江苏省无锡市锡山区教育局教研室 张 杰
物理是一门以观察和实验为基础的科学。实验不仅是一种验证性或操作性实践活动，更是一种探究性的实践活动。《义务教育课程标准实验教科书·物理》（人教版，以下简称新教材）中共有探究性实验38个，演示性实验22个，另外还有家庭小实验、小制作等。新教材淡化了学生实验和演示实验的区别，强化了 实验的探究性。学生经历科学探究过程，不仅获得知识、技能，更重要的是掌握科学方法，体验科学家科学研究的一般过程，提高科学探究能力，学习科学方法和科学态度。下面，笔者结合物理课程改革一年多的实验教学经验，就实验器材、测量性实验、科学探究性实验的教学实践，简单谈一下我的思考和体会，与大家交流。
一、把握教学要求，优化实验器材的教学方法
实验器材是进行实验的物质保障，能够正确使用器材是进行实验的基础。新教材中涉及的实验器材有：温度计、电流表、电压表、天平、量筒、停表及长度测量工具等。新教材对实验器材的编排，依实验器材的教学呈现科学探究的教学方式，为学生提供自由表达、质疑、探究、讨论的机会，有利于培养学生的实践能力。
过去我们认为，实验器材的教学只能用“灌输”的方式，否则可能引起人身伤害、仪器损坏或形成不良习惯。总是要求学生按步骤操作、按要求进行、照教师的讲解去做，这种教学方式阻断了学生的探究需求，违背了学生的认知规律。实际上，学生今后的生活、工作中遇到新器材，需要摸索其使用方法的场合是很多的，这种能力也是十分重要的。例如，电流表和电压表使用方法的教学和老教材相比有了较大的变动，教材编排的顺序是先学习电流表，后学习电压表，学习电流表时，先介绍电流表有几个特点（八年级上册），这几个特点是为了保护人身和器材安全的需要，也算是正确使用电流表的强制性要求。至于怎样读数，教材中提供了三个步骤，学生只需依步骤学习、思考就可以了。到学习电压表时，教材仅提供一份“×××型直流电压表的使用说明书（节选）”和阅读说明书后需回答的几个问题（八年级下册），由学生自己思考、摸索电压表的使用方法。关于怎样读数，教材仅要求学生参照电流表的相关知识，学生自己说出电压表的读数方法。这样做可以避免学生死记操作步骤，使学生养成思考的习惯，学会思考。
考查学生的学习时，可以不局限于课堂上学过的电表，可以考查学生未见过的电表。例如，八年级下册第66页出现指针静止在刻度盘中央的电流表，教材没有介绍其使用方法，如果学生会用了，说明学生已经学会了电流表的使用方法。电表读数的考查，可采用类似的方法，既可以考查学过的电表，也可以考查没有学过的内容。
例题：图1为一种电表的刻度盘，但测量的不是电流也不是电压，而是一种你没有学过的物理量，这个物理量的单位符号是Ω。尽管你没有学过这个物理量，也没有见过这种刻度的表盘，但只要仔细观察，也许你就能够读出它的示数。试试看！ 读数为______。
图1
关于其他实验器材的学习，也是尽量让学生边学习、边思考、边操作、边总结，从中学习一些规律性的东西。如天平、弹簧测力计的制作和使用等都是如此。
二、拓宽教学思路，改进验证性或测量性实验的教学方法
新教材和老教材相比，老教材中的大部分验证性或测量性实验都被转化为新教材中的探究性实验，如欧姆定律实验、阿基米德原理实验等都成为新教材中的探究性实验。教材中的验证性或测量性实验虽然较少，如测量小灯泡的电阻和测量小灯泡的电功率等，但这些实验在培养学生的动手能力、观察思考能力及分析和解决问题的能力等方面有着重要的作用，因此，要切实加强验证性或测量性实验教学方法的研讨学习，提高实验教学的有效性。
测小灯泡电阻一节在“想想议议”栏目中提出需要研究的问题，教材给出测量小灯泡电阻的原理图（八年级下册），请学生根据滑动变阻器的工作原理，设计实验和记录实验数据。在实验原理图的提示下，学生从实验器材的选择、实物图的连接、实验记录等方面入手进行实验，这样学生不会感到很困难，而表格的设计为学生的独立思考留有余地。在测量小灯泡电功率一节的教材中没有实验原理图，教材引导学生从设计实验、进行实验、分析论证、评估、交流五个方面进行思考和尝试性操作。这样学生的学习自主性较大，在讨论、交流、思考、合作的基础上进行实验，充分体现了学生是学习主体的课程理念。
考查学生的学习时，可以从实验器材的选择、仪表的读数、实验结论的描述等方面进行考查。例如，对测量小灯泡电阻的考查可以从以下三个方面进行。
