探究實驗的重要性

1、物理課堂中探究實驗的重要性物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,實驗教學(xué)是基礎(chǔ)知識教學(xué)必不可缺少的環(huán)節(jié)之一,它不僅有助學(xué)生形成正確的概念,加深對規(guī)律的理解,增強分析、解決問題的能力,而且能直接培養(yǎng)學(xué)生用實驗驗證和探索規(guī)律的能力。關(guān)鍵是物理課堂中的探究實驗是學(xué)生主動獲取物理科學(xué)知識、體驗科學(xué)過程、領(lǐng)悟科學(xué)方法的重要學(xué)習(xí)活動,其作用主要是能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)方式實現(xiàn)從被動接受(驗證公式、規(guī)律,使學(xué)生信服)到主動獲取知識(建立概念、規(guī)律,主動建構(gòu))的轉(zhuǎn)化,而要達(dá)到這一目的很大程度上取決于實驗的科學(xué)探究質(zhì)量和教師的教學(xué)效率。在我們的教學(xué)實踐中,不難發(fā)現(xiàn)存在不少的低效、無效甚至負(fù)效的探究實驗。那么，在課堂中該如何通

2、過探究實驗或做實驗讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣或獲得動力？物理實驗是既是科學(xué)家科學(xué)研究過程的濃縮和再現(xiàn),也是學(xué)生重演科學(xué)發(fā)展歷程體驗科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程的重要手段,更是學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的有效途徑。早在20世紀(jì)初美國教育心理學(xué)家杜威就提出:“教學(xué)法的要素和思維的要素是相同的。這些要素是:第一,學(xué)生要有一個真實的經(jīng)驗情境要有一個對活動本身感興趣的連續(xù)的活動;第二,在這個情境內(nèi)部產(chǎn)生一個真實的問題,作為思維的刺激物;第三,他占有知識資料,從事必要的觀察,對付這個問題;第四,他必須有條不紊地展開他所想提出的解決問題的方法;第五,他要有機(jī)會和需要通過應(yīng)用檢驗他的觀念,使這些觀念意義明確,并且讓他自己發(fā)現(xiàn)它們是否有效。”不

3、難發(fā)現(xiàn)，在課堂中有些探究實驗的取材來自于我們身邊的隨處可見的物體，通過這種方式不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更重要的是讓學(xué)生真正的體會到“從生活走向物理，從物理走向生活。”讓學(xué)生通過自制教具通過思考分析解決問題。根據(jù)以上理論對物理課堂實驗的探究質(zhì)量的評價體系的若干維度的構(gòu)建做了初步的思考:情境的營造和設(shè)計;問題的產(chǎn)生和形成;方案的提出和完善;操作的有效性和科學(xué)性;數(shù)據(jù)的記錄和處理;實驗的總結(jié)和改進(jìn)。1.情境的營造和設(shè)計教育心理學(xué)認(rèn)為,學(xué)習(xí)應(yīng)該發(fā)生(或被置于)在真實場景。強調(diào)通過擬真的問題情境創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生理解和掌握知識及技能的“實習(xí)場”,以避除以往從學(xué)校獲得的往往是無法遷移和應(yīng)用的“呆滯”知識的弊

4、病。(1)新奇性。通過一些“新”“趣”“奇”“巧”的小故事、小實驗、圖片、視頻等等,達(dá)到“意想不到”的效果。例如：在影響壓力作用效果的實驗中，課本中用得實驗是壓強桌對于這個實驗有些底子薄的后進(jìn)生通過觀察并沒有理解實驗的意圖，為了讓學(xué)生更容易理解兩個影響因素以及真正通過實驗解決問題我通常所采用的是同學(xué)們身邊的筆或者準(zhǔn)備幾個氣球，讓同學(xué)們通過切身體會鉛筆的不同部位與手指接觸時，手的感覺來了解影響因素。通過觀察氣球的形變來了解這兩個因素。這種教學(xué)不管是對于老師還是學(xué)生都比較輕松。由此興趣和欲望被激發(fā),探究動力也就被提起。(2)真實性。實際的教學(xué)中,我們有時是把物理實驗搞成了純科學(xué)內(nèi)容的抽象講解或探究

