科学实验探究在物理教学设计中的应用

黄美荣

摘要：本文阐述了科学实验探究的涵义、包含的要素以及科学实验探究中各要素在物理教学设计中的具体实施，希望能给我们的物理教学带来帮助。

关键词：科学实验探究；物理教学设计；应用

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2017）06-0096

我国的教育课程经历了一次又一次的改革，在本次基础教育改革中，加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系，关注学生的学习兴趣和经验；改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生收集和处理信息的能力，获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作能力等，注重从自然与生活现象中引入物理问题，通过探究寻找物理规律，然后将其运用于生活、生产实践；注重让学生体验科学探究的过程，学习科学探究的方法，养成科学探究的能力。那么，什么是科学实验探究呢？

一、科学实验探究

科学实验探究是物理学的本质特征之一，是让学生模拟科学家的工作过程，利用一定的科学方法，按照一定的科学思维探索科学问题过程。通过科学探究学习科学方法，培养科学探究所需要的各种能力，增进对科学探究的理解，提高学习兴趣，体验科学实验探究过程。科学实验探究的课堂教学气氛宽松、学生思维活跃，能够真正体现学生是学习的主人。学生的主体性和师生的平等性能够得到充分体现。学生的学习能力得到培养，知识面宽，乐于、善于思考问题，学习主动性强，因此，在物理课的教学中应尽可能多的让学生进行实验探究活动。科学实验探究主要有七个要素，即：1. 提出问题；2. 猜想与假设；3. 制定计划与设计实验；4. 进行实验与收集数据；5. 分析与论证；6. 评估；7. 交流与合作。

二、科学探究中各要素在教学设计中的具体实施

1. 创设情境培养学生质疑精神和提出问题的能力

物理课堂教学过程中应该是以不断地提出问题并解决问题的方式来获取新知识的问题性思维过程。解决问题首先是要提出问题，因此教师无论是在教学的整体过程，还是在教学过程中某些微观的环节，都应该十分重视问题情境的创设。创设问题情境的实质在于揭示事物的矛盾或引起内心的冲突，动摇主体已有的认知结构的平衡状态，从而唤起思维，激发其内驱力，使学生进入问题探索的“角色”。

2. 通过科学实验探究，提高解决问题的猜想与假设能力

对某一事物结果的预测与猜想是进行科学创新的前提。有了大胆的猜想，然后才会用实验来验证真伪。教师在教学中要及时鼓励、引导学生猜想与假设，这对激发学生的兴趣和强烈的求知欲以及科学探究能力、直觉思维能力等方面有非常好的作用。具体操作方法有：

（1）根据日常生活经验进行科学探究科学猜想

生活经验是人最直接的感觉，它是学习各种知识的基础和源泉。例如：探究课题——滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。鼓励学生从生活经验里进行猜想，学生A：我想与接触面的粗糙程度有关，因为在水泥地板上不易滑跤，而在冰面上走很容易摔倒。

生B：骑自行车刹车时，越用力捏刹车闸车越容易停下来，所以我认为与压力有关。然后，教师：还能举出支持这两个观点的案例吗？学生回答：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力有关等。本例中的方法就是初中物理科学探究教学中十分常见的一种猜想方法。

（2）运用直觉进行猜想

直觉猜想是一种非逻辑的突然领悟，是以自己已拥有的经验为基础，从整体上跳跃地、直接地、迅速地、抽象地把握事物本质，提出猜想的过程。它的一般操作程序是：针对问题——凭直觉去感受——提出猜想与假设。例如：在探究“凸透镜成像规律”的课题中：教师演示凸透镜的成像，并改变物距，让学生观察像的大小的变化。然后提出问题，凸透镜所成像的大小与什么因素有关？学生就能通过观察的直觉认为：与物距的大小有关。这就是运用直觉进行猜想。

