基于自主探究的初中物理实验教学

顾毛毛

【摘  要】作为新课标提倡的重要学习方式，“自主” “探究”和“合作”几种学习方式本身都倡导将学生作为课堂教学的主体，围绕“生学”合理制订教学方案。本文在对自主探究含义进行概述的基础上，重点对初中物理实验教学中自主探究学习活动开展的价值与策略进行了研究，旨在提升初中生的物理自主探究能力。

【关键词】初中物理；自主探究；实验教学；教学策略

实验教学是初中物理教学的一个重要环节，是巩固学生课堂所学物理知识，促进学生动手操作能力、实验探究能力等发展，培养物理核心素养中不可或缺的教学阶段。然而，以往物理实验教学以验证性实验为主，整个实验操作中学生主观能动性无法得到顺利发挥，思维受到限制，直接影响了实验教学的效果。如果可以在物理实验教学中有效融合自主探究理念，可以满足学生在实验活动中的自主思考、探究和操作等需求，最终可以更好地提高物理实验的教学效果。

一、自主探究的概念

自主探究本质上是一种探究学习方式，其中的“自”主要是“自我”的含义，“主”则是支配的含义，概括起来可以理解成自主决定探究方式、方法及内容等。在自主探究的学习方式下，学生在整个探究活动中占据中心地位。对自主探究能力而言，其构成要素主要表现如下：其一，问题发现能力。在自主探究中，学生需要经过自主思考来发现有价值的探究性问题，以此助力学生自主探究意识形成。其二，猜想能力。在促进学生自主探究能力发展期间，为了使学生顺利完成自主探究任务，必须保证学生可以针对相关探究话题或任务提出自己的假设或猜想。其三，规划能力。在探究活动开展中要进一步结合自己的猜想，自主制订探究任务的验证性规划方案，保证可以有序开展探究活动。其四，动手操作能力。要结合自己的探究方案，通过自主动手操作方式来对自己的猜想进行亲自验证。其五，总结能力。能够根据探究结果归纳及总结探究活动开展的相关成果，保证探究活动开展的真正价值得以顺利实现。

二、基于自主探究的初中物理实验的教学意义

在以往的初中物理实验教学中，整个教学以验证性实验为主，即给定学生物理实验的整个方案，包括规定实验器材和实验步骤等，学生只需要按照规定的实验流程，使用规定的实验器材逐步操作完成实验即可。整个验证性物理实验本身对初中生的自主探究能力要求较低，不需要学生发挥自身创造性思维和逻辑思维进行创新探索、大胆质疑和有效验证，这样的物理实验教学方式显然不符合新课标所倡导的以生为本的教学思想。在物理实验教学中渗透自主探究理念，可以有效解决验证性实验开展中的诸多弊端与问题。首先，基于自主探究开展实验活动可以突出“生本”价值，满足学生完整体验物理实验操作的需求，不再是呆板、僵化地运用给定的实验器材按部就搬地操作。特别是在选择探究实验中所用的实验器材时可以贴近学生生活实际，保证可以借助物理实验探究活动的开展使学生体验到物理实验活动的趣味性。其次，自主探究实验活动的开展可以满足全体学生亲自参与和操作的需求，有效解决了以往初中生无法直接动手做实验或者实验操作现象观察不清等问题。最后，基于自主探究开展实验，可以提高师生之间的有效沟通。不仅可以让学生亲身经历自主探究活动，而且可以同教师更加深入地进行交流，最终借助自主探究实验实现教学相长的教学目标。

三、基于自主探究的初中物理实验教学策略

（一）合理创设趣味情境，激活学生自主探究意识

兴趣是决定初中生学习主观能动性的关键因素之一，关系求知动力、探究意识等的激活。只有满足初中生的好奇心、求知欲和兴趣，才能更好地调动他们的主观探究思维，促使他们积极自主地参与物理探究实验活动。以往的验证性实验模式最初可能会调动学生主动参与物理实验活动的积极性，但是时间长了就会使他们感到厌烦，不再有主动参与和动手操作的兴趣，这样显然不利于促使学生在整个物理探究实验实践中开展深度学习活动。同理，在开展初中物理探究实验活动期间，为了给整个探究性实验活动的开展构建一个良好基调，必须高度重视增加物理探究实验的趣味性，促使全体学生主动融入物理探究实验活动中。这就需要在开展物理探究实验活动期间，充分考虑学生的求知欲、好奇心和个人喜好等，为学生营造一个能够启发与激活他们自主探究意识的良好教学情境。在所创设的良好实验情境下，学生自主参与实验探究活动的兴趣会被激发，也更有利于促使他们积极猜测，大胆实践验证自己所设计物理实验方案的可行性。