5、,遠(yuǎn)離了學(xué)生的生活實際,不能激起強烈的情緒和探究欲望。我們要利用課堂實驗注意情境的創(chuàng)設(shè)和背景的有效鋪墊,縮短教材和學(xué)生之間的距離,從學(xué)生感興趣甚至有爭議的內(nèi)容出發(fā)。使學(xué)生對教材由“近”感到“真”,由“真”感到“親”,從而可親、可近、可信。(3)實效性。課堂實驗要起到動機(jī)激發(fā)并滿足學(xué)生需要的水平層次。2.問題的產(chǎn)生和形成探究源于困惑。美國心理學(xué)家斯滕伯格將發(fā)現(xiàn)問題的能力作為創(chuàng)造性智力的根本,認(rèn)為它是成功智力中的關(guān)鍵要素。(1)自主性。問題或任務(wù)大多是由教師指定的,但最好是由教師和學(xué)生共同選定或?qū)W生自主確定。(2)生成性。在探究學(xué)習(xí)過程中,新的問題和困惑也會不時出現(xiàn)。問題除了事先預(yù)定的外,還有的是

6、在研究過程中即時產(chǎn)生的,因為問題的目標(biāo)、初始條件或可能的轉(zhuǎn)換往往是不確定的。(3)階梯性。實際上是對探究任務(wù)的明確,也是對相關(guān)任務(wù)的分解,問題的難易、主次、先后等等的思考能夠?qū)嵤┓桨傅奶岢鲇休^強的基礎(chǔ)和充足的準(zhǔn)備。(4)有效性。對所有問題的梳理和篩選,真問題、有效問題的形成(剔除無用信息或從中梳理出有效因素)。3.方案的提出和完善所謂實驗方案,其實就是通過抓本質(zhì)屬性和典型特征,體現(xiàn)設(shè)計思想、實驗手段和顯示方法,來建立恰當(dāng)?shù)膶嶒災(zāi)Ｐ?。提出實驗方案并使之完?是實驗教學(xué)中最能培養(yǎng)想象力和探究能力的環(huán)節(jié)之一。(1)方案提出過程中的自主性、合作性。實驗教學(xué)的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力,所以在實

7、驗方案提出的過程中要盡可能地發(fā)揮學(xué)生自主、合作的意識,而不是包辦代替。 (2)方案的多向性。方案的提出不僅是學(xué)生自主提出,更要是多維的、發(fā)散的,要引導(dǎo)學(xué)生排除思維的單一性和思維定勢的影響,善于找出實驗中需要解決的重點、難點和所能解決的問題,嘗試各種可能的思維方法和解決的過程。(3)方案的優(yōu)選性。對所有的實驗方案要有全面的認(rèn)識,引導(dǎo)學(xué)生對其優(yōu)劣進(jìn)行比較并使之完善。優(yōu)選的過程其實也是理性思維上升的過程,是對方案的修正和完善的過程。在這一過程中,要考慮是否服從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)要求,儀器裝置是否易于搭配或制作?，F(xiàn)象是否清晰、明了,尤其是要考慮學(xué)生的認(rèn)知心理的可接受程度、建構(gòu)水平的同化順應(yīng)的適應(yīng)度。4.操

8、作的有效性和科學(xué)性(1)器材應(yīng)該能夠滿足多樣化選擇性的需求,而不是由教師事前已經(jīng)安排好了的菜單式的提供。學(xué)生自主學(xué)習(xí)和小組合作后制定了實驗方案,教師要盡可能提供他們所需要的實驗器材滿足其探究的需求。在器材的選擇中,要引導(dǎo)學(xué)生不要一味追求所謂的高檔儀器(那種全自動、傻瓜式的器材只要讀讀數(shù)據(jù)就行,使學(xué)生偏離了基本的實驗技能的訓(xùn)練,相當(dāng)有害。)我們可以用生活中的日常用品甚至包括兒童玩具等來做科學(xué)實驗,達(dá)到簡單、明了、直觀的效果。麥克斯韋也說過,“一項演示實驗使用的材料越簡單,學(xué)生就越熟悉,就越想徹底地獲得所驗證的結(jié)果,這種實驗的教育價值往往與儀器復(fù)雜程度成反比”。(2)操作步驟的合理性、科學(xué)性要求。

