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探究式教学与初中物理实验
湖北省红安县实验中学 李绍文
一、 探究式教学和物理实验
物理学是一门实验科学，实验能促进学生对物理概念和规律的理解，可以使学生学到如何获取知识，在物理教学中实验处于非常重要的地位。《新的课程标准》要求：应注重让学生经历从自然到物理、从生活到物理的认知过程，经历基本的科学探究实践，使学生得到全面发展。探究式实验教学是在教师的指导下，由学生通过主动探索、主动思考、亲身体验而获得结论的一种教学方式。这种教学方式实质上是将科学领域的探究引入课堂，使学生通过类似科学家的探究过程来理解科学概念和科学规律。因此，运用探究式教学模式对学生的发展和科学探究能力的形成是很有益处的。
传统观念的物理实验教学存在“包办”的现象：在学生做实验前，教师从实验目的、原理、器材、步骤、结果、注意事项等讲解，边讲边演示，然后学生按照老师的意图做实验、取数据，实验就算完成了。这种填鸭式实验教学模式，极大地扼杀了学生个性发展和能力的培养。
二、 探究式教学模式
探究式教学模式是让学生亲自经历科学探究的过程。让学生参与：解决问题、决策、小组讨论、评价过程，学生在探究规律的过程中培养了获取和处理信息的基本科学方法和思维模式，并使他们逐步形成科学的探究能力，更加有利于学生个体的成长。具体步骤如下：
创设情景，提出课题 ：教师利用提问、观察、实验、案例分析、情景图片、音像制品等创设特定的学习情景，引导学生提出科学问题，提出探究课题。
收集信息，科学猜想 ：在课题提出后，由学生自己通过网络、查阅图书资料，通过自己或他人的生活经验，获得解决问题所需的信息资料，然后猜想。
动手动脑，设计方案：学生根据已有的知识、经验或收集到的信息做出比较合理的、科学性的猜想与假设，设计探索方案。
分步实施，科学实验：学生根据探索方案，选取适当的实验器材（可要求教师提供），对探索方案进行具体实施，并记录实验结果。
分析讨论，得出结论 ：将收集的实验信息、实验数据进行分析鉴别、处理，得出结论。
实验小结，科学评估：学生对各自的探究过程进行小结，陈述探究实验现象与结论，对探究过程和结论进行评价、反思。
联系实际，STS应用：物理学科是一门自然学科，注重课本知识与生活、自然界之间的联系，要求学生能够运用所学知识解决一些实际问题。
探究式教学流程图：
观察现象--提出问题--科学猜想--设计方案--科学实验--推出结论--科学评估--知识拓展
三、 探究式教学模式案例分析
在进行“影响蒸发快慢的因素”的教学中，采取科学探究：
（1）提出问题：哪些因素会影响液体蒸发的快慢呢？
（2）假设与猜想：学生讨论后普遍认为：因为蒸发只在液体表面进行，那么蒸发可能会与液体的表面积有关；夏天湿衣服比冬天晒干的快，那么蒸发可能与液体的温度有关；人们晒衣服时习惯于放在通风的地方，那么蒸发可能与液面上空气流速有关。
（3）设计实验：怎样来验证以上猜想呢？同学们讨论出了解决问题的方法：在两个玻璃片上分别滴一滴酒精，把其中的一玻璃片放在酒精灯的火焰上加热，比较哪一滴酒精干得快，可以验证蒸发与温度的关系；对其中一片用扇子扇，比较哪一片水迹干得快，可以验证蒸发与液面上空气流速的关系；把其中一滴液体散开，比较哪片玻璃上的水先干，可以验证蒸发与液体表面面积的关系。
（4）进行实验：将全班同学分成若干组，按以上设计进行实验，各组归纳实验结论。
（5）分析与验证：大多数实验组得出了正确的结论
（6）评估：回顾各小组实验操作情况，进行点评，并在此渗透物理实验中的“控制变量法”。
（7）知识拓展：新疆地处我国西部，气候干燥，降雨量非常小，蒸发量大，使在新疆的胡杨树林面临死亡的危险，请同学们积极献计献策拯救胡杨树林。
