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

[摘要]：

物理探究性實驗教學(xué)的開設(shè)，激勵了學(xué)生的個性和已有經(jīng)驗得到充分的發(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、實踐的時間和空間。訓(xùn)練學(xué)生學(xué)會合作探究的能力，體現(xiàn)和提高學(xué)生的情感、態(tài)度、價值觀，培養(yǎng)了學(xué)生嚴謹?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)會研究、可操作性

課題背景

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，對物理教學(xué)來說其重要方面之一是實驗教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合，因為通過實驗可以更有效地讓學(xué)生體驗科學(xué)發(fā)展和知識形成的思想和方法。通過聯(lián)系實際問題，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新精神、可持續(xù)發(fā)展和適應(yīng)將來社會的生存能力?！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、興趣愛好和個性特長。實現(xiàn)知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀為一體的教學(xué)目標。

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)這完全不是費米、泰勒等人的研究方法，他們是從實際實驗的結(jié)果中歸納出原理，是歸納法。我很幸運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@段話表明實驗作為一種研究科學(xué)方法，對人的培養(yǎng)有著一種特別的作用。

探究性實驗是努力改變學(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。通過探究實驗，有效地促使學(xué)生關(guān)注和聯(lián)系實際問題，體驗科學(xué)發(fā)展和知識形成的思想和方法，掌握知識的本意和正確的結(jié)論。使學(xué)生的意志、毅力、情感、價值觀以及與他人的合作交流精神有所提高。也促進了學(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、探究性實驗在教學(xué)中的作用

普通實驗是在已有的規(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、基本方法、基本技巧，要求學(xué)生達到會做規(guī)定實驗的基本目標，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“主動參與、樂于研究、交流合作”的學(xué)習(xí)方式。探究性實驗教學(xué)的開展，能在已有的基礎(chǔ)上有效地激勵學(xué)生的個性和已有經(jīng)驗得到充分的發(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、實踐的時間和空間，訓(xùn)練學(xué)生學(xué)會獨立和合作探究的能力。不但要能做引入性實驗、驗證性實驗，還要能做探索性實驗，不但要能做實驗、巧做實驗，還要能根據(jù)學(xué)習(xí)和社會生活中的碰到的事例提出問題、選擇課題、設(shè)計實驗，探究事物的運動規(guī)律。通過探究性實驗的學(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，鼓勵學(xué)生的獨立意識和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生嚴格的科學(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)生的動手實踐能力、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、探究性實驗應(yīng)注意的原則

1、探究性實驗課題的選擇，有較強的開放性、實踐性、探究性，所以要注意不同學(xué)生的學(xué)習(xí)群體的認知結(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)、社會生活生產(chǎn)中選擇具有實際意義的事例作為課題，但并不是每一項知識都適合學(xué)生用探究方法來實驗的，應(yīng)根據(jù)具體情況，作合理的選擇，使課題有較強的科學(xué)性和可行性，突出知識本身的特點，安排探究方向和重點，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，實踐操作的本領(lǐng)，又能通過質(zhì)疑、反思、實踐操作，交流、討論、歸納、修正數(shù)據(jù)獲得成果，得到成功的愉悅。

2、任何實驗必須根據(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)計制作的，這些實驗原理可以是物理定理、定律或規(guī)律。探究實驗是在學(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，控制變量的實驗方法等基礎(chǔ)上進行的，所以，設(shè)計和進行一個實驗，必須有清晰的物理原理。這也是一個對學(xué)生所學(xué)知識的梳理、選擇、整合的過程。

3、由于探究性實驗中涉及較多的儀器器材的應(yīng)用，有些還需學(xué)生自己動手制作相應(yīng)的實驗構(gòu)件，所以要注意幾個設(shè)計原則。

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

(2)安全性，方案設(shè)計時必須考慮安全、可靠，不會對人和儀器、器材造成傷害或損害。學(xué)生由于生活實踐經(jīng)驗不足，有時考慮會欠妥，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、測距要能讀取正確的數(shù)據(jù)。盡可能選擇誤差小的方案，并在實驗具體實施前應(yīng)對方案進行評估，使實驗誤差控制在允許的范圍內(nèi)。

三、探究性實驗的教學(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”。從這個意義上講，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的“問題意識”，鼓勵學(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，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彈簧的勁度系數(shù)；自行車行駛中所受阻力和風阻對自行車的影響；家用電器實際功率的測定；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，要進行選擇評估，由于各人思路不同，同一問題會提出多個方案，有的方案在科學(xué)性方面，即理論上是成立的，但在探究性實驗中，實際操作上不可行的，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?shù)慕忉?、引?dǎo)，否則會影響學(xué)生的積極性。經(jīng)過大家的合作交流探討，確定方案后，就要制定計劃，安排各人分工負職，準備測量器具，制作相關(guān)實驗構(gòu)件，記錄實驗數(shù)據(jù)，撰寫探究實驗報告等工作。

3、方案的實施

如：測彈簧玩具手槍子彈出口速度實驗。

A根據(jù)豎直上拋運動規(guī)律，只要測出彈丸上升到最高點所用時間t，據(jù)v=gt，就可測出彈丸的出口速度。該方案理論上成立，但在實驗中發(fā)現(xiàn)彈丸處于動態(tài)中，從出口到最高點的時間t測不準。于是改為測彈丸經(jīng)最高點返回原出發(fā)點的時間，然后忽略空氣阻力，據(jù)運動的對稱性，得運動時間t，計算出速度。實際上這是同一類問題，都是測運動時間t時不能正確測定，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，彈丸返回時擊中紙板，聽到響聲立刻停表，這方法很好，解決了返回時刻不可測難題。但馬上又發(fā)現(xiàn)新問題，聽到響聲立刻停表，這里還存在一個人的反應(yīng)時間，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。顯然實測時間大于實際運動時間，實驗誤差太大，結(jié)果不理想。

