是在教师指导下，让学生运用一定的科学思维程序去探索知识的过程。这种思维程序由如下各个要素组成：提出问题―猜想与假设―制定计划与设计实验―进行实验与收集证据―分析论证―评估―交流与合作。实验探究活动不仅让学生知道知识的内容，还知道形成知识的过程，让学生像科学家进行科学研究一样在探究过程中发现科学概念、科学规律，使学生体验探究过程的曲折和乐趣，学习科学方法，发展科学探究所需能力，并增进对科学探究理解，使学生从单一被动学习转变为自主探究和合作的学习。学生的这种探究与科学家的探索当然不同，它是在教师指导下进行的；探索的内容是已被人们所证实的，探索的时间是有限制的，探索的途径是条捷径。
3.初中物理探究实验的选择
一般说来，以下几个方面的内容比较适合进行探究性实验教学：
（1）用“控制变量法”来研究物理量之间关系的内容。如控制长度、横截面积相同的条件，研究电阻与材料的关系；控制材料、长度相同的条件，研究电阻与横截面积的关系；控制材料、横截面积相同的条件，研究电阻与长度的关系。最后总结归纳出决定电阻大小的因素。
（2）通过观察、分析较容易直接找出规律的内容。如“研究凸透镜成像规律”，“研究液体的压强”，“探究杠杆平衡条件”，探究定滑轮、动滑轮等。
（3）使学生正确建立概念。如，密度概念的教学：让学生用天平称量体积相同的木块、铝块、铁块的质量，使学生认识到“体积相同的不同物质质量不同”，然后探究“同种物质的质量和体积的关系”。再分别计算每种物质的质量与体积的比值，并比较各自质量跟体积的比值，可使学生“发现”同种物质的质量与体积的比值是一定的，不同物质的质量与体积的比值不同，这反映了物质的一种特性――密度。
4.初中物理探究性实验的进行
（1）提出问题。在探索性实验教学中，常常利用新旧知识间的联系提出需要探究的问题。如在探究杠杆平衡条件前，教师联系前面引出的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂的概念，结合撬石头的实例，提出“用撬棒把大石头撬起，怎样撬才能更省力？”通过学生回答和教师指导得到动力、阻力、动力臂、阻力臂之间有某种关系。然后请学生们自己做实验探究规律。这样做可使学生明确探究的问题，又可激发学生的兴趣，集中他们的注意力，使探究实验有良好的开端。
（2）猜想与假设。通过集体思考、相互讨论等方式去猜测问题可能的原因和答案。该环节是使学生思维发散最为活跃的阶段。而初中学生进行探索大多是在课内完成，这就决定了初中物理探究实验目标应相对集中。教师要适时恰当地控制学生发散的思维，充分利用各种方式突出探究的主题和目的。要防止无目标地进行探究，以免浪费宝贵的课堂教学时间。如：在探究摩擦力的大小与什么因素有关时，教师可创设如下问题情境，让学生做两个小实验：“请你们用手轻压桌面，手在桌面上滑动，然后用力重压桌面再做一次，体会两次感觉有什么不同。”“保持压力相同，使手分别在桌面上和桌面背面（较粗糙）滑动，体会两次感觉不什么不同。”学生就会猜想出：摩擦力的大小可能与压力和接触面的粗糙程度有关。在培养学生的科学猜想能力时，先要鼓励学生大胆地说出他们的猜想，即使学生提出的某些猜想显得很幼稚，也要挖掘其合理的因素予以鼓励。
（3）制定计划与设计实验。本环节目的是为了检验猜想与假设的正确与否制定方案，所制定的方案应包括探究实验所用的方法及所用的实验器材。如在探究“电流跟电压、电阻关系”时，所用的探究方法是控制变量法。应控制电压、电阻两个量中的一个，研究电流跟另一个量的关系，教师可以问学生：“如果我们先控制电阻不变研究导体两端的电压变化时，导体中的电流跟电压的关系，需要哪些器材？这些器材应怎样连入电路？请同学们画出实验的电路图。”
（4）进行实验与收集证据。初中物理探究实验大多数是通过实验去收集证据，为最终得出探究的结论找到事实、实例与证据。实验操作时，一般要求测出三组或三个以上数据或情况，以便从中看出隐含的关系或规律。要尽可能让学生自己独立进行实验，教师巡视于各组之间，如发现个别学生有困难，在操作上或对仪器的使用上有错误，应及时作适当指导，使学生在实验过程中能正确进行测量，以减小误差，防止不应有的事故。
（5）分析与论证。对所收集的证据进行归纳与分析，从而得出某些规律，找到某种关系。分析与论证的方法一般有：运用归纳得出结论、运用推理的方法得出结论、运用比较法得出结论。
（6）评估。对探究过程进行反思：实验设计有没有不合理的地方，操作过程有无失误、误差，测量结果是否可信。
（7）交流与合作。各实验小组将探究的过程和结论告诉同学和教师，互相取长补短，完善探究方案，并对结论的实际意义进行探讨。
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