探究性實驗是實驗者在不知道實驗結(jié)果的情況下，通過自己的實驗進行探索、分析、研究并得出結(jié)論，從而形成科學(xué)概念的一種認(rèn)知活動。在探究性實驗中，學(xué)生需要自己觀察、思考，自己提出問題并解決問題，這對于培養(yǎng)他們的問題意識、動手能力以及創(chuàng)新精神是大有裨益的。物理探究性實驗教學(xué)打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式之下課堂氛圍沉悶的局面，而且尊重學(xué)生的主體性，能有效發(fā)掘?qū)W生的自主探究潛能。一、聯(lián)系生活實際，提出探究問題興趣是最好的老師。將物理實驗與生活實際相聯(lián)系，將抽象的物理概念轉(zhuǎn)化為具體的生活現(xiàn)象，是激發(fā)學(xué)生興趣的極佳方式。因為生活中的現(xiàn)象與學(xué)生息息相關(guān)，所以這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因往往能引起他們的好奇心。在探究性實驗教學(xué)中，提出探究問題容易被部分教師忽視，而這一步是有重要作用的。學(xué)生在探究性實驗中通過完成對現(xiàn)象的解釋與對知識的驗證，能培養(yǎng)自身的探究精神。以“平面鏡成像”一課為例，教師借助生活中的一個常見的例子提出問題：“你們在逛商場的時候有沒有看見一些商家會在店內(nèi)很多不同的位置擺放鏡子？你們猜一猜這有什么用處呢？”問題提出之后，學(xué)生的興趣就被激發(fā)了出來。學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗回答：“擺放很多面鏡子以后會感覺店內(nèi)的空間變大了?！笨紤]到學(xué)生用現(xiàn)有的知識無法解釋其中的原理，教師講解道：“其實，你們平時照鏡子的時候能看見自己，司機可以通過汽車兩邊的后視鏡觀察后方的路況這些現(xiàn)象都運用到了我們接下來要進行的實驗所涉及的平面鏡成像的原理。你們能根據(jù)老師剛才敘述的內(nèi)容試著提出幾個需要我們探究的問題嗎？”根據(jù)擺放鏡子的例子，學(xué)生提出探究問題：“平面鏡成的像是放大的像還是縮小的像？”根據(jù)照鏡子的例子，學(xué)生提出探究問題：“平面鏡成的像是實像還是虛像呢？”[1]根據(jù)看后視鏡的例子，學(xué)生提出探究問題：“平面鏡成像的位置在哪？”對于這些探究問題，多數(shù)學(xué)生根據(jù)之前學(xué)過的物理知識和教師引導(dǎo)的話語就可以猜想到像的大小和物體的大小是一樣的，平面鏡成的像是虛像，像和物到鏡面的距離相等且分別在平面鏡的兩側(cè)。之后，學(xué)生只要運用蠟燭等實驗材料去驗證猜想即可。提出和生活相關(guān)的探究問題，可以幫助學(xué)生認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì)，培養(yǎng)敏銳的觀察力。在觀察、思考、分析日?，F(xiàn)象的過程中，學(xué)生可以實現(xiàn)對知識的掌握，并及時對知識進行應(yīng)用。學(xué)生要善于從生活實際出發(fā)尋找物理問題，這有助于他們快速解決實際問題。二、組內(nèi)分工合作，做出合理猜想如果在實驗前做出沒有根據(jù)的猜想，將會給實際的實驗帶來不利的影響，甚至得出不準(zhǔn)確的實驗結(jié)果。而在合作中通過合理的猜想，學(xué)生可以更好地理解實驗的原理，明確實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析的方向，在實驗過程中更有目的性，得出正確的結(jié)論，提升整個實驗的效率[2]。以“重力勢能”一課為例，教師布置以下實驗任務(wù)：你們覺得物體的重力勢能的大小和什么因素有關(guān)呢？請各小組合作討論，做出合理的猜想并且說出依據(jù)。