B根據(jù)平拋運動規(guī)律，利用平拋運動中物體的水平方向位移和豎直方向位移的等時性，摒棄了運動的時間量，只要測出落點高度和水平位移即可計算出彈丸的出口速度。用公式：h=?.at2.s=vt,即可計算出v=s/t。我指出了方案的可行性，并為提高實驗精度，提醒應(yīng)注意的幾個問題：1）用水平儀校正彈丸出口速度的水平方向。2）適當增加槍口離地高度，以增加運動時間，減少誤差。學(xué)生們理解了實驗中注意的要領(lǐng)，操作時互相探討改進，提高了實驗的精確度。對實驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析時，學(xué)生考慮的相當全面。由于空氣阻力的影響，水平位移的實測值會小于理論值；彈丸運動的時間將大于理論值。據(jù)對公式v↓=s↓/t↑的分析，可知測量結(jié)果計算得到的值將小于彈丸的實際出口速度。又考慮到玩具手槍彈丸的運動速度不大，空氣阻力對它的影響較小，故只對計算結(jié)果略作修正。經(jīng)多次實驗測定，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。

這個探究性實驗的結(jié)果較為理想，在此基礎(chǔ)上我們又有意識地進行了問題的拓展，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的初動能；根據(jù)動能定理，又求得了槍機彈簧對彈丸做功的值以及槍機彈簧被壓縮時具有的彈性勢能；進一步，我們又測出槍機彈簧被壓縮時的形變量X，據(jù)W=?KX2，又測出了槍機彈簧的勁度系數(shù)K。通過對實驗中出現(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)探究的過程中會碰到許多困難，不會象純理論學(xué)習(xí)中那么簡單，每一步都要經(jīng)過艱苦的探索。

學(xué)生掌握的知識有感性具體階段、理性抽象階段和理性具體階段，這三個階段反映了三個不同的認知水平，它們既有區(qū)別，又有聯(lián)系，并且呈遞進關(guān)系。它引起學(xué)生認知結(jié)構(gòu)的整合和重組。而從認同到重組，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，而是由外部的激勵和內(nèi)部需要的知識量的積累，而導(dǎo)致的質(zhì)的變化。探究的過程，反映了學(xué)生由認同思維向創(chuàng)新思維發(fā)展的過程。探究性實驗教學(xué)的目的，正是有意識地促進這一演變的進程。

我們又做了其它幾個探究性實驗，如測定自行車行駛時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)部機械摩擦一定的情況下，空氣阻力就較容易測出。對不同風速下的空氣阻力的進行分析、處理，我們就可以得到風阻影響的關(guān)系及其圖線。通過這些探索，學(xué)生們逐步掌握了科學(xué)實驗的一般思想方法和技術(shù)方法。

四、探究性實驗教學(xué)的評價

1、物理探究性實驗的開設(shè)，加深了學(xué)生對物理概念和物理規(guī)律的理解。物理知識來源于實踐，特別是科學(xué)實驗的實踐，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或規(guī)律的過程有許多相似之處，讓學(xué)生在實驗中發(fā)掘已有經(jīng)驗，運用已學(xué)知識，感悟和體會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。這整個討論、交流、實驗的過程，也正是學(xué)生對所學(xué)物理知識、物理規(guī)律的梳理、整合、重組的過程，通過探究實驗，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

2、探究性實驗教學(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，動手操作的實踐能力。通過問題的提出、方案的選擇、設(shè)計，儀器設(shè)備的選擇操作，實驗需用構(gòu)件的動手制作，數(shù)據(jù)的收集處理，歸納推理等系列訓(xùn)練，使學(xué)生的個性、興趣愛好和已有經(jīng)驗得到充分的發(fā)揮，觀察能力、實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)計方案進行可行性評估，舍去不科學(xué)的或雖理論上成立但實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、探究性實驗促成了學(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，聽教師講解時懂了，自己解題時卻又不行了。特別使碰到與實際聯(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，不會靈活運用已有知識。通過探究性實驗的設(shè)計、操作，能引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)知識與實際現(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。比照探究性實驗開展前后，學(xué)生的解題思路和能力有了相當大的提高。

根據(jù)新的《上海市中學(xué)物理課程標準》（試用稿），要求學(xué)生能獨立根據(jù)實驗?zāi)康模O(shè)計正確的實驗方案，科學(xué)地完成較復(fù)雜的實驗任務(wù)。物理探究性實驗的開設(shè)，給學(xué)生提供了相應(yīng)的時間、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，實驗探究的學(xué)習(xí)方式，在實踐過程中逐漸學(xué)會收集、處理和運用信息，合作交流選擇方案，自己動手制作和操作實驗器材，分析歸納得出正確結(jié)論，使理論和實踐有機地結(jié)合起來。通過這樣的訓(xùn)練，為學(xué)生的實踐能力、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)、以及將來面對社會的生存能力打下了良好的基礎(chǔ)，探究性實驗教學(xué)，對于實現(xiàn)“二期課改”的教學(xué)目標，也是一個有效的措施。

[主要參考文獻]：

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)物理課程標準》（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。