怎样开展探究性实验培养学生探究能力

如何培养学生的实验操作能力和科学探究能力~

摘要：物理实验探究教学在新课程物理教学中起着非常重要的作用，如果能有效地开展物理实验探究，将会激发起学生的求知欲，加强他们对基本知识的认识程度，还能培养他们的创新能力。
关键词：物理实验教学；创新思维；创造能力；实验探究能力
物理是实验科学，实验在教学中占据了很大的地位，中学物理作为科学学习的学科，其教学目标是为了提高学生的科学素养，培养学生的实践操作能力动手能力和创新思维能力。在这一过程当中，学生的实际动手能力、实验活动和教师的实验教学的开展就成为了物理学科教学的重要组成部分。所以，初中物理实验教学应得到加强。笔者就如何加强初中物理实验教学谈谈自己的看法。　
一、激发学生兴趣，使学生对物理学产生亲近感和愉悦感
由于物理实验是以充分调动学生的各种感官为前提的一个综合学习过程，因而必须通过有效的刺激，去强化实验教学的启发性，努力使实验过程中出现实验现象或实验结果能够激励学生进行深入的思考。影响学习积极性的最直接的因素是兴趣。爱因斯坦曾经说过：“兴趣是最好的老师”。只要有了兴趣，才能提高学生学习的积极性。因此，物理课应从实验引入，设计一些使学生感到新鲜有趣的小实验，把学生的注意力吸引过来，集中到探求知识的境界中去。利用身边的自己经常接触的物品进行实验，又会使学生产生更加浓厚的兴趣，会使学生主动参与到物理学习中来。例如，用鸡蛋做实验，在初中物理第一堂课上，教师提着一袋鸡蛋走进教室，引起了学生惊诧的目光和欢快的笑声，在学生好奇的期待中，教师用鸡蛋和其他器材，与学生一起做了几个精彩的实验：让一位男生用手掌用力握鸡蛋而鸡蛋不碎；而将鸡蛋轻轻在杯边一磕，鸡蛋粉碎。又做了与惯性有关的“飞不出去的鸡蛋”；与大气压有关的“瓶吞蛋”实验；与重心有关的“站不稳的鸡蛋”。看到了司空见惯的鸡蛋有这么多精彩的表现，学生兴奋而好奇，激发了他们对物理学习的极大热情。
二、强化实验教学探索性，培养学生的想象力
为了强化实验教学的探索性，要鼓励学生对实验中可能出现的实验现象和实验结果进行预测和猜想，这样对培养学生的创新能力也是大有益处的，牛顿正是根据苹果落地现象猜想到，进而发现了万有引力。因此，在实验教学中要让学生在预测和猜想基础上设计实验方案，选择实验器材，再用实验去验证，这样对学生创新能力的培养也是有积极作用的。
课本中各种各样的电路图、滑轮组装配图、物态变化图像等等，都是从画图、识图及图像与实物转化的角度，提高学生对物理规律掌握的程度的，换句话说，也就是靠想象来认识物理规律，然后靠作图来进行分析、判断的。如“电磁感应现象”这一节，在学习“导体做切割磁感应线的运动”这一内容时，可启发学生联想“右手拿镰刀割麦子”的情形。根据“右手定则”，磁感应线方向(麦子)、导体运动方向(镰刀)、导体中感生电流方向(四指)的关系就十分明确了。从上述例子中可以看出，想象使学生头脑中出现一些超乎他们自己经验的形象；由于想象的材料来源于实践并与感知、记忆密切相关，因此教师应引导学生运用画图、识图、观察图表和模型等，帮助学生对没有直接感知过的，或根本不能直接感知的事物，产生清晰的印象，以开拓学生的思路，扩大知识范围，促进学生想象能力的发展，加强学习物理的能力。

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三、扩大实验教学自主性，培养学生的思维能力
物理是一门实验科学，中学物理实验又是学生将来从事科学实验的起点。实验过程要给学生留有较充分的思维空间。充分发挥学生在实验过程中的主观能动性，调动学生思维的积极性、主动性。培养学生逐步形成独立引出实验步骤，独立选择实验器材，独立进行操作实验，独立设计记录表格，独立分析实验结果的能力，使学生能够独立地提出问题，尤其是能在别人看来没有问题或不能问题之处提出有些新意或有价值的问题，体现创新能力。