9、無論是技巧性實驗還是一般性實驗,操作在很大程度上影響著實驗的結(jié)果。實驗操作時實驗實施的過程,每一步都要能說出其道理,了解其作用以及所產(chǎn)生的后果。操作程序的環(huán)環(huán)相扣、規(guī)范和科學(xué),會有助于相關(guān)概念、規(guī)律自然地得出。 (3)實驗操作步驟的逐步完善中對實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng),諸如儀器的性能和作用、器材的裝配和要領(lǐng)、操作的規(guī)范和熟練、如何簡化、方便地操作、如何把隱性現(xiàn)象呈現(xiàn)出來等等。在研究自感的。5.數(shù)據(jù)的記錄和處理(1)數(shù)據(jù)記錄表格的設(shè)計要讓學(xué)生自己完成,應(yīng)該體現(xiàn)實驗設(shè)計的思想,要引導(dǎo)關(guān)注實驗?zāi)繕?biāo)、研究的對象、收集數(shù)據(jù)的時段、有關(guān)現(xiàn)象的特征以及可能相關(guān)的物理量等。在記錄實驗數(shù)據(jù)的同時還要注意把有些非量化的數(shù)據(jù)

10、(諸如現(xiàn)象)也要記錄下來。(2)記錄的忠實性、原始性、重復(fù)性。數(shù)據(jù)記錄要及時、完整,注意有效數(shù)字和單位的要求。對于看似不合理數(shù)據(jù),可以通過實驗來補測,但不要輕易放棄這些數(shù)據(jù)(要好好分析其原因,有時需要修正實驗步驟,有時也蘊含著新的現(xiàn)象或規(guī)律值得探究),切不可修改數(shù)據(jù)或編造數(shù)據(jù)以達(dá)到所謂的“準(zhǔn)確結(jié)果”。(3)數(shù)據(jù)處理手段科學(xué)、合理。要引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)要進(jìn)行理性分析,對相關(guān)物理量的關(guān)系要做出猜想,嘗試建立起相關(guān)的模型和關(guān)系,并進(jìn)一步來驗證。一是可以通過計算法來處理,二是可以通過圖像法來處理數(shù)據(jù),圖像法處理數(shù)據(jù)很直觀,也是常用手段,但往往不太為學(xué)生所熟知,教師可以做出示范。6.實驗的總結(jié)和改進(jìn)(1

11、)實驗?zāi)繕?biāo)實現(xiàn)的達(dá)成度。對整個實驗進(jìn)行評估,預(yù)期探究的目標(biāo)的達(dá)成度如何?學(xué)生的主動性學(xué)習(xí)如何?不僅僅是看是否得出了“預(yù)期的數(shù)據(jù)和結(jié)果”。(2)亮點和創(chuàng)新。實驗所體現(xiàn)的原理方法、儀器裝置、步驟流程、數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)有些什么創(chuàng)新和突破,教師如何利用差異性結(jié)果引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知,激發(fā)學(xué)生探究的欲望。(3)體現(xiàn)的思想和方法。要引導(dǎo)學(xué)生反思實驗所體現(xiàn)的物理思想方法都有哪些(比如常用到的控制變量法、參比對照的方法等等),物理思想方法是比知識和技能更為重要的東西,是物理教育的核心。(4)不足和改進(jìn)。引導(dǎo)學(xué)生從原理、器材、步驟、處理來分析實驗的不足(包括是否給學(xué)生留下足夠的時間和空間等),盡可能提出改進(jìn)的方法和措施。(5)延伸性問題的產(chǎn)生。可以通過實驗進(jìn)一步拓展研究的問題,比如相關(guān)聯(lián)或可牽連的問題的聯(lián)想、可以作為一個類別來處理的問題的實驗方法的遷移等,例如理解了卡文迪許扭秤實驗的精妙,從而對庫侖定律扭秤實驗方法的遷移。實驗中,我們就是引導(dǎo)學(xué)生不斷在實驗的“失敗”(預(yù)想結(jié)論的得不出)中完善操作和設(shè)計,在探究的層次推進(jìn)中培養(yǎng)實驗的能力。 通過以上闡述讓我們了解到探究試驗在課堂中的重要性，在很大程度上探究實驗也剔除了常規(guī)實驗課堂的弊端，讓學(xué)生們有了獨立思考的空間，懂得了合作，不再