例如，在物理实验教学期间，可以采取设置问题或悬念，采取诱导、联想与启发等方式引导学生对探究性物理实验话题产生兴趣，尤其是可以联系初中生的生活实际精选恰当的实例，配合幽默风趣的沟通和交流营造活跃的教学氛围，以此激活学生的自主探究意识。比如，在“阿基米德定律”部分知识的教学时，可以联系学生日常生活中常见的事物营造良好的教学氛围，如可以在课堂教学中为学生出示用完的牙膏壳构建如下趣味性情境：其一，在某一盛水容器中放入一个被捏扁的牙膏壳后，牙膏壳沉入水底；其二，在同样盛水容器中放入一个充满空气的牙膏壳，发现其晃悠悠地漂浮在水面上，没有沉入水底。在学生看到用同样的实验器材却导致不同的实验结果之后，会勾起他们的好奇心与探究欲望。此时教师可以趁热打铁，直接向学生提出以下启发性的探究问题：①为什么同一个牙膏壳在压扁和充气两种状态下会得到不同的结果呢？②浮力大小的决定因素有哪些？在这种探究性问题下，教师可以指导学生积极开展自主思考和相互讨论。经过一段时间的思考之后，有的学生会觉得充气牙膏壳受到的浮力肯定大于压扁牙膏壳承受的浮力；也有的学生觉得充气牙膏壳的体积比压扁牙膏壳要大一些，所以浮力大小同物体排开水的体积有关系；还有的学生会给出物体形状、密度等的不同会形成不同大小的浮力等各式各样的猜想。此时教师可以趁机给学生做出相应的解释，以及鼓励他们利用手边的物品亲自动手验证自己的假設或猜想。在学生亲自动手做实验的过程中会产生强烈的探究欲望。在学生进行探究实验的过程中，他们会一边实验一边思考，最终可以通过有序实验操作之后逐步归纳和得到实验结果。由此可见，在这种趣味物理实验教学情境下可以很好地激活学生的自主探究意识，同时融入的生活化教学素材可以很好地培养学生学习物理知识的实用意识。

（二）立足学生认知冲突，启发学生自主探究思维

俗话说：“思源于疑。”为了促使学生在物理实验教学活动中主动去探究，必须合理“设疑”，即要有能够使学生感兴趣的疑问，或者有能够让他们产生认知冲突的论点或论题。所谓的认知冲突，实际上就是学生旧有的认知无法解决新遇到的问题或者旧有认知和全新的认知之间存在冲突情况。比如，学生在求解某一道物理题时，运用自己已经学习或积累的知识与经验无法解决，这时就会形成一种认知冲突下的心理氛围，迫使学生想要去进行深入思考和探究。在基于学生认知冲突的教学情境创设过程中，要注意充分考虑初中生群体自身的心理特征与认知特征来科学构建有利于促进学生深入学习与探究的人文环境与物质环境，保证学生的自主探究活动可以落实到实处。借助认知冲突情境创设，可以促使学生在怀疑中发现问题，并在自主探究中分析与求解问题，这样的思考过程可以很好地锻炼学生的自主探究能力。

例如，在学习“沸腾”的物理知识期间，可以借助演示实验开展时机询问学生：“在某一个大烧杯中搁置一个盛水用的大试管，用酒精灯对烧杯进行加热，之后借助同样的2支温度计对试管和烧杯中所盛装水的温度进行测定。在试管与烧杯中的水温都达到大约100℃时，哪个容器中盛装的水首先沸腾呢？”在这一问题下，学生结合自身的学习经历和生活阅历会快速给出“同时沸腾”这一答案。这时教师可以不评价学生给出答案的正误，而从班级中选出两名学生亲自做实验进行验证。经过学生亲自动手做实验，他们观察到试管与烧杯中水温达到大约100℃时，大烧杯中盛装的水率先沸腾，而试管中盛装的水则没有沸腾。这样的认知冲突会使全体学生感觉到非常诧异。因为现在实验的结论同他们的认知存在了冲突。这时教师可以进一步询问学生：“为什么试管中和烧杯中的水呈现为不同的沸腾情况？里面蕴含着什么道理？”虽然学生对这一问题存在认知冲突，但是想要搞清楚问题的根本原因所在。这时教师可以进一步指导学生去复习热传递、能量吸收等方面的知识，在他们明确热传递、液体沸腾等基本条件之后可以进一步反过来分析问题，这样可以使他们意识到水只有在达到沸点之后继续吸收热量方可沸腾。而热传递的形成必然存在温度差，经过探究之后可以最终帮助学生掌握这些知识。

（三）满足学生实验需求，提高学生自主探究能力

以往物理实验教学中主要采取“填鸭式”教学方式，即“由师到生”的单向知识灌输方式，甚至存在部分物理教师 “越俎代庖”，包办物理实验教学一切任务的情况，没有给学生提供自主动手开展实验的实践平台。这样会使学生在被动获取物理实验知识的过程中缺少独立思考和动手实操的机会，甚至会使部分学生口、手、脑等处于压抑或懒惰等状态，直接影响学生自主探究思维与能力的发展。究其根本原因是物理实验教学中没有提供给学生自主操作的机会，没有解放他们的大脑与双手，这样显然不利于他们创造能力、自主探究能力等的发展。因此，要注意有计划地为学生提供一些动手做实验的机会，让他们在亲自动手操作的过程中逐渐促进自身探究能力的发展。

综上所述，开展自主探究实验是提高物理实验教学质量的有效方式，它比传统验证性物理实验的效果更好。在物理实验教学开展自主探究实验的过程中，可以从合理创设趣味情境、激活学生自主探究意识出发，注重立足学生认知冲突来启发学生的自主探究思维，配合组织学生亲自参与探究实验方案设计与实施，保证可以有效提高物理实验的教学质量。

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