（3）运用物理学思维过程进行猜想

这种方法的一般程序是针对提出的问题寻找大量与问题相关的实例，然后通过观察到的一些现象或利用身边器材进行实验等进行分析，最后归纳出它们的共性从而形成猜想。例如：科学探究——牛顿第一定律，提出问题：运动的物体如果不受其他物体的作用会一直运动下去吗？有的学生会认为：物体不受力就就不会运动；也有的学生认为：物体不受力将一直运动下去；还有的学生认为以上两种观点都不对，比如放在桌上的书，如果不受力它就保持静止，而运动的物体如果不受力的作用，它将一直运动下去。通过学生的猜想并找寻事实加以说明分析，从而形成较有立足点的猜想。

3. 通过科学实验探究的教学，培养学生制定计划与设计实验的能力

制定计划与设计实验就是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化。在制定计划与设计实验时，首先应引導学生明确要探究的问题，以及分析影响问题因素有哪些，哪些是主要因素，哪些是次要因素，不能眉毛胡子一把抓；其次，要让学生知道，在制定计划与设计实验时要确定研究方法和选用的器材，而选用器材要从实验原理、减小误差等方面考虑；最后是设计操作步骤，必须要求他们在步骤中要说清简要的操作方法和程序，并画出图和记录数据或现象的表格。在学生的计划制定好后，要鼓励学生互相交流、互相学习、共同探讨、取长补短。

4. 进行实验与收集数据的教学设计

在实验探究计划制定好后，接下来就是进行实验动手操作，这是学生最感兴趣的一个环节。但在教学中一定要引导得好，否则他们会东摸摸西瞧瞧，不仅起不到探究的作用，还会养成散漫的不良习惯，造成许多负面影响，所以在学生进行实验时一定要强调实验目的，明确实验任务，以及要根据设计的实验步骤进行，并实时记录实验数据与实验现象。

5. 实验探究的第五个环节就是分析与论证

在这个环节中，要培养学生分析数据和概括结论的能力，以上的各个环节就是为了能得出一个正确的结论。分析与论证的操作方法有以下几种：

（1）运用推理的方法进行操作得出结论。例如：在得出牛顿第一定律的过程中，分析实验现象——小车在三种表面上运动情况不同，在毛巾表面运动的距离最短，在玻璃表面上运动的距离最长。然后，引导学生找出它们发展的趋势：表面越光滑，小车前进的距离越远。最后进一步推广到理想化的情况：如果表面绝对光滑，小车将永远运动下去。

（2）运用归纳法得出结论。例如：通过大量的实验发现如下一些证据：人发声时，手触摸喉咙有振动的感觉；在扬声器上撒一些泡沫小颗粒，当它发声时泡沫小颗粒会不停地跳动；在桌上放一盆水，当敲响桌面时，水会抖动。综上现象得出结论：发声的物体都在振动。

6. 在实验探究教学中“评估”也是重要的环节

评估的主要内容有：实验过程是否合理、结论的可信度及改进探究的方案。通过引导学生对实验进行评估，从而找出设计中的不足之处，再次进行实验，得出可靠的结论。例如：在“测石块的密度”的实验中，有的学生是先测质量，在用量筒和水测体积；也有的学生是先测体积，然后用天平测质量。针对这两种方法让学生进行评估，从而明确结论的可靠性。

7. 在实验探究的教学中更要重视学生的交流与合作

科学家善于合作与交流，敢于提出与众不同的见解，也敢于修正或放弃自己的错误观点。例如：爱因斯坦和波尔进行了长达20于年的量子力学到大论战，而这种学术之争并未影响两位科学泰斗的友谊，反而在解答爱因斯坦提出的一个个难题的过程中，波尔等人逐渐完成了量子力学体系。通过这件事来强化学生的合作意识，并且还要让学生知道交流与合作应该渗透到实验探究的整个过程中。通过这个环节的活动，可以培养学生的合作精神、善于与他人相处、尊重他人，信赖他人，建立和谐的人际关系。

总之，我们教师要重视科学实验探究的教学，充分利用科学实验探究来培养学生的学习兴趣、科学探索精神；促进学生综合学习能力和实际运用能力的提高。教育的根本目的不单纯是给予学生大量的知识，而是要教会学生如何学习，以指导学习方法和培养能力为根本任务。我们要把科学实验探究渗透到教学的整个过程中，只有这样才能全面提高学生的素质。endprint