對此，每個小組從“回顧已學(xué)內(nèi)容”“聯(lián)想相關(guān)內(nèi)容”“搜集生活實例”這三個角度（由兩名成員負(fù)責(zé)一個角度的任務(wù)）進行猜想，然后進行總結(jié)。如：針對第一個角度，對之前的知識掌握得比較牢固的學(xué)生回顧相關(guān)知識后得知，動能是物體因處于運動狀態(tài)而具備的能量，其大小取決于物體的質(zhì)量與速度，物體的質(zhì)量越大，速度越快，所擁有的動能就越大。由此，學(xué)生做出猜想：重力勢能的大小與物體的質(zhì)量、速度有關(guān)。針對第二個角度，發(fā)散性思維能力比較強的學(xué)生對“重力勢能”這個名詞展開聯(lián)想，進而發(fā)現(xiàn)它與物體的重力有關(guān)，而物體的重力與物體本身的質(zhì)量、重力加速度有關(guān)。由此，學(xué)生猜想重力勢能的大小也和這兩個因素有關(guān)。針對第三個角度，信息檢索能力比較強的學(xué)生先對“重力勢能”這個名詞進行簡單的了解，通過搜尋資料得知，重力勢能指的是物體由于被舉高而具有的能量；再根據(jù)“一顆鉛球被拋到高處，當(dāng)它掉進沙池時，沙池會產(chǎn)生一個大坑”的生活實例做出猜想：重力勢能的大小與物體所處的高度有關(guān)。于是，小組成員基于上述猜想進行總結(jié)：物體的重力勢能的大小與它的質(zhì)量、速度、重力加速度、所處的高度有關(guān)。在實驗前對結(jié)論進行猜想是一個集思廣益的過程。小組內(nèi)的成員明確自己的分工，專注于自己研究的角度，會使猜想的全面性和準(zhǔn)確度得到保證。這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力，也為后續(xù)對實驗數(shù)據(jù)的分析和結(jié)果的解釋提供了依據(jù)。同時，所有成員的協(xié)作還能促進他們之間的溝通與理解，提高他們的問題解決能力。三、自主設(shè)計實驗，總結(jié)物理規(guī)律實驗環(huán)節(jié)包括材料、設(shè)備、實驗方案的選擇等。在完成一項自主設(shè)計的實驗并且得到結(jié)果后，學(xué)生能夠深刻理解物理規(guī)律，體會到自己應(yīng)將理論和實踐相結(jié)合。這對他們開展其他學(xué)科的學(xué)習(xí)也有積極的作用。以“影響導(dǎo)體導(dǎo)電性能的因素”這部分知識為例，“溫度對導(dǎo)體電阻的影響”是重點內(nèi)容?；诖耍處熃o學(xué)生布置自主設(shè)計實驗的任務(wù)?？紤]到設(shè)計實驗要清楚實驗背后的原理，教師向?qū)W生提供設(shè)計實驗的基本思路：利用轉(zhuǎn)化法設(shè)計實驗，把鎢絲的電阻轉(zhuǎn)化成可以測量的電流，電流的變化會影響小燈泡發(fā)出的光的亮度。明白設(shè)計實驗的基本思路之后，學(xué)生便著手解決如何將電阻轉(zhuǎn)化成電流的問題。如有的小組想到可以自主制作實驗用具。為此，該小組首先利用之前學(xué)過的電學(xué)知識設(shè)計一個用到電阻絲以及小燈泡的電路，接著用酒精燈把鎢絲加熱，然后看到燈光亮度的變化（電流變小，燈光變暗；電流變大，燈光變亮），最后初步總結(jié)其中的物理規(guī)律：溫度越高，導(dǎo)體的電阻增大；溫度越低，導(dǎo)體的電阻減小[3]?？紤]到學(xué)生自主設(shè)計的實驗可能存在漏洞，教師邀請學(xué)生上臺展示實驗過程，并向?qū)W生提出疑問。如針對上述實驗提出的疑問是：在用酒精燈加熱鎢絲時溫度是不可控的，如果電路中的電流過大，電源或者導(dǎo)線會被燒壞。那么該如何防止電流超過電路的承受能力呢？學(xué)生由于已經(jīng)明白電阻和溫度、電流的關(guān)系，因此很快就提出可以串聯(lián)一個滑動變阻器來控制電流，或者可以串聯(lián)一個電流表以時刻觀測電流的變化。在整個過程中，多數(shù)學(xué)生的參與度都非常高。通過親自動手操作，他們也能牢記自己所總結(jié)的物理規(guī)律。