在实验教学中，学生运用形象思维在头脑中形成实验方案，需要通过实践的检验，才能判断是否可行，设计过程中的错误和缺陷也只有在实践中才能不断地修正，脑的活动不断纠正着手的失误，手的操作同时也不断修正脑的错误，手脑结合，相得益彰。因而物理实验教学中促进手脑的有机结合是物理实验的客观要求，又是培养适应经济时代的创新人才的要求。
因此，在物理实验课的教学中，必须重视培养学生的实验技能和独立工作能力，使学生养成良好的实验习惯。每次做实验时，教师要指导学生弄懂实验原理，学会正确使用物理仪器，掌握计数、读数和处理实验结果的技巧，能够通过分析、推理得出正确结论。比如，在电学实验中，教师要反复强调电流表、电压表的连接特点及“＋”“一”极的接线位置，让学生学会用欧姆定律正确估算量程，避免量程过大使测量值的误差大，又避免量程过小使电流烧坏仪表。学生掌握了基本实验技能，就能独立动手操作，打好实验的基础，学到课本上没有的或者是一带而过的知识。
通过实验，不仅有效地帮助学生领会物理知识，更重要的是通过观察实验现象，分析和解决实验中的问题，能够培养学生的创造性思维能力，促进学生全面发展。
四、加强课外小实验制作，引导学生一物多用，挖掘学生的实验潜能
在日常教学实践中，笔者体会到，重视初中教材中小实验的教学，既有利于巩固知识，提高能力，还容易引起学生的兴趣，这对全面提高物理教学质量具有重要的意义。通过小实验和小制作的完成，可激发学生学习物理知识的兴趣，调动学习的积极性。物理学科的特点决定了学生学习物理的难度，导致了一些学生对学习物理产生畏学、厌学情绪，若能在改进课堂教学的前提下，把握住对小实验教学的机会，通过学习体会亲自制作和实践的乐趣，就可激发兴趣，认识到物理知识在实践中的应用，从而激起他们学好物理的信心。通过小实验的教学，进一步培养和加强学生的实验技能。根据学校的实际情况，我们组织学生利用课外活动时间开展小制作活动，如自制电动机、测力计、潜望镜、简易望远镜、三棱镜、电铃、楼道电灯开关电路等。既能锻炼学生的动手制作能力，又能为学生将来工作后自制简易用具打下良好的基础。物理学是实验科学，提倡学生自编实验和自制实验器材，可培养动脑思考的习惯和动手创新的能力，又如“纸盒烧开水”“小风轮”等小实验的实施和操作过程，就是对知识的再学习过程，并由此达到升华知识，提高能力的目的。通过对小实验的教学，达到对物理知识的巩固、复习和提高的作用。因此，小制作、小实验的实施过程就是对知识的再学习过程，并由此达到升华知识，提高能力的目的。同时，通过对小实验的教学还可教育学生树立献身科学的精神，实施理想教育和爱国主义教育。
以上仅是笔者在这些年来进行初中物理实验教学的一些尝试。“太阳每天都是新的” 。在实践中，教师应不断探索、研究、寻找更适合学生实际的教育教学方法和模式。正如柳斌所说的，我们的教育不是选择适合教育的学生，而应当创造一种适合每一个学生的教育。一个人只要得到对他最合适的教育，他的才能就可以得到充分的发展。

一、学习理解科学家的探究过程，激发学生的探究意识。
学生学习起点低，教师必须加强学生的思想.纪律教育工作.在生物课堂教学中，教师作为学生探究学习的领路人可以穿插介绍一些有趣的生物现象及科学家的探究经历,使学生了解科学探究的过程及其复杂性，一方面培养学生的探究兴趣，激发学生探究意识。另一方面使学生认识到一些伟大成就的获得其实就来源于我们身边，关键是我们应养成仔细观察、勤于思考的习惯。
二、转变学习方式，培养学生的探究学习能力。
传统的课堂教学中学生养成一种被动、机械、僵化的学习方式，不利于学生长远发展，因此新课改倡导主动、合作、探究的学习方式。而实现这一转变的关键是教师将课堂真正交给学生，使学生成为课堂的主人，教师成为学生的引导者、组织者、合作者。课下则引导学生养成主动探究的习惯。具体表现在：
