導(dǎo)語：物理探究實(shí)驗(yàn)分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]：

物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開設(shè)，激勵(lì)了學(xué)生的個(gè)性和已有經(jīng)驗(yàn)得到充分的發(fā)揮，改變了過去由教師包攬教學(xué)的局面，給了學(xué)生更多的思考、探索、實(shí)踐的時(shí)間和空間。訓(xùn)練學(xué)生學(xué)會(huì)合作探究的能力，體現(xiàn)和提高學(xué)生的情感、態(tài)度、價(jià)值觀，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思想和研究方法，提高了學(xué)生的建模能力，展示了學(xué)生的研究思路和才能，延伸了學(xué)生的學(xué)力。使學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神和可持續(xù)發(fā)展的綜合素質(zhì)都有較大的提高。

[關(guān)鍵詞]：

質(zhì)疑探究能力、合作交流、學(xué)會(huì)研究、可操作性

課題背景

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，對物理教學(xué)來說其重要方面之一是實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合，因?yàn)橥ㄟ^實(shí)驗(yàn)可以更有效地讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)發(fā)展和知識(shí)形成的思想和方法。通過聯(lián)系實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神、可持續(xù)發(fā)展和適應(yīng)將來社會(huì)的生存能力?！岸谡n改”總體要求，就是要確立在學(xué)習(xí)中以“學(xué)生為主體”的地位，關(guān)注學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)、興趣愛好和個(gè)性特長。實(shí)現(xiàn)知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度價(jià)值觀為一體的教學(xué)目標(biāo)。

著名物理學(xué)家楊振寧說：“我在中國學(xué)的方法是演繹法，我發(fā)現(xiàn)這完全不是費(fèi)米、泰勒等人的研究方法，他們是從實(shí)際實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中歸納出原理，是歸納法。我很幸運(yùn)這兩種研究方法的好處都吸收了，這對我的研究工作有很大的影響?！边@段話表明實(shí)驗(yàn)作為一種研究科學(xué)方法，對人的培養(yǎng)有著一種特別的作用。

探究性實(shí)驗(yàn)是努力改變學(xué)生“接受學(xué)習(xí)”的傳統(tǒng)方式，建立一種讓學(xué)生“主動(dòng)參與、樂于探究、交流合作”的學(xué)習(xí)方式。配合“二期課改”中的拓展性課程和研究性課程，使之相輔相成。通過探究實(shí)驗(yàn)，有效地促使學(xué)生關(guān)注和聯(lián)系實(shí)際問題，體驗(yàn)科學(xué)發(fā)展和知識(shí)形成的思想和方法，掌握知識(shí)的本意和正確的結(jié)論。使學(xué)生的意志、毅力、情感、價(jià)值觀以及與他人的合作交流精神有所提高。也促進(jìn)了學(xué)生在理論學(xué)習(xí)方面的學(xué)習(xí)效果，提高了學(xué)生的總體學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)水平。

一、探究性實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用

普通實(shí)驗(yàn)是在已有的規(guī)范程式下由教師指導(dǎo)、幫助完成的，主要為解決學(xué)生的基本知識(shí)、基本方法、基本技巧，要求學(xué)生達(dá)到會(huì)做規(guī)定實(shí)驗(yàn)的基本目標(biāo)，但缺少培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的功能。為促使學(xué)生在新材料、新情境、新問題面前勇敢地質(zhì)疑，提出問題。改變學(xué)生傳統(tǒng)的“接受學(xué)習(xí)”方式，建立一種讓學(xué)生“主動(dòng)參與、樂于研究、交流合作”的學(xué)習(xí)方式。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展，能在已有的基礎(chǔ)上有效地激勵(lì)學(xué)生的個(gè)性和已有經(jīng)驗(yàn)得到充分的發(fā)揮，改變過去由教師包攬教學(xué)的局面，給學(xué)生以更多的思考、探索、實(shí)踐的時(shí)間和空間，訓(xùn)練學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立和合作探究的能力。不但要能做引入性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還要能做探索性實(shí)驗(yàn)，不但要能做實(shí)驗(yàn)、巧做實(shí)驗(yàn)，還要能根據(jù)學(xué)習(xí)和社會(huì)生活中的碰到的事例提出問題、選擇課題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究事物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通過探究性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)和研究，可幫助學(xué)生擺脫傳統(tǒng)教學(xué)思想的束縛，鼓勵(lì)學(xué)生的獨(dú)立意識(shí)和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)格的科學(xué)思想和研究方法，提高建模能力，提高學(xué)生的情感、態(tài)度和價(jià)值觀，延伸學(xué)力，展示學(xué)生的研究思路和才能。使學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、學(xué)習(xí)理論的內(nèi)部需要、學(xué)習(xí)水平等綜合素質(zhì)有較大提高。