1.仪器选择。
在测量小灯泡电阻的实验中，除了电源、开关、被测灯泡外，还需要哪些器材？______________。
2.仪表的读数。
图2 图3
在某次测量中，电流表和电压表的指针所在位置如图所示，它们的读数分别为______A，_______V。
3.处理信息的能力。
在测量小灯泡电阻的实验中得到如下表所示的数据：
由表中的数据，你能得出什么结论？________________________。
教学中，可以让学生先说出电压增大，增大的特点。再对表中的数据进行分析、归纳、总结，若学生能够得出逐渐增大的结论，并能对此现象加以分析，则说明学生对欧姆定律的知识学得比较好。若学生不能得出逐渐增大的结论，则教师要加以引导、点拨。
若被研究的物理量为y=kx＋b的函数关系时，则y、x之间不是简单的正比或反比，这时不宜让学生写出各量之间的关系，可换用另一种方式进行考查。例如，研究弹簧的长度与所受外力的关系，可将实验测得的数据用图象表示，如图4所示：
图4
问：当外力F = 7 N 时，弹簧的长度L=______m。
由此来考查学生的读图、识图、计算的能力。
三、加强学习研讨，提高科学探究的教学效果
在新的课程理念中，科学探究不仅是教学方式，也是教学内容，对未知事物的探究精神贯穿于新教材的始终，新教材中的探究实验教学要求就体现一种探究精神。
科学探究的基本过程是：提出问题、作出猜想与假设、搜集证据、分析论证、评估、交流与合作等。下面结合2004年无锡市中考物理试卷谈一下对科学探究实验的教学体会。
（一）提出问题
物理课程标准对提出问题的基本要求有三点（见物理课程标准第10页）。教学中引导学生对物理现象的成因提出问题，而不是对所陈述的现象直接提问，逐步提高学生提出问题的质量。
例1.小明为了研究液体蒸发的快慢与哪些因素有关，将体积相同的水和酒精分别装入两个相同的烧杯中，然后将它们放在同一房间（相同环境）里。过了一段时间，他观察到酒精液面明显低于水的液面。试根据这个蒸发快慢的现象，提出一个相关的问题。（2004年无锡）
本题主要考查学生提出问题的能力，同时考查学生是否有控制变量的意识。
影响液体蒸发快慢的因素较多，题目条件是将水和酒精置于相同的环境（指温度、空气流速等因素相同），相同的烧杯（具有相同的液体表面积），这些信息的获得，需要学生在认真审题、仔细分析的基础上，提取有用信息为答题所用。题目希望学生能够答出液体蒸发快慢与液体的种类有关，但从答卷上反映的情况来看，学生所提问题既乱又杂，例如：
（1）液体蒸发快慢与液体的体积有关（问题质量较低）;
（2）液体蒸发快慢与液体的质量有关（问题质量较低）;
（3）液体蒸发快慢与液体的密度有关（问题质量较低）；
（4）为什么水和酒精的蒸发快慢不同？ （问题质量一般）；
（5）液体蒸发快慢与环境温度有关（问题与题意不符）；
（6）液体蒸发快慢与液体的表面积有关（问题与题意不符）；
（7）液体蒸发快慢与液体的表面空气流速有关（问题与题意不符）；
……
如果不能提出问题，科学探究无从谈起，因此，提出问题是进行科学探究的前提，提出问题的过程是极具创造性的过程，是培养学生创新意识的重要方法，所以在平常的教学中，必须让学生经历提出问题的过程，通过学生自己的体验，逐步认识到提出问题对科学探究的意义。教师要对提出问题的方法、策略、途径等方面加以引导，使学生的提问能力逐步提高。
（二）猜想与假设
课程标准对猜想与假设的基本要求有三点（见课程标准第10页）。猜想与假设是对某种现象产生原因进行猜想。猜想与假设为制定探究计划、设计探究方案奠定基础，在整个探究活动中起到引导性作用。
参考八年级下册第12页“想想做做”栏目的内容，2004年无锡市中考命制了这样一道考题：
例2.现有各种规格的不锈钢丝和铜丝。请你设计实验研究方案，比较不锈钢和铜这两种材料的导电性能。
（1）实验研究中对不锈钢丝和铜丝的选取有什么要求？
（2）你用什么方法显示材料的导电性能？ （可画出相应的电路图加以说明）
作为考题时，学生只要按题目的要求进行解答即可。但在教学中，要充分挖掘教材中科学探究的课程资源，组织学生进行探究活动，提高学生的探究能力。
教材第12页在“想想做做”栏目中已提出问题：为什么不用铁丝做导线（题目中改为不锈钢丝）？面对提问，你的猜想可能是：