1、精心设计探究流程，循序渐进的培养学生的探究能力。
探究性学习是一种积极的学习过程。它是指学生在教师的指导下，对生物及其相关事物进行观察、描述、提出问题、从各种信息渠道查找信息，提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达和交流。它最大的目的就是要学生掌握科学研究的方法，培养学生的科学探究能力。教师在实施课程时，必须向学生提供更多的机会让学生亲自参与和实践，提高学生的生物科学素养。当然以上探究流程只是一种参考，在具体探究学习过程中还应据情而变，因此教师作为学生学习的引导者应科学设计探究流程，循序渐进的培养学生的科学探究能力。
首先对探究能力较弱的初一学生来说，先设计了观察和调查等栏目，这些活动的进行为以后学生进行探究活动打下了基础；另外探究刚开始教师可让学生体验探究的一般过程，侧重观察、比较和推理能力的培养。例如：初一生物上册第一个探究活动是探究光对鼠妇生活的影响，鼠妇应该是学生熟视无睹的一种生物，因此在教学中教师可先作如下安排：学生寻找鼠妇，注意观察鼠妇生活的环境及鼠妇在被发现后的反应，面对鼠妇的反应你有什么疑问。如此环节便能引导学生自己提出影响鼠妇生活的环境因素；在学生制定计划阶段教师必须强调实验变量和设置对照实验的重要性；在探究阶段注意分析减小试验误差采取的措施；在探究活动的结论分析阶段教师应引导学生相互分析探究过程中可能导致失误的因素，从而为以后探究的顺利开展奠定了基础；在表达交流阶段教师及时表扬探究成功的学生，对探究不成功的学生在进行指导的同时也给予鼓励，从而增强探究学习的兴趣和信心。
其次随着学生探究能力的增强，教材在探究活动设计上给予学生更大的自主性，因此教师可以在探究活动中逐渐放手，让学生去独立思考和体验探究的各个过程。比如对于初二年级的学生则可以结合具体探究内容，引导学生进一步领悟科学探究的一般方法，如是否需要作出假设、如何做假设、例如探究鱼鳍在游泳中的作用，教师完全可以鼓励学生尝试改进教材所推荐的实验方案，比如有的学生发现教材中提示的木片捆绑法实验效果并不好，他们通过推理和反复的尝试，改进了原有的实验方案，用粗糙的硬纸片捆绑取得了比原来更好的实验效果。
总之教师在清楚学生探究能力的基础上，因材施教，合理设计好探究学习的流程，争取使学生的探究能力实现质的飞跃。
2、探究活动生活化，解决问题现实化，使学生的探究能力得到进一步提升。
生物新课程标准将科学探究列为一级主题，但仅是靠课上进行探究活动培养学生的探究能力还是不够的，因此培养学生在生活实践中养成探究学习的习惯是非常有必要的。在实行课改后，实验要求培养学生的主动参与、合作探究能力，不光重视实验的结果，更要重视实验的过程，这样教师应放开手脚，实验材料、用具等发动学生自己准备，学生准备的过程就是学习思考的过程，分析辨别的过程。例如：在探究种子萌发的外界条件时，有的学生在家用瓶瓶罐罐等简单的器物进行，也有的学生在教室内开始了探究，并经常关注、记录实验的过程及结果，最后有的还吃上了自己亲自培养的豆芽菜。如此过程学生不仅从中学得了知识，同时在科学探究过程中能把学、思、疑、问连结在一起，给自学探究增添无限的乐趣和动力。诸如此类学生可进行自主探究的活动还有很多：课外观察花的结构、探究蚂蚁的信息交流此外新课改注重与生活实践的联系，如何用所学知识解释、解决实际问题显得尤为重要。例如：在播种种子之前为什么要浇地、翻地？为什么新疆的哈密瓜格外甜？植株出现叶色发黄的情况可能原因是什么，应如何解决？总之，让学生在生活中获得探究的兴趣，通过自学探究挖掘学生心力，发挥其自主性，培养自主学习习惯和自学能力，使其终身受益。
3、重视小组合作，互通有无。