二、探究性實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的原則

1、探究性實(shí)驗(yàn)課題的選擇，有較強(qiáng)的開放性、實(shí)踐性、探究性，所以要注意不同學(xué)生的學(xué)習(xí)群體的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的差異、學(xué)生的基礎(chǔ)水平，做到有所區(qū)別、有所側(cè)重、有的放矢。既要體現(xiàn)學(xué)生的自主性，也要結(jié)合教師的指導(dǎo)、參謀服務(wù)作用，創(chuàng)設(shè)師生平等、互相尊重、合作交流的教學(xué)氛圍。從學(xué)習(xí)、社會(huì)生活生產(chǎn)中選擇具有實(shí)際意義的事例作為課題，但并不是每一項(xiàng)知識(shí)都適合學(xué)生用探究方法來實(shí)驗(yàn)的，應(yīng)根據(jù)具體情況，作合理的選擇，使課題有較強(qiáng)的科學(xué)性和可行性，突出知識(shí)本身的特點(diǎn)，安排探究方向和重點(diǎn)，由易到難，逐步提高。使學(xué)生從中既能學(xué)到探究的思想方法，實(shí)踐操作的本領(lǐng)，又能通過質(zhì)疑、反思、實(shí)踐操作，交流、討論、歸納、修正數(shù)據(jù)獲得成果，得到成功的愉悅。

2、任何實(shí)驗(yàn)必須根據(jù)確切的物理原理，如天平就是根據(jù)力矩平衡的原理設(shè)計(jì)制作的，這些實(shí)驗(yàn)原理可以是物理定理、定律或規(guī)律。探究實(shí)驗(yàn)是在學(xué)生學(xué)習(xí)了一定的基本概念、定理、規(guī)律，掌握了一定的儀器使用方法，控制變量的實(shí)驗(yàn)方法等基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以，設(shè)計(jì)和進(jìn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)，必須有清晰的物理原理。這也是一個(gè)對學(xué)生所學(xué)知識(shí)的梳理、選擇、整合的過程。

3、由于探究性實(shí)驗(yàn)中涉及較多的儀器器材的應(yīng)用，有些還需學(xué)生自己動(dòng)手制作相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)構(gòu)件，所以要注意幾個(gè)設(shè)計(jì)原則。

(1)科學(xué)性，科學(xué)的方案必須有科學(xué)的理論依據(jù)和正確的表達(dá)方式。

(2)安全性，方案設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮安全、可靠，不會(huì)對人和儀器、器材造成傷害或損害。學(xué)生由于生活實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，有時(shí)考慮會(huì)欠妥，所以，教師在安全方面必須予以指導(dǎo)、提醒和把關(guān)。

(3)可操作性，方案的設(shè)計(jì)應(yīng)便于操作、觀察、數(shù)據(jù)測定、數(shù)據(jù)處理，以便得出正確的科學(xué)的結(jié)果。

