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摘要：教學的有效性可以衡量一個教師的教學能力，同樣一個教學模式是否成功也要看它的教學有效性。《義務教育物理課程標準》突出強調了學生探究活動，那么如何提高物理探究活動──探究實驗的有效性就成為值得思考的問題。

關鍵字：有效性實驗探究學習卷

新世紀頒布的物理新課程標準，提出了嶄新的課程標準與教學理念，強調了探究實驗在物理教學中的作用；在新課程標準影響下，廣大的物理教師干勁十足，大膽嘗試，將各類型的物理實驗探究化。現在我們冷靜下來想想，我們的做法是否有點一窩蜂，有點走向極端？

我們不能否認不管是舊大綱，還是新課標，或者是現在滿世界在講的各種教學模式，它們的出現都是要滿足當時的教學需要，為了提高教學的有效性。只不過現在推行的新課標強調的是學生的學習過程，著重培養學生的探究能力。那么在這個理念在是不是所有的物理實驗都是適合學生探索？探究實驗的有效性該如何衡量？

一、什么是探究實驗的有效性

物理新課程的三維目標（知識與技能、過程和方法及情感態度與價值觀）是判斷探究實驗有效性的最好依據。有效的探究實驗必須是以學生為本，能突出實現三維目標中的一個或多個。

1．學生積極主動參與是有效探究的核心。

有效探究實驗應以學生為本，能充分激發學生的探究興趣與熱情，使學生積極主動地參與活動。如果學生對所設置的活動內容缺乏興趣或設置的活動內容脫離學生的知識背景，并得不到相應的材料資源的支持，學生就會對探究活動失去熱情，活動只能停留于表面，缺乏思維的參與。雖然有時探究活動顯得熱鬧，但學生一陣忙亂后，活動就成過眼云煙，學生的不到任何收獲，這樣的活動就成為一個無效探究活動。因此學生積極主動的參與是有效探究的核心。

2．有效探究活動至少能實現三維目標中的一個。

物理探究活動的基本模式是：發現問題──提出問題──確定解決問題的方案──收集資料（實驗操作）──分析資料（或實驗現象數據）──形成科學結論──交流討論──提出新的問題。作為課堂探究活動，可以是上述過程的全部，也可以是過程中的一個片段或某一個環節，只要學生能通過探究活動掌握了一定的知識，或學會了某種科學的方法、技能或形成一種科學的態度和價值觀，能很好地達到其中一個目的，這樣的活動就可以稱為一個有效的活動。應改變以通過探究的學生是否取得成果或得出正確的結論作為衡量探究活動有效性的標準的觀念。

二、如何提高物理探究實驗的有效性

1．明確探究任務和目標是提高探究實驗有效性的重要措施。

我們要深知培養學生的探究能力不是單靠一兩個實驗就可以成功，每個探究實驗應該有培養學生某項能力的作用。在設計探究實驗時，教師要突出探究的問題，要凸顯這次探究實驗的目的，其余的不要延伸過長，混淆學生的視線。例如在探究“重力大小與什么因素有關”的實驗中，三維目標是培養學生分析與處理數據的能力，所以實驗探究活動時間應該放在“分析資料（或實驗現象數據）”的環節上。因此，只有明確的探究目的和任務，探究活動才能做到有的放矢，提高活動的有效性。

2．把握學生探究實驗的達成度是提高探究實驗有效性的重要保證。

“凡是學生能探索的決不能替代，凡是學生能夠思考的決不暗示。”這可以說是探究式教學引導的原則。我們要讓學生經歷探索過程，既要考慮他們的成功，也要考慮他們的失敗，失敗也是一種對生命的磨練。但是反復的失敗對于學生這種幼嫩的心靈是無法承受的，經常的失敗必將導致學生喪失探究的信心，相反如果輕易地探索就能得出結論，也會誘發學生浮躁態度的滋生，所以教師要把握學生探究的達成度。

首先，我們必須設計好探究實驗情景的障礙。

探究源于問題，而問題又離不開具體的情境。因此問題情境的創設十分重要，它需要有適度的障礙性。適度障礙性指問題能造成一定的認知沖突，其難易程度適合全班學生的實際水平，以保證大多數學生在課堂上處于思維的活躍狀態。所以創設的問題要基于學生經驗又高于學生的經驗，把問題難度設在學生的最近發展區。例如在探究“浮力大小”的實驗中，我們先用兩張同樣大小錫紙分別作成船型和實心球形，放入水中。引導學生觀察現象及猜想：浮力大小與它排開水的體積有關；然后再把船形錫紙放在鹽水中，與剛才放在水中的情形進行比較及猜想，這時的情境已超出學生剛剛建立的感性認知，學生已不能很快地進行準確預測了，面對這個障礙學生已有的知識已不夠，自然而然地就需要學習新的知識來解釋這一現象。也使得下面的探究實驗活動對學生來說更具吸引力。