无论课内还是课外，在探究学习过程中，学生常常需要小组合作进行试验、调查、讨论，因此学生是否能够开展有效的合作成为探究成败的关键。小组组合则显得尤为重要，教师应根据生物探究学习的不同情况来采取多种成员组合的合作探究小组。如可采取自由分组、位置分组、优中差搭配分组等，合理灵活的运用多种分组形式，从而增加学生开展探究活动的兴趣，通畅学生之间信息交流的途径，有利于学生之间相互合作、相互帮助、共同提高，同时增强学生的合作意识，从而为学生以后更好的适应社会奠定基础。当然，有效的合作探究离不开教师的适时指导，教师作为指导者应及时掌控学生探究进展情况，争取使合作探究真正落到实处，使小组中的每位成员都能融入其中，各尽其责又服务整体，使学生在探究合作中竞争，在交流中发展。
三、同学习、共探究。
新的学习方式的转变给教师提出更高的要求，对教师来说这应是全方位的挑战，一方面学生学习内容的开放性使学生的认知领域扩大化，学生吸纳知识的多元化也打破了教师原有的专业知识优势。另一方面教师不再是教科书内容的搬运工，而应当是给学生砖块能指导他们建成高楼大厦的工程师。以上问题要求教师彻底改变传统的教学观念和教学方法，不断学习，全面提高个人素质，强化生物学素养，完善知识结构，同时不断提升自身的组织协调能力和合作能力，广泛获取信息，积累教育科研经验，使自身不断完善自我，从而为更好的指导学生的探究学习奠定基础，使师生得到共同提高。
四、注重细节，促进探究。
凡事有其相对性，学生的探究学习能力主要在探究学习中获得的，探究学习的正确应用影响着探究能力的提高。我认为教师要组织好探究性学习，要注意以下几点问题：
1、把握好对探究的要求。探究性学习作为一种学习方式，它不同于科学家的探究活动。对于初中学生而言，让学生在有限的时间内学到生物学科的基本知识和学科结构，不能象科学家进行科学探究的过程一样复杂，应予以简化。例如，提出问题大部分可由教师或教材提出，而且提出的问题应有针对性，并要符合初中学生的认知水平，不能太深奥；在获取事实这个环节上，也常常是教师和教材提供的，这样就省去了许多环节，保证学生在课堂上有更多的时间去体验科学探究的过程，体验通过自主学习获取知识后成功的喜悦。
2、注意安排好课内外活动的结合。教材安排的一些活动是在课内进行的，但也需要课外用适当的时间才能完成。因此，在课堂上进行活动外，教师还应对学生在课外的观察进行检查，如可通过检查观察记录、探究结果等方式。以保证探究过程的连续性与完整性，而不至于半途而废，从而培养学生科学的态度。
3、在组织探究性学习过程中，教师要做好对探究活动的及时、有效的评价。如采用学生自评、学生互评、教师评定三者结合的方式来评价学生的探究活动的，并将探究活动成绩作为期末成绩的一部分。在探究活动中及时表扬能起示范作用的小组或个人，这样不仅有教育意义，也对后面的探究活动产生良好的影响。
4、在组织探究性学习时要避免两个极端。具体地说，就是一方面要避免教师在课堂上把自己当作观众，站在一边看热闹，全部放手让学生随意进行，这也称为放羊式的；另一方面要避免教师牵着学生鼻子走，把自己的思想强加给学生，不利于学生创新能力的培养，又回到昔日满堂灌的课堂中去。这两个方面都是与倡导探究性学习课堂理念不相符合的是不利于学生探究能力培养的。
总之，我在课改教学中不断索摸不断反思探究教学，让学生在自主学习中探究，在质疑问题中探究，在观察比较中探究，在矛盾冲突中探究，在问题解决中探究，在实践活动中探究，在探究中提高学生生物科学素养，提高教师教育教学水平，进一步推动素质教育。

一、学习理解科学家的探究过程，激发学生的探究意识。
学生学习起点低，教师必须加强学生的思想.纪律教育工作.在生物课堂教学中，教师作为学生探究学习的领路人可以穿插介绍一些有趣的生物现象及科学家的探究经历,使学生了解科学探究的过程及其复杂性，一方面培养学生的探究兴趣，激发学生探究意识。另一方面使学生认识到一些伟大成就的获得其实就来源于我们身边，关键是我们应养成仔细观察、勤于思考的习惯。
二、转变学习方式，培养学生的探究学习能力。