（1）可能两种材料的导电性能不同（针对这种猜想，就需要你设计实验方案去进一步研究）。
（2）可能两种材料的价格不一样（针对这一猜想，就需要做市场调查或网上查询这两种材料的价格怎样）。
（3）可能两种材料的架设要求不一样。
……
教师对学生的猜想要给予适当的评价，激发学生学习的兴趣，并引导学生对所提的问题作进一步的探究，使学生获得对猜想与假设的正确认识。
日常教学中，为了提高学生的猜想与假设能力，教师对学生进行猜想与假设的方法给予指导，引导学生按物理思维的一般过程、按日常的经验或事实，运用直觉、经验与直觉相结合、科学方法等进行猜想与假设。
（三）制定计划与设计实验
课程标准对制定计划与设计实验的要求有4点，（详见课程标准第10页）。制定计划与设计实验，就是从操作的角度把科学探究的猜想与假设具体化、程序化。根据猜想的需要选择实验器材，依据实验原理，确定实验步骤等。
上述例2，根据题目的要求，设计的实验原理图有以下几种：
图5
图中
为不锈钢丝，
铜丝，A、B两点间准备接入不锈钢丝和铜丝。
探究实验教学过程中，要让学生经历独自选择实验器材，设计实验验证猜想的过程。若设计的实验不合理，有时甚至是错误的情况下，尽量让学生在小组交流、合作的基础上，自己发现错误之处，自己订正，提高学生在探究过程中的自主意识，教师只要在适当的时候加以引导、点拨。
（四）进行实验与收集数据
课程标准对进行实验与收集证据的要求有7点（详见课程标准第10页）。证据是进行科学分析的根据，如果不进行实验，不收集科学数据，实验探究便无法进行，所探究问题的结论就不可能形成。
教学中教师要对实验器材的安全性、正确操作、收集数据的对象和数据的正确记录等方面加以指导，提高学生对进行实验与收集数据在科学探究中的重要性的认识。
上述例2收集的证据如下表所示：
（五）分析与论证
课程标准对分析与论证的基本要求是6点（详见课程标准第10页）。教学中要让学生认识到实验数据并不等于实验结论，实验数据是客观事实的反应，而实验结论是在实验数据的基础上经科学分析的结果。引导学生能够对实验数据进行描述，并能对数据进行简单比较或进行因果推理，启发学生自己得出结论或发现实验数据之间的规律，发展学生的创造性思维。
对上述例2的图（1）实验数据进行分析与论证。学生通过对A1、A2两电流表读数进行比较，可以得出与读数大的电流表串联的金属丝的导电性能好。对其余原理图所得数据的分析依此类推。
（六）评估
课程标准对评估的基本要求是6点（详见课程标准第11页）。教学中要培养学生有评估探究过程的意识，在对探究的结果进行评估、反思的过程中增长知识、提高技能、养成严谨的科学态度，发展学生的批判性思维。
对例2图（4）的探究过程和探究结果进行评估。依据图（4）原理图先后两次伏特表的读数相同，这一探究结果与日常的经验不符。回想一下实验操作过程，是否已经保证金属丝的长度和横截面积相同的条件，两次伏特表的读数是否有误，实验原理是否合理等方面加以分析，从而得知实验结论是否可信。如果经分析得知实验结论不可信，需尝试改进实验探究的方案。
要使学生获得对评估的正确认识，应该让学生经历评估的过程。教学中往往会出现学生对实验的结论不会评估，或不知道怎样评估的现象，这时就需要教师对评估的方法、依据，原理、策略等方面加以引导。同时，要发挥小组的力量，通过小组交流，或全班讨论，分析探究中可能存在的问题，才能有新的发现。
（七）交流与合作
课程标准对讨论与合作的基本要求有六点（详见课程标准第11页）。教学中要引导学生表述自己的观点，能够写出简单的探究报告，在探究过程中能尊重他人意见，有团队精神和合作意识。
在初中实验教学中，要充分利用教材的科学探究内容，注意实验教学的探究成分，努力发挥实验探究教学的功能。只有这样才能有效实现“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维课程目标，全面提高学生的科学素养，发展学生的批判性思维、创造性思维，提高学生的创新精神和实践能力。
参考文献：
1.《全日制义务教育物理课程标准（实验稿）》，北京师范大学出版社2001年版。
2.《全日制义务教育物理课程标准解读》，湖北教育出版社2002年版。
3.廖柳洁：《物理实验探究教学的理论与实践初探》，《中学物理教学探讨》 2004年第2期。