(4)精確性，所使用的儀器應(yīng)選擇相應(yīng)的精密度，操作人員應(yīng)把握正確的觀察測量方法，如在測時(shí)、測距要能讀取正確的數(shù)據(jù)。盡可能選擇誤差小的方案，并在實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施前應(yīng)對方案進(jìn)行評估，使實(shí)驗(yàn)誤差控制在允許的范圍內(nèi)。

三、探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程

1、問題的提出

物理研究始于問題，問題的提出對物理研究意義重大。物理學(xué)家海森堡說：“提出正確的問題，等于解決了問題的一半”。從這個(gè)意義上講，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的“問題意識(shí)”，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，使學(xué)生在新材料、新情境、新問題面前勇敢質(zhì)疑，這樣學(xué)生就不再是消極的接受者，而是積極的探索者。在學(xué)生提出的問題中，可以選擇探究性學(xué)習(xí)的課題，同時(shí)，作為指導(dǎo)性學(xué)習(xí)，教師可提出問題讓學(xué)生討論，從中選擇課題方向或內(nèi)容。實(shí)踐中，學(xué)生提出的問題和方案很多，如：測彈簧玩具手槍子彈出口速度；測彈簧玩具手槍槍機(jī)彈簧的勁度系數(shù)；自行車行駛中所受阻力和風(fēng)阻對自行車的影響；家用電器實(shí)際功率的測定；不用卷尺測樓房高度；太陽輻射功率等等。

2、方案的確定

問題提出后，要進(jìn)行選擇評估，由于各人思路不同，同一問題會(huì)提出多個(gè)方案，有的方案在科學(xué)性方面，即理論上是成立的，但在探究性實(shí)驗(yàn)中，實(shí)際操作上不可行的，有的方案在科學(xué)性方面存在明顯的缺陷，是不可行的，對于這類問題，我們不能簡單地否定，而要給予適當(dāng)?shù)慕忉?、引?dǎo)，否則會(huì)影響學(xué)生的積極性。經(jīng)過大家的合作交流探討，確定方案后，就要制定計(jì)劃，安排各人分工負(fù)職，準(zhǔn)備測量器具，制作相關(guān)實(shí)驗(yàn)構(gòu)件，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫探究實(shí)驗(yàn)報(bào)告等工作。

3、方案的實(shí)施

如：測彈簧玩具手槍子彈出口速度實(shí)驗(yàn)。

A根據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，只要測出彈丸上升到最高點(diǎn)所用時(shí)間t，據(jù)v=gt，就可測出彈丸的出口速度。該方案理論上成立，但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)彈丸處于動(dòng)態(tài)中，從出口到最高點(diǎn)的時(shí)間t測不準(zhǔn)。于是改為測彈丸經(jīng)最高點(diǎn)返回原出發(fā)點(diǎn)的時(shí)間，然后忽略空氣阻力，據(jù)運(yùn)動(dòng)的對稱性，得運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，計(jì)算出速度。實(shí)際上這是同一類問題，都是測運(yùn)動(dòng)時(shí)間t時(shí)不能正確測定，不能得到正確結(jié)果。于是有學(xué)生提出，在槍口同一水平面上置一紙板，中間開一小孔，讓彈丸從小孔射出，彈丸返回時(shí)擊中紙板，聽到響聲立刻停表，這方法很好，解決了返回時(shí)刻不可測難題。但馬上又發(fā)現(xiàn)新問題，聽到響聲立刻停表，這里還存在一個(gè)人的反應(yīng)時(shí)間，即使用千分之一秒表替換百分之一秒表，也不能解決這難點(diǎn)。顯然實(shí)測時(shí)間大于實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)誤差太大，結(jié)果不理想。

