探究實(shí)驗(yàn)的重要性

1、物理課堂中探究實(shí)驗(yàn)的重要性物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是基礎(chǔ)知識(shí)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(duì)規(guī)律的理解,增強(qiáng)分析、解決問(wèn)題的能力,而且能直接培養(yǎng)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和探索規(guī)律的能力。關(guān)鍵是物理課堂中的探究實(shí)驗(yàn)是學(xué)生主動(dòng)獲取物理科學(xué)知識(shí)、體驗(yàn)科學(xué)過(guò)程、領(lǐng)悟科學(xué)方法的重要學(xué)習(xí)活動(dòng),其作用主要是能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)方式實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)接受(驗(yàn)證公式、規(guī)律,使學(xué)生信服)到主動(dòng)獲取知識(shí)(建立概念、規(guī)律,主動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(shí)踐中,不難發(fā)現(xiàn)存在不少的低效、無(wú)效甚至負(fù)效的探究實(shí)驗(yàn)。那么，在課堂中該如何通

2、過(guò)探究實(shí)驗(yàn)或做實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣或獲得動(dòng)力？物理實(shí)驗(yàn)是既是科學(xué)家科學(xué)研究過(guò)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(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)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(guó)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(gè)真實(shí)的經(jīng)驗(yàn)情境要有一個(gè)對(duì)活動(dòng)本身感興趣的連續(xù)的活動(dòng);第二,在這個(gè)情境內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)真實(shí)的問(wèn)題,作為思維的刺激物;第三,他占有知識(shí)資料,從事必要的觀察,對(duì)付這個(gè)問(wèn)題;第四,他必須有條不紊地展開(kāi)他所想提出的解決問(wèn)題的方法;第五,他要有機(jī)會(huì)和需要通過(guò)應(yīng)用檢驗(yàn)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?！辈?/p>

3、難發(fā)現(xiàn)，在課堂中有些探究實(shí)驗(yàn)的取材來(lái)自于我們身邊的隨處可見(jiàn)的物體，通過(guò)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(huì)到“從生活走向物理，從物理走向生活。”讓學(xué)生通過(guò)自制教具通過(guò)思考分析解決問(wèn)題。根據(jù)以上理論對(duì)物理課堂實(shí)驗(yàn)的探究質(zhì)量的評(píng)價(jià)體系的若干維度的構(gòu)建做了初步的思考:情境的營(yíng)造和設(shè)計(jì);問(wèn)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(shí)驗(yàn)的總結(jié)和改進(jìn)。1.情境的營(yíng)造和設(shè)計(jì)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(shí)場(chǎng)景。強(qiáng)調(diào)通過(guò)擬真的問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生理解和掌握知識(shí)及技能的“實(shí)習(xí)場(chǎng)”,以避除以往從學(xué)校獲得的往往是無(wú)法遷移和應(yīng)用的“呆滯”知識(shí)的弊

4、病。(1)新奇性。通過(guò)一些“新”“趣”“奇”“巧”的小故事、小實(shí)驗(yàn)、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(shí)驗(yàn)中，課本中用得實(shí)驗(yàn)是壓強(qiáng)桌對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)有些底子薄的后進(jìn)生通過(guò)觀察并沒(méi)有理解實(shí)驗(yàn)的意圖，為了讓學(xué)生更容易理解兩個(gè)影響因素以及真正通過(guò)實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題我通常所采用的是同學(xué)們身邊的筆或者準(zhǔn)備幾個(gè)氣球，讓同學(xué)們通過(guò)切身體會(huì)鉛筆的不同部位與手指接觸時(shí)，手的感覺(jué)來(lái)了解影響因素。通過(guò)觀察氣球的形變來(lái)了解這兩個(gè)因素。這種教學(xué)不管是對(duì)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(dòng)力也就被提起。(2)真實(shí)性。實(shí)際的教學(xué)中,我們有時(shí)是把物理實(shí)驗(yàn)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(shí)際,不能激起強(qiáng)烈的情緒和探究欲望。我們要利用課堂實(shí)驗(yàn)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(zhēng)議的內(nèi)容出發(fā)。使學(xué)生對(duì)教材由“近”感到“真”,由“真”感到“親”,從而可親、可近、可信。(3)實(shí)效性。課堂實(shí)驗(yàn)要起到動(dòng)機(jī)激發(fā)并滿足學(xué)生需要的水平層次。2.問(wèn)題的產(chǎn)生和形成探究源于困惑。美國(guó)心理學(xué)家斯滕伯格將發(fā)現(xiàn)問(wèn)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(wèn)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(guò)程中,新的問(wèn)題和困惑也會(huì)不時(shí)出現(xiàn)。問(wèn)題除了事先預(yù)定的外,還有的是

