如何提高中学生的探究性实验能力

大部分老师都会关注一节课的导入，但是如何导入一个演示实验或者学生实验呢？但是考虑的比较少，经常把实验装置放在讲台上演示，这是目前课堂教学的弊端。事实上，引入一个好的实验，不仅能激发学生强烈的兴趣和求知欲，还能为学生提供发现问题和应用知识的机会，为创造性地解决问题提供条件，使学生的创新能力得到培养和发展。

实验的引入很重要。但是如何更好地介绍一个实验呢？就其导入方式而言，主要有以下两种:

1.从原有的实验原理(或旧知识)推导出新实验的原理，然后引入实验。

2.从旧知识介绍新实验用的设备，然后介绍实验。

所以在导入实验时，可以先推导出要演示的实验的原理，或者先导入所用的设备，再介绍实验装置和操作。无论哪种导入方式，都要讲究“布局”。教师的提问或学生自身的问题要激发学生的心理疑虑，使其产生心理失衡，进而激发其探究的欲望，这样学生才有探究的内在动力，容易形成探究的课堂氛围。学生一旦有机会运用知识解决一些问题，就会积极运用分析综合、演绎归纳、分类比较等多种思维方法进行思考。经过这样的学习过程，学生不仅掌握了知识，提高了逻辑推理能力，而且激发了创新精神和创造力。

2.注重实验实施，突出科学方法，体现创新技术。

一个成功的演示实验不仅要有一个理想的实验装置，更重要的是如何演示和教授实验，才能充分发挥其教育教学功能。法国科学家贝尔纳说:“好的方法可以使我们充分发挥自己的才能，而差的方法则会削弱甚至扼杀我们的才能。”。因此，在教学过程中，要教给学生技术、丰富的物理思想和方法，以及实验中蕴含的创造原理和创新技巧，在培养学生的物理创新能力上可以事半功倍。在实施实验教学的过程中，教师要注意“体现”它们，给学生留下深刻的印象。可以说，这相当于在培养和训练学生物理创新能力的过程中，加入了一剂催化剂。中学物理实验包含许多重要的思维方法，如控制变量法、比较法、累积放大法、机械放大法、光学放大法、模拟法、代换法、转换法等。而且每个实验都是通过长期的教学实践确定的，也是教育教学中创造性活动的结晶。因此，也有许多创新技巧，如联想创造技巧、类比创造技巧、质疑创造技巧、列举创造技巧和转化创造技巧。教师应重视实验教学的实施，突出科学方法，体现创新技术。让学生体验创新活动的乐趣，从而培养创新精神，掌握物理思想和方法，获得创新技术。可以说，学生对研究方法认识的进步不亚于创新本身，但实验教学的实施有利于培养学生的物理创新能力，必须注意激发学生的创新动机。学生在利用已有的知识、经验和方法设计新的实验时，会遇到矛盾，遇到困难，甚至失败，从而产生困惑，使学生认识到原有认知的局限性、缺点和适用条件，而困惑将有利于激发学生的创新动机。当然，学生的创新活动不可能凭空产生，所以教师要及时提供知识原型来启发学生，使他们通过模仿和联想来再造新事物。在这个过程中，学生掌握的研究方法(即科学方法和创新技术)将发挥巨大的作用。

第三，注重实验的创新设计，充分发挥实验在培养学生创新能力中的作用。

大胆创新现有实验已成为当前物理教学的知识。教师应该通过什么方式引导学生创新实验的设计？根据应用实验手段研究物理问题的基本过程，可以概括如下。

1.通过改变实验的目的和要求来创新。

教师在原有实验的基础上，改变原有实验的目的和要求，提出新的实验课题，要求学生利用原有的实验设备(甚至适当增减)，对原有实验进行创新和改进，为新的实验课题设计实验方案。从而培养学生改进原有实验和设计新实验的创新能力。比如学生测量完凸透镜的焦距，我让他们从光学夹具座上取下蜡烛(光源)放在手电筒上(如图5)，让他们在不拆卸手电筒的情况下，测量小灯泡S(可视为点光源)到灯罩玻璃前表面(不考虑玻璃厚度)的距离d。虽然使用的设备和实验原理是一样的，但是目的要求改变了，怎么操作？先做什么，后做什么，先测什么物理量，后测什么物理量，完全有必要让学生自己创造新的合适的实验操作步骤，确定测得的物理量。

2.通过改变实验原理和方法进行创新。

每一个实验都是根据一定的理论提出的，这个理论就是实验原理。为了达到相同的实验目的，可以根据不同的原理设计不同的实验方案。因此，我们可以通过改变原有的实验原理或实验过程中使用的具体方法进行创新，根据新的实验原理和方法提出新的实验方法。

3.通过改变实验设备进行创新

这种创新情况需要改变原实验所用的设备(包括被测对象)，在新的实验设备的基础上提出测量原物理量或新物理量的新实验课题。普通学生无法应用原有的实验理论和方法解决新的实验课题，必须重新设计实验方案或实验步骤，这就要求学生创造性地提出解决方案。

4.通过增加或改变实验场景进行创新。

现成的实验装置往往不能满足教学的需要，教材中还有很多内容没有配备现成的仪器。如果不去做，学生就会缺乏感性认识，很难讲清楚，内容也会很枯燥。俗话说“千言万语说不清楚，一看实验就清楚了”，所以老师要开发一些新的实验。教师还可以创设新的实验场景和应用场景来改变原有的实验，要求学生运用所学的实验理论、方法和技术，为新的实验课题设计新的方案，处理新的数据，解决新的实际应用问题，从而培养学生将所学的实验理论、方法和技术移植应用到新领域的创新能力。

5.通过改变感官观察手段进行创新。

物理科学离不开观察，观察就是调动人的视觉、听觉、触觉等感觉系统与物理现象、规律或本质进行互动，以获得感性材料。不同的感官手段会使人对同一物理现象产生不同程度的认识。因此，我们可以根据观察实验的感觉器官的特点来改变它们，以达到更深层次的感性认识。

6.通过改变数据的处理要求进行创新。

数据处理是实验研究的重要环节。在处理数据时，一定要注意“不要因为数据处理而增加实验误差，尽量通过数据处理减少随机误差”。因此，为了有效地减少误差，应尽可能采用图像法而不是公式法来处理数据。