初中物理适用于探究方法进行教学的内容还有很多。例如：影响摩擦力大小的因素、研究液体内部的压强、影响滑轮组机械效率的因素、研究串联和并联电路、电磁感应现象、影响电磁铁磁性强弱的有关因素等等。
探究式教学模式关注学生“知道什么”、“怎样才能知道”、“让学生自己学会并进而会学”，通过学生的主动参与、亲身体验使学生学会了物理知识，培养了学生严谨的态度，学会了科学探究的基本方法，将知识与实践、接受与体验、认知与创造、基础与能力有机的结合起来。
四、 探究式教学≠动手做实验
有人将探究式教学与学生动手做实验简单地等同起来，这是对探究式教学的一种误解．
l 理论探究也是常用的探究
探究有多种形式，虽然大多探究活动需要实验的参与，但也有不少探究活动属于理论探究，这种探究活动跟数学课中的大多数探究活动十分相似．
例如，要研究两个电阻R1、R2相并联后，总电阻R跟分电阻R1、R2的大小关系，可以设计出如下的探究活动．
（1）提出问题
教师提出问题：两个电阻并联后的总电阻跟各个分电阻的大小关系如何？即是总电阻大，还是两个分电阻大？
（2）建立假说
在教师的引导下，学生通过相互讨论，自己建立假说．
学生1：两个电阻并联后，总电阻R可能小于每一个分电阻，即R＜R1，R总＜R2．因为两个导体相并联，相当于导体的横截面积变大．因为导体的横截面积越大，电阻越小．
学生2：两个电阻并联后总电阻应当会减小．理由是：家里的用电器都是并联的，用两个用电器时，电表走得快些，这表明两个电器并联后，电路的总电流变大了．因为电路的总电压不变，电流变大表明电路的总电阻变小了．
学生3：……
（3）检验假说
教师对学生的猜测进行评价，并对学生的探究方向进行引导．
教师：大家的猜测都有一定的道理，但缺乏足够的依据．我们需要更为充足的理由，更为可靠的依据，同时也希望得到更为精确的结论．如果我们能够推导出并联电路总电阻与两个分电阻的关系式，这个问题也就迎刃而解了．在教师的引导下，学生进行推导．
（4）作出结论
师：利用所推导出的关系式，怎样比较R并与R1、R2的大小关系？
生：由上式可得：
R并=（R1R2）／（R1+R2）=R1（R2／（R1+R2））＜R1
同理可得：
R并=（R1R2）／（R1+R2）=R2（R1／（R1+R2））＜R2
上述过程虽然没有实验设计和实验检验等环节，但学生同样经历了提出问题→建立假说→检验假说→得出结论等过程，在学习过程中，学生始终处于自主探究、积极思维之中．这样的学习也属探究式学习的范畴．
l 单纯的动手做并不是真正意义上的探究
学生在进行科学探究式学习时要动手做实验，但单纯的动手做实验并不是真正意义上的探究．如阿基米德原理，有的教师在教学时安排了学生的如下系列活动．
每2-3个学生为一小组，每组给一支弹簧测力计、一个大橡皮塞、一条细线、一只溢杯（装满水）、一只小烧杯．
（1）将橡皮塞悬挂在弹簧测力计下，读出弹簧测力计的示数F1．
（2）将橡皮塞浸没在溢杯的水中，让溢杯溢出的水流入小烧杯，同时读出此时弹簧测力计的示数F2．
（3）利用公式F浮＝F1－F2计算出橡皮塞浸没在水中时受到水的浮力．
（4）用量筒量出被橡皮塞排出的水的体积V排．
（5）用公式G排＝ρ水gV排计算出被橡皮塞排出的水受到的重力．
（6）将上述有关数据填入表．
（7）比较F浮与G排，可以发现F浮＝G排．
换用其他液体，可以得到类似的关系．这个关系称为阿基米德原理：浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力，即F浮＝G排＝ρ水gV排．
上述活动始终贯穿着学生的动手实验，在整个活动中，学生完全是按照教师或文本的指令进行操作．培养的是学生的实验操作习惯和操作技能，学生的思维却没有得到有效的培养．探究式教学是一种充满创造性思维的活动，仅让动手做实验是不够的，应当使学生在活动中做到手脑并用．