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高中物理教学中应用探究性实验的实践与思考

王文涛

【摘 要】本文简单介绍了探究性实验与验证性实验的区别,指出了在教学中如何设计探究性实验,以及在实践中的体会。

【关键词】探究;实验;实践

探索未知是人类的本性,综观有史以来重要的发现都是由于人类对未知世界的不断探索而得到的。

一、验证性实验同探究性实验的不同之处

1.设计理念不同

验证性实验强调演示和证明科学内容的活动,知识和过程分离,与背景无关,只注重知识的结果,如事实、概念、理论,而不是获得知识的过程。验证性实验强调实验操作和观察等个别智力技能,强调如何快速高效地获得知识。

探究性实验教学在观念上认为实验学习同样也是一种探究过程。将学习置于探究的背景下,探究性实验是科学探究的简化再现。这种观念将探究性实验看成“这是一个问题”,“什么样的实验能回答这个问题”,“如何实施这个实验”,强调在探究过程中获得理解,知识和过程相统一。

2.实验目的不同

验证性实验是为了培养学生的实验操作、数据处理和计算技能,学生们检验一个已知的结果是正确的。探究性实验是通过实验来研究一个感兴趣的问题,激发学生的好奇心,培养科学探究能力。

3.实验模式不同

验证性实验通常采用“告知——验证——应用”的教学模式,学生们用实验来验证已学过的原理、概念或性质,实验只是起到巩固知识、加强学习效果的作用。

探究性实验按学生主体活动程度可分为教师引导探究和开放式探究两种模式。无论哪种模式均强调学生学习过程中主动的探索和创造,学生以一种近似科学家如何实验的方式学习,不再强调获得正确的结论为唯一目标,而是强调研究过程和对结论的解释。

4.科学情感和态度的培养效果不同

验证性实验是一个传递接受或者是刺激反应的过程,学生往往处于被动的接收地位;探究性实验开始于一个有刺激性的问题、引起关注的现象等,探究的过程受一个为了理解观察的事实或解决一个问题时的好奇心所驱动。由于探索结果是未知的,学生们的兴趣和积极性都会增强。

5.教师的作用不同

验证性实验教学中,教师作为一个主宰者、评论者;在探究性实验教学中,教师作为一个咨询者、服务者和提问者,教师在讨论和辩论时往往有意持不同意见,以引导和促进学生去创造发现。教师在探究性实验教学中会遇到更多的挑战,对教师的要求更高。

二、设计探究性实验的注意点

1.探究性实验的问题设计目的要明确,实验现象要明显,有一定的趣味性。

学生的学习的动力很大程度上来自于兴趣,一个好的实验引起学生的兴趣,让学生在实验中观察、思考,从而得到结论。

2.探究性实验的探究实验问题设计要有思考价值,要注意科学方法和思维方式的训练。

一个完整的科学探究过程包括发现问题、提出假说、设计实验并实施、分析现象和数据得出结论、运用结论解释问题等环节。而学生的探究活动往往是一个探究过程的部分或片段。探究问题的设计要结合具体的实验内容,从实验的现象出发引导学生最终得到实验的原理和结论,又不仅限于实验,在实验的内容上进行拓宽、延伸。在探究问题的设计中还要注意科学方法和思维方式的训练,如运用对比、猜想等方法。

3.实验要与实践联系紧密

在科学研究中,任何实验都是从实践中来,到实践中去。所以在设计实验时,必须把培养学生实验与实践相结合作为指导思想,也是同时培养学生从实际的例子建立物理模型的能力。

三、探究性实验的实施方式

探究性实验在实施过程中可采取多种方式来实施,由于一般准备的探究性实验的仪器数目不多,不可能全数配备,所以可以采用如下的操作步骤:

1.建立兴趣小组,培养“小研究员”

一般每个班级的人数较多,如果一起到实验室中进行实验,一名老师不可能顾及到所有的学生,最后顾此失彼。可以将学生分为若干实验小组,在实验前通过预先的学习研究培养出一两名小研究员。在实验中小研究员与其他学生观察实验中的现象,讨论实验中的问题。这样小研究员就起到了“以点带面”的作用,教师就可将主要精力放在引导学生探究实验上。

2.观察实验,提出疑问

在探究实验中,学生必然有很多的疑问和问题,把这些问题和疑问都记录在学生的实验记录本上,对于有思考价值的问题将其补充到试验问题中。对学生提出的简单问题,有小研究员与其他学生共同讨论解决,其他的问题由学生纪录,并由小研究员分配给学生分工进行研究。

4.讨论问题,查找资料

对于一些有难度的问题,让学生分工通过多种方式来寻找其解释。这时教师作为研究的指导者也可参与其中,主要是指导学生如何寻找,怎样收集有用的资料,并不是直接告诉学生结果。

5.解释疑问,重新提出新的问题

将学生所获得的资料进行收集整理,在此基础上进行归纳总结,从而解释实验中提出的问题。针对实验,学生还要在实验基础上提出新的问题。如在一次研究辉光球的实验中,有一个将日光灯管接触球壁可以发光的现象,有的学生观察仔细,他发现日光灯管还没有接触到球壁就已经有辉光了。从而提出了一个问题:这时日光灯管的能量从何而来?这时学生就会主动地去探究其中的原因。

6.提出新的实验设想,设计实验验证设想

对于新的问题学生可提出自己的设想,并设计相应的实验来验证自己的设想。比如上述的疑问,学生提出可能是电磁波来传递能量的,他想可以利用无线电接收装置来检验自己的想法。学生有了自己的实验设想,就可以鼓励学生利用现有的仪器来设计完整的实验方案验证自己的想法。无论实验成功失败都是他们自己动手获得的知识。

人民教育学家陶行知先生曾说过:“要创造,非你在用脑的时候,同时用手去实验;用手的时候非用脑去想不可。”探究性实验正是这种需要思考、培养创造能力的实验形式。充分利用探究性实验的优势,开展探究性实验学习可以让学生体验到成就感,激发学生强烈的求知欲;可以培养学生创新思维及多学科知识的综合运用能力。

(作者单位:江苏省镇江第一中学)

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