6、在研究過(guò)程中即時(shí)產(chǎn)生的,因?yàn)閱?wèn)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(shí)際上是對(duì)探究任務(wù)的明確,也是對(duì)相關(guān)任務(wù)的分解,問(wèn)題的難易、主次、先后等等的思考能夠?qū)?shí)施方案的提出有較強(qiáng)的基礎(chǔ)和充足的準(zhǔn)備。(4)有效性。對(duì)所有問(wèn)題的梳理和篩選,真問(wèn)題、有效問(wèn)題的形成(剔除無(wú)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(shí)驗(yàn)方案,其實(shí)就是通過(guò)抓本質(zhì)屬性和典型特征,體現(xiàn)設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)手段和顯示方法,來(lái)建立恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。提出?shí)驗(yàn)方案并使之完善,是實(shí)驗(yàn)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(guò)程中的自主性、合作性。實(shí)驗(yàn)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(shí)

7、驗(yàn)方案提出的過(guò)程中要盡可能地發(fā)揮學(xué)生自主、合作的意識(shí),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(shì)的影響,善于找出實(shí)驗(yàn)中需要解決的重點(diǎn)、難點(diǎn)和所能解決的問(wèn)題,嘗試各種可能的思維方法和解決的過(guò)程。(3)方案的優(yōu)選性。對(duì)所有的實(shí)驗(yàn)方案要有全面的認(rèn)識(shí),引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其優(yōu)劣進(jìn)行比較并使之完善。優(yōu)選的過(guò)程其實(shí)也是理性思維上升的過(guò)程,是對(duì)方案的修正和完善的過(guò)程。在這一過(guò)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。現(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(shí)驗(yàn)方案,教師要盡可能提供他們所需要的實(shí)驗(yàn)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(dòng)、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(shí)驗(yàn)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(lái)做科學(xué)實(shí)驗(yàn),達(dá)到簡(jiǎn)單、明了、直觀的效果。麥克斯韋也說(shuō)過(guò),“一項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)使用的材料越簡(jiǎn)單,學(xué)生就越熟悉,就越想徹底地獲得所驗(yàn)證的結(jié)果,這種實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)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(wú)論是技巧性實(shí)驗(yàn)還是一般性實(shí)驗(yàn),操作在很大程度上影響著實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)操作時(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)施的過(guò)程,每一步都要能說(shuō)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(huì)有助于相關(guān)概念、規(guī)律自然地得出。 (3)實(shí)驗(yàn)操作步驟的逐步完善中對(duì)實(shí)驗(yàn)?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(jiǎn)化、方便地操作、如何把隱性現(xiàn)象呈現(xiàn)出來(lái)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(jì)要讓學(xué)生自己完成,應(yīng)該體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思想,要引導(dǎo)關(guān)注實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、研究的對(duì)象、收集數(shù)據(jù)的時(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的同時(shí)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(lái)。(2)記錄的忠實(shí)性、原始性、重復(fù)性。數(shù)據(jù)記錄要及時(shí)、完整,注意有效數(shù)字和單位的要求。對(duì)于看似不合理數(shù)據(jù),可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)補(bǔ)測(cè),但不要輕易放棄這些數(shù)據(jù)(要好好分析其原因,有時(shí)需要修正實(shí)驗(yàn)步驟,有時(shí)也蘊(yùn)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(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要進(jìn)行理性分析,對(duì)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(lái)驗(yàn)證。一是可以通過(guò)計(jì)算法來(lái)處理,二是可以通過(guò)圖像法來(lái)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(shí)驗(yàn)的總結(jié)和改進(jìn)(1

11、)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)實(shí)現(xiàn)的達(dá)成度。對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估,預(yù)期探究的目標(biāo)的達(dá)成度如何?學(xué)生的主動(dòng)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(diǎn)和創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)照的方法等等),物理思想方法是比知識(shí)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(lái)分析實(shí)驗(yàn)的不足(包括是否給學(xué)生留下足夠的時(shí)間和空間等),盡可能提出改進(jìn)的方法和措施。(5)延伸性問(wèn)題的產(chǎn)生?？梢酝ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步拓展研究的問(wèn)題,比如相關(guān)聯(lián)或可牽連的問(wèn)題的聯(lián)想、可以作為一個(gè)類(lèi)別來(lái)處理的問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)方法的遷移等,例如理解了卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)的精妙,從而對(duì)庫(kù)侖定律扭秤實(shí)驗(yàn)方法的遷移。實(shí)驗(yàn)中,我們就是引導(dǎo)學(xué)生不斷在實(shí)驗(yàn)的“失敗”(預(yù)想結(jié)論的得不出)中完善操作和設(shè)計(jì),在探究的層次推進(jìn)中培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的能力。 通過(guò)以上闡述讓我們了解到探究試驗(yàn)在課堂中的重要性，在很大程度上探究實(shí)驗(yàn)也剔除了常規(guī)實(shí)驗(yàn)課堂的弊端，讓學(xué)生們有了獨(dú)立思考的空間，懂得了合作，不再