B根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，利用平拋運(yùn)動(dòng)中物體的水平方向位移和豎直方向位移的等時(shí)性，摒棄了運(yùn)動(dòng)的時(shí)間量，只要測出落點(diǎn)高度和水平位移即可計(jì)算出彈丸的出口速度。用公式：h=?.at2.s=vt,即可計(jì)算出v=s/t。我指出了方案的可行性，并為提高實(shí)驗(yàn)精度，提醒應(yīng)注意的幾個(gè)問題：1）用水平儀校正彈丸出口速度的水平方向。2）適當(dāng)增加槍口離地高度，以增加運(yùn)動(dòng)時(shí)間，減少誤差。學(xué)生們理解了實(shí)驗(yàn)中注意的要領(lǐng)，操作時(shí)互相探討改進(jìn)，提高了實(shí)驗(yàn)的精確度。對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，學(xué)生考慮的相當(dāng)全面。由于空氣阻力的影響，水平位移的實(shí)測值會(huì)小于理論值；彈丸運(yùn)動(dòng)的時(shí)間將大于理論值。據(jù)對公式v↓=s↓/t↑的分析，可知測量結(jié)果計(jì)算得到的值將小于彈丸的實(shí)際出口速度。又考慮到玩具手槍彈丸的運(yùn)動(dòng)速度不大，空氣阻力對它的影響較小，故只對計(jì)算結(jié)果略作修正。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)測定，取其平均值。最后學(xué)生得到了較為精確可信的玩具手槍子彈的出口速度。

這個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果較為理想，在此基礎(chǔ)上我們又有意識(shí)地進(jìn)行了問題的拓展，既然我們得到了子彈的出口速度，那么，相應(yīng)地我們可以求得子彈出口時(shí)的初動(dòng)能；根據(jù)動(dòng)能定理，又求得了槍機(jī)彈簧對彈丸做功的值以及槍機(jī)彈簧被壓縮時(shí)具有的彈性勢能；進(jìn)一步，我們又測出槍機(jī)彈簧被壓縮時(shí)的形變量X，據(jù)W=?KX2，又測出了槍機(jī)彈簧的勁度系數(shù)K。通過對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，再一步步予以解決的過程，使學(xué)生了解到科學(xué)探究的過程中會(huì)碰到許多困難，不會(huì)象純理論學(xué)習(xí)中那么簡單，每一步都要經(jīng)過艱苦的探索。

學(xué)生掌握的知識(shí)有感性具體階段、理性抽象階段和理性具體階段，這三個(gè)階段反映了三個(gè)不同的認(rèn)知水平，它們既有區(qū)別，又有聯(lián)系，并且呈遞進(jìn)關(guān)系。它引起學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的整合和重組。而從認(rèn)同到重組，從接受到探究，是學(xué)習(xí)心理質(zhì)的飛躍，這種飛躍不是自然形成的，而是由外部的激勵(lì)和內(nèi)部需要的知識(shí)量的積累，而導(dǎo)致的質(zhì)的變化。探究的過程，反映了學(xué)生由認(rèn)同思維向創(chuàng)新思維發(fā)展的過程。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，正是有意識(shí)地促進(jìn)這一演變的進(jìn)程。

我們又做了其它幾個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，如測定自行車行駛時(shí)所受的阻力與車速的關(guān)系。車所受的阻力，包括輪子與路面間的阻力，自行車內(nèi)部的機(jī)械摩擦阻力，相對于車速的空氣阻力等，學(xué)生應(yīng)用控制變量法，在路況、車子內(nèi)部機(jī)械摩擦一定的情況下，空氣阻力就較容易測出。對不同風(fēng)速下的空氣阻力的進(jìn)行分析、處理，我們就可以得到風(fēng)阻影響的關(guān)系及其圖線。通過這些探索，學(xué)生們逐步掌握了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般思想方法和技術(shù)方法。

四、探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評價(jià)

