探究高中物理探索性实验的设计与实践

钟时贵

素质教育的全面实施对学生实践能力和创新意识提出了很高的要求，这需要教师用拥有足够思维空间的新型教学模式开展教学工作.实验能力是物理综合能力的体现，致力于物理实验设计的研究，对提升教学质量有着很大的帮助.

一、高中物理探索性试验设计指导思想

皮亚杰是一位著名的心理学家，他的“平衡学说”提出要想激发学生的求知欲和好奇心，必须从认知层面让学生产生冲突，人的认知结构发展是以冲突为基础的，因此在高中物理探索性实验设计的过程中要强调新颖，以便很好地激发学生的探索欲望.关于实验设计中的“新颖”也是有一个把控范围的，超出主体认知范围的“新”不容易引起注意，太弱的“新”又根本无法引起认知上的冲突，因此探索性物理实验的设计要把握好内容的范围以及指导思想的深度.

二、高中物理探索性实验教学的过程

1.提出问题

探究实验是从问题的提出开始的，正是由于具体问题的出现才有探究的欲望和可能，也让探究过程有了一个明确的防线.探究性实验问题的提出需要与学生课堂学习知识有紧密的联系，用于引导学生进入各个实验环节，通过收集证据，整理数据、解释实验现象最终得出结论.问题的提出并不仅局限于实验的开始，学生在探究过程中还会不断地发现新问题，每个问题都是一个新的探究起点.对此，教师要着重培养学生发现问题、提出问题的能力，通过鼓励来强化学生的积极性，让提出问题内化为学生的自主性行为.

2.假设与猜想

最容易被学生忽略但又是探究过程必不可少的环节就是假设与猜想，这一环节需要教师引导学生根据自己所学的物理原理和实验经验，结合生活实际经验，合理大胆地猜测实验结果.学生要围绕产生问题的所有可能性原因进行猜想，基于自己已有的经验和知识提出假设，这就很好地为后期的验证做好了准备工作.

3.制定计划与设计实验

制定计划主要指设计实验思路和方法、了解实验器材和设备，是对于实验数据的收集内容和范围，以及分析、处理、反思、评估等一系列“如何做”问题的梳理.整个探究性实验的关键就在于设计实验，这是最能体现学生创造性思维和想象力的环节.实验设计主要包括三个方面的内容：一是明确实验对象、实验目的，指导思想、实现手段和方法等;二是合理正确地运用实验原理，需要在一定“理想化”程度下进行简化实验;三是灵活运用实验技术，主要包括对技术手段和实验器材的运用.

4.开展实验和收集数据

这属于实操环节，首先需要学生基于实验方案对实验设备、材料和器材等进行校准，还可根据实际需要自行研制实验器材;其次对准备好的仪器进行安装调试，值得注意的是同一种器材的操作方法并不是固定的，关键看具体的实验需求;最后通过多种观察手段和测量方法，如实完整地记录实验现象和有关数据.分析实验的依据是收集和记录的实验资料，因为科学地对客观世界和现象的解释是以实验证据为基础的，除了在实验过程中收集证据，还需在实验外尽可能地收集信息和数据，最大限度地排除可能对探究结果产生影响的因素.

5.分析与论证

实验现象并不能通过收集得来的证据或数据本身来解释时，就需要教师指导学生通过分析和归纳，得出具有科学性和规律性的结论.在得出最终结果后还有重要的一步，即对各个实验环节的有效性、真实性进行评估.评估是贯穿于整个探究性实验的，提出的猜想与假设是否得到了事实证据的证实、结论的反思与评价等，在这些问题被進一步确认后才能保证研究方案的合理性.

6.交流与合作

探究性实验缺少不了经验与体会的交流，学生在完成实验后可将自己的研究成果与其他同学分享，包括研究过程、方法和结果等，在别人对自己的讲述表示尊重的同时也要对他人的研究成果表示尊重，对于他人针对自己研究提出的意见要虚心接受，并在认真思考他人意见后进一步完善研究方案.交流既是分享也是合作，它伴随着整个实验探究的全过程，有利于学生反思自己的想法和行为，明确自己的不足之处.

总而言之，探索性实验能很好地培养学生的创新意识与精神，让学生的思维和动手实践能力得到提升.在整个实验过程中，教师要注重问题的启发性，给予学生独立思考以及发挥创造性思维的空间，从而提升教学质量.