传统的课堂教学中学生养成一种被动、机械、僵化的学习方式，不利于学生长远发展，因此新课改倡导主动、合作、探究的学习方式。而实现这一转变的关键是教师将课堂真正交给学生，使学生成为课堂的主人，教师成为学生的引导者、组织者、合作者。课下则引导学生养成主动探究的习惯。具体表现在：
1、精心设计探究流程，循序渐进的培养学生的探究能力。
探究性学习是一种积极的学习过程。它是指学生在教师的指导下，对生物及其相关事物进行观察、描述、提出问题、从各种信息渠道查找信息，提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达和交流。它最大的目的就是要学生掌握科学研究的方法，培养学生的科学探究能力。教师在实施课程时，必须向学生提供更多的机会让学生亲自参与和实践，提高学生的生物科学素养。当然以上探究流程只是一种参考，在具体探究学习过程中还应据情而变，因此教师作为学生学习的引导者应科学设计探究流程，循序渐进的培养学生的科学探究能力。
首先对探究能力较弱的初一学生来说，先设计了观察和调查等栏目，这些活动的进行为以后学生进行探究活动打下了基础；另外探究刚开始教师可让学生体验探究的一般过程，侧重观察、比较和推理能力的培养。例如：初一生物上册第一个探究活动是探究光对鼠妇生活的影响，鼠妇应该是学生熟视无睹的一种生物，因此在教学中教师可先作如下安排：学生寻找鼠妇，注意观察鼠妇生活的环境及鼠妇在被发现后的反应，面对鼠妇的反应你有什么疑问。如此环节便能引导学生自己提出影响鼠妇生活的环境因素；在学生制定计划阶段教师必须强调实验变量和设置对照实验的重要性；在探究阶段注意分析减小试验误差采取的措施；在探究活动的结论分析阶段教师应引导学生相互分析探究过程中可能导致失误的因素，从而为以后探究的顺利开展奠定了基础；在表达交流阶段教师及时表扬探究成功的学生，对探究不成功的学生在进行指导的同时也给予鼓励，从而增强探究学习的兴趣和信心。
其次随着学生探究能力的增强，教材在探究活动设计上给予学生更大的自主性，因此教师可以在探究活动中逐渐放手，让学生去独立思考和体验探究的各个过程。比如对于初二年级的学生则可以结合具体探究内容，引导学生进一步领悟科学探究的一般方法，如是否需要作出假设、如何做假设、例如探究鱼鳍在游泳中的作用，教师完全可以鼓励学生尝试改进教材所推荐的实验方案，比如有的学生发现教材中提示的木片捆绑法实验效果并不好，他们通过推理和反复的尝试，改进了原有的实验方案，用粗糙的硬纸片捆绑取得了比原来更好的实验效果。
总之教师在清楚学生探究能力的基础上，因材施教，合理设计好探究学习的流程，争取使学生的探究能力实现质的飞跃。
2、探究活动生活化，解决问题现实化，使学生的探究能力得到进一步提升。
生物新课程标准将科学探究列为一级主题，但仅是靠课上进行探究活动培养学生的探究能力还是不够的，因此培养学生在生活实践中养成探究学习的习惯是非常有必要的。在实行课改后，实验要求培养学生的主动参与、合作探究能力，不光重视实验的结果，更要重视实验的过程，这样教师应放开手脚，实验材料、用具等发动学生自己准备，学生准备的过程就是学习思考的过程，分析辨别的过程。例如：在探究种子萌发的外界条件时，有的学生在家用瓶瓶罐罐等简单的器物进行，也有的学生在教室内开始了探究，并经常关注、记录实验的过程及结果，最后有的还吃上了自己亲自培养的豆芽菜。如此过程学生不仅从中学得了知识，同时在科学探究过程中能把学、思、疑、问连结在一起，给自学探究增添无限的乐趣和动力。诸如此类学生可进行自主探究的活动还有很多：课外观察花的结构、探究蚂蚁的信息交流此外新课改注重与生活实践的联系，如何用所学知识解释、解决实际问题显得尤为重要。例如：在播种种子之前为什么要浇地、翻地？为什么新疆的哈密瓜格外甜？植株出现叶色发黄的情况可能原因是什么，应如何解决？总之，让学生在生活中获得探究的兴趣，通过自学探究挖掘学生心力，发挥其自主性，培养自主学习习惯和自学能力，使其终身受益。