1、物理探究性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，加深了學(xué)生對物理概念和物理規(guī)律的理解。物理知識(shí)來源于實(shí)踐，特別是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐，通過創(chuàng)設(shè)一種類似于學(xué)術(shù)或?qū)W科研究的情境，使之與前人探索物理知識(shí)或規(guī)律的過程有許多相似之處，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)掘已有經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用已學(xué)知識(shí)，感悟和體會(huì)研究物理的思想和方法。通過問題的提出、方案的選擇，培養(yǎng)了學(xué)生的擴(kuò)散思維，通過方案的評估、確定，又培養(yǎng)了學(xué)生的聚斂思維。這整個(gè)討論、交流、實(shí)驗(yàn)的過程，也正是學(xué)生對所學(xué)物理知識(shí)、物理規(guī)律的梳理、整合、重組的過程，通過探究實(shí)驗(yàn)，也使部分學(xué)習(xí)優(yōu)秀的學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中存在的缺陷和不足，開始努力予以改進(jìn)

2、探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和研究問題的探究能力，動(dòng)手操作的實(shí)踐能力。通過問題的提出、方案的選擇、設(shè)計(jì)，儀器設(shè)備的選擇操作，實(shí)驗(yàn)需用構(gòu)件的動(dòng)手制作，數(shù)據(jù)的收集處理，歸納推理等系列訓(xùn)練，使學(xué)生的個(gè)性、興趣愛好和已有經(jīng)驗(yàn)得到充分的發(fā)揮，觀察能力、實(shí)踐操作能力得到提高。建模能力和空間想象能力的提高，使學(xué)生能對不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可行性評估，舍去不科學(xué)的或雖理論上成立但實(shí)踐操作上不可行或不精確的方案，這種靈活的思維方式，使學(xué)生跳出了死讀書的怪圈。也為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和可持續(xù)發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

3、探究性實(shí)驗(yàn)促成了學(xué)生的解題能力。學(xué)生學(xué)習(xí)物理，做練習(xí)題是不可缺少的重要一環(huán)，是幫助學(xué)生理解鞏固物理知識(shí)的重要手段之一。有些學(xué)生往往有這種感覺，聽教師講解時(shí)懂了，自己解題時(shí)卻又不行了。特別使碰到與實(shí)際聯(lián)系密切的問題更是無從下手。究其原因，就是學(xué)生對自然現(xiàn)象和生活中的物理現(xiàn)象疏于觀察，缺少聯(lián)想，不會(huì)靈活運(yùn)用已有知識(shí)。通過探究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作，能引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)知識(shí)與實(shí)際現(xiàn)象聯(lián)系起來，建立起清晰的物理模型和物理情境，提高分析問題的空間想象能力，有利于克服片面性，拓展解題思路。比照探究性實(shí)驗(yàn)開展前后，學(xué)生的解題思路和能力有了相當(dāng)大的提高。

根據(jù)新的《上海市中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（試用稿），要求學(xué)生能獨(dú)立根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)正確的實(shí)驗(yàn)方案，科學(xué)地完成較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。物理探究性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，給學(xué)生提供了相應(yīng)的時(shí)間、空間和環(huán)境，學(xué)生在教師的指導(dǎo)幫助下，通過自主設(shè)想、合作交流，實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)方式，在實(shí)踐過程中逐漸學(xué)會(huì)收集、處理和運(yùn)用信息，合作交流選擇方案，自己動(dòng)手制作和操作實(shí)驗(yàn)器材，分析歸納得出正確結(jié)論，使理論和實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來。通過這樣的訓(xùn)練，為學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神和可持續(xù)發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)，也為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)、以及將來面對社會(huì)的生存能力打下了良好的基礎(chǔ)，探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對于實(shí)現(xiàn)“二期課改”的教學(xué)目標(biāo)，也是一個(gè)有效的措施。

[主要參考文獻(xiàn)]：

1、《教學(xué)科學(xué)研究方法基礎(chǔ)》上海教育出版社，1998年版。

2、《上海市中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（試用稿），上海教育出版社，2004年10月版。

3、《中學(xué)物理課程研究》，唐國安、錢景華主編：百家出版社，1999年8月。

4、《中學(xué)物理教學(xué)概論》，閻金鐸等：高等教育出版社，1991年5月。