在自主設(shè)計實驗期間，從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題，全部都由學(xué)生親自實踐，這讓學(xué)生獲得了最直接的感知和體驗。另外，學(xué)生難免會遇到實驗中出現(xiàn)漏洞的情況，如實驗的條件受到限制、實驗的數(shù)據(jù)有誤差等等。在處理這些漏洞的過程中，學(xué)生加深了對物理規(guī)律的理解與記憶。四、改變特定條件，促進思維拓展物理實驗中非常重要的一點就是實驗的條件，條件的改變往往會引起整個實驗的變化。通過改變特定的實驗條件，學(xué)生能夠更加清楚地認(rèn)識到物理規(guī)律是怎樣在不同情景中體現(xiàn)出來的。這樣能夠幫助他們打破思維定式，了解某一個物理規(guī)律的使用范圍。改變條件后，學(xué)生需要重新假設(shè)、改變方案、進行數(shù)據(jù)再分析等。這些步驟有助于培養(yǎng)他們思維的靈活性、創(chuàng)新性，增強他們的應(yīng)變能力[4]。以“密度”一課為例，教師帶領(lǐng)學(xué)生一起做測量物體密度的實驗，再從測量工具的角度改變實驗的條件（有天平有量筒、有天平無量筒、有量筒無天平、只有刻度尺…），讓他們發(fā)散自己的思維，思考解決的辦法。對于“有天平有量筒”的情況，教師演示如何測量固體的密度。實驗的器材包含石塊、天平、砝碼、量筒，以及充足的水和足夠長的細線。實驗步驟如下：通過天平測得石塊的質(zhì)量，記為m；在量筒中倒入適量的水，將水的體積記為V1

；將用細線拴住的石塊緩緩放入量筒，確保石塊完全浸沒在水中（若固體密度小于液體密度，則需采用針壓法或墜物法來實現(xiàn)），讀取此時的示數(shù)（V2）；得出石塊密度的表達式，即之后，教師繼續(xù)演示在“有天平有量筒”的情況下測量液體密度的實驗，并讓學(xué)生仔細觀察實驗過程，回答以下問題：在這種情況下測量液體密度與測量固體密度有什么異同？教師在實驗時拿出準(zhǔn)備好的待測液體、量筒、燒杯、天平以及砝碼，在燒杯里裝入適量的待測液體，用天平測量出燒杯和液體的質(zhì)量為|m1

；把燒杯中的部分液體倒入量筒，讀取示數(shù)（；用天平測得燒杯中的剩余液體和燒杯的質(zhì)量為m；得出液體密度的表達式，即mm。在解答關(guān)于比較異同的問題時，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：無論是測量固體的密度還是測量液體的密度，都需要測量它們的質(zhì)量和體積；固體的體積不好確定，只能通過等量的水測出。接下來，教師讓學(xué)生試著在“有天平無量筒”的情況下測量固體、液體的密度。通過教師的引導(dǎo)，學(xué)生從需要什么數(shù)據(jù)的問題開始思考，如石塊密度的測量需要知道石塊的質(zhì)量與石塊的體積。因為有天平，石塊的質(zhì)量能直接測出，所以求石塊的體積就成了實驗的難點。各小組自主討論，設(shè)計一套可行的方案，實驗成功后上臺進行演示。有的小組的實驗方案提到“往燒杯中裝滿水”“讓用細線拴住的石塊完全浸沒于燒杯內(nèi)的水中”。此方案有利于實現(xiàn)等體積代換，化解實驗的難點。經(jīng)過條件有所限制的其他實驗，學(xué)生得出：要抓住質(zhì)量與體積兩個關(guān)鍵點，用各種方法來實現(xiàn)等質(zhì)量代換或者等體積代換。實驗條件的變化以原理為核心，要求學(xué)生牢牢掌握已有的知識，不斷發(fā)散自己的思維。在這個過程中，學(xué)生還要特別注意對其他變量的控制，確保實驗結(jié)果的可靠性。這不僅僅可以提高他們的實驗設(shè)計能力，更可以培養(yǎng)他們系統(tǒng)思考的能力與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度[5]。在條件有各種限制但核心知識固定的物理探究性實驗中，學(xué)生只需要立足于問題的關(guān)鍵，想方設(shè)法地將條件通過代換等方式向核心知識靠攏