3、重视小组合作，互通有无。
无论课内还是课外，在探究学习过程中，学生常常需要小组合作进行试验、调查、讨论，因此学生是否能够开展有效的合作成为探究成败的关键。小组组合则显得尤为重要，教师应根据生物探究学习的不同情况来采取多种成员组合的合作探究小组。如可采取自由分组、位置分组、优中差搭配分组等，合理灵活的运用多种分组形式，从而增加学生开展探究活动的兴趣，通畅学生之间信息交流的途径，有利于学生之间相互合作、相互帮助、共同提高，同时增强学生的合作意识，从而为学生以后更好的适应社会奠定基础。当然，有效的合作探究离不开教师的适时指导，教师作为指导者应及时掌控学生探究进展情况，争取使合作探究真正落到实处，使小组中的每位成员都能融入其中，各尽其责又服务整体，使学生在探究合作中竞争，在交流中发展。
三、同学习、共探究。
新的学习方式的转变给教师提出更高的要求，对教师来说这应是全方位的挑战，一方面学生学习内容的开放性使学生的认知领域扩大化，学生吸纳知识的多元化也打破了教师原有的专业知识优势。另一方面教师不再是教科书内容的搬运工，而应当是给学生砖块能指导他们建成高楼大厦的工程师。以上问题要求教师彻底改变传统的教学观念和教学方法，不断学习，全面提高个人素质，强化生物学素养，完善知识结构，同时不断提升自身的组织协调能力和合作能力，广泛获取信息，积累教育科研经验，使自身不断完善自我，从而为更好的指导学生的探究学习奠定基础，使师生得到共同提高。
四、注重细节，促进探究。
凡事有其相对性，学生的探究学习能力主要在探究学习中获得的，探究学习的正确应用影响着探究能力的提高。我认为教师要组织好探究性学习，要注意以下几点问题：
1、把握好对探究的要求。探究性学习作为一种学习方式，它不同于科学家的探究活动。对于初中学生而言，让学生在有限的时间内学到生物学科的基本知识和学科结构，不能象科学家进行科学探究的过程一样复杂，应予以简化。例如，提出问题大部分可由教师或教材提出，而且提出的问题应有针对性，并要符合初中学生的认知水平，不能太深奥；在获取事实这个环节上，也常常是教师和教材提供的，这样就省去了许多环节，保证学生在课堂上有更多的时间去体验科学探究的过程，体验通过自主学习获取知识后成功的喜悦。
2、注意安排好课内外活动的结合。教材安排的一些活动是在课内进行的，但也需要课外用适当的时间才能完成。因此，在课堂上进行活动外，教师还应对学生在课外的观察进行检查，如可通过检查观察记录、探究结果等方式。以保证探究过程的连续性与完整性，而不至于半途而废，从而培养学生科学的态度。
3、在组织探究性学习过程中，教师要做好对探究活动的及时、有效的评价。如采用学生自评、学生互评、教师评定三者结合的方式来评价学生的探究活动的，并将探究活动成绩作为期末成绩的一部分。在探究活动中及时表扬能起示范作用的小组或个人，这样不仅有教育意义，也对后面的探究活动产生良好的影响。
4、在组织探究性学习时要避免两个极端。具体地说，就是一方面要避免教师在课堂上把自己当作观众，站在一边看热闹，全部放手让学生随意进行，这也称为放羊式的；另一方面要避免教师牵着学生鼻子走，把自己的思想强加给学生，不利于学生创新能力的培养，又回到昔日满堂灌的课堂中去。这两个方面都是与倡导探究性学习课堂理念不相符合的是不利于学生探究能力培养的。
总之，我在课改教学中不断索摸不断反思探究教学，让学生在自主学习中探究，在质疑问题中探究，在观察比较中探究，在矛盾冲突中探究，在问题解决中探究，在实践活动中探究，在探究中提高学生生物科学素养，提高教师教育教学水平，进一步推动素质教育。

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