其次，我們必須為探究實驗搭建問題解決的“腳手架”。

“腳手架”理論是近代教學模式的一種創新。它特別強調根據學生的認知規律和以舊探新的需要，使大部分學生較好地開展探究活動，教師要不斷再現學生已有知識，這種鋪墊主要為學生提供背景資料，指導學生正確使用某種學習方法或提出若干思考問題，在提供思維的材料和方法上給予學生以幫助。（1）喚醒已有經驗。課上教師可通過這樣的提問：“對這個物體（或現象）你已經知道什么，你還想知道些什么？”、“這個實驗你們以前做過，現在還能做嗎，想一想以前是怎么做的？”等等，喚醒學生對這方面的已有知識，激活內存。（2）提供輔助工具，體驗方法科學化。例如在八年級上聲音的特征一節，利用傳統的示波器演示《聲波的特征》很難進行實驗探究，我們就利用了HPCI—1物理實驗微機輔助教學系統、聲傳感器讓學生探究了各種聲源特征。如下圖，實驗結果直接明了。

搭建腳手架就是教師為學生的有效探實驗設計一個操作方案，為學生適度地指明學習方法與策略，以給學生提供更多的學習資源和更大的探究空間。

第三，大膽進行課程整合及改進實驗器材為提高物理探究實驗的有效性創造了可能。

新課程下初中物理教材有一個凸出的特點，就是探究性實驗特別多，一些過去是驗證性實驗現在也改為了探究性實驗。探究時間多了必然導致教學時間不夠用。另外也不是所有的實驗都適合學生探究。在對教材使用情況的調查中我們可以看到：九年級課本“探究斜面的機械效率”由于探究引入比較生硬，缺乏情景創設，實驗中易出現錯誤結論因而不適合探究的問題存在。所以筆者認為要提高物理探究實驗的有效性必須對教材及實驗儀器進行改進。例如在探究電阻大小與什么因素有關的實驗中，實驗室所配套的儀器效果不明顯，因此我們改裝了實驗器材，如圖所示，從上倒下分別銅絲、鎳絲、短的鎳絲、粗的鎳絲，實驗效果明顯，適合學生分組探究。

第四，歸納總結及反饋練習是驗證物理探究實驗有效性的途徑。

我們對教材及實驗進行改進的目的除了給學生留下對實驗數據進行收集記錄、分析和處理的時間外，更重要的是給學生消化知識的時間。在探究實驗中得到的理論要通過反饋練習來吸收。而且在應用物理知識解決實際問題時，一般或多或少總要進行數學運算和推理的，處理的問題愈高深，應用的數學也愈多。所以在中學物理教學中要重視培養學生運用數學工具表達和處理物理問題的能力。要求學生能根據具體物理問題列出物理量之間的關系式，進行推導和求解，并根據結果得出物理結論。要學會運用圖像進行表述、分析和處理問題。這里的所說數學運算，既包括數字運算，也包括符號運算。既要重視定量計算，也要重視定性分析和推理。這些能力都的需要大量的基礎練習來培養。只有學生能利用探究實驗的結果解決出實際問題，物理探究實驗才有具有效性。例如天河區05年期末物理測試23題：

電阻R中的電流與它兩端的電壓的關系如圖（1）。將電阻R與“6V、1．5W”的燈泡L串聯后接如圖（2）所示的電路，此時燈泡L剛好正常發光。求

A、電阻R的阻值；

B、燈泡L正常發光時的電路中通過的電流；

C、店員的電壓；

D、燈泡L正常發光時，電阻R消耗的電功率

三、以學習卷為載體，提高探究實驗的有效性

為了實現探究實驗的有效性，我們在物理探究實驗課中引入了學習卷，具體做法借用例子說明。

例：探究導體的電阻與什么因素有關。如圖所示學生分組使用自制電阻定律演示儀進行探究。

學習卷

編寫意圖

1、猜想：導體電阻大小可能和材料有關

實驗表格：

導線

材料

橫截面積

長度

燈泡亮暗

電流大小

電阻大小

AB

相同

相同

CD

相同

相同

實驗結論：

通過實驗表格規范學生的實驗行為，使實驗目的明確化，并利用表格引導學生觀察實驗現象，通過表格記錄的信息總結實驗結論，培養學生觀察現象和處理信息的能力。

2、猜想：導體電阻大小可能和長度有關

實驗表格：

導線

材料

橫截面積

長度

燈泡亮暗

電流大小

電阻大小

相同

相同

相同

相同

實驗結論：導體電阻大小與長度。

橫截面積相同的導體，長度越長，電阻越。

此實驗表格與上面實驗表格是遞進關系，學生通過選擇導體，逐步引導學生學會物理的實驗方法──控制變量法，并通過對表格記錄的信息進行分析，可明確得出在材料和粗細一定時，導體長度越長，電阻越大。

3、猜想：導體電阻大小可能和橫截面積有關

實驗表格：

導線

材料

橫截面積

長度

燈泡亮暗

電流大小

電阻大小

實驗結論：

此處，實驗要求比上個實驗更進一步，要求學生完成實驗及填寫表格后能較好地體會控制變量法和培養學生物理語言表達能力。

4、猜想：導體電阻大小可能和溫度有關

實驗：把一根鉛筆芯和一個電燈串聯接入電路中，用酒精燈加熱鉛筆芯，觀察燈泡亮暗。

實驗結論：

歸納結論：影響電阻大小的因素是導體的、、和。

此實驗為拓展實驗，課標沒作要求，但實驗器材簡單，效果明顯，可讓學生分組探究。此實驗開闊了學生的知識面，激發了學生學習知識的興趣和求知欲，并對后面的學習（伏安法求電阻）起到鋪墊作用。

反饋練習

編寫意圖

A組：

1、仔細分析下表中數據，不難發現“導體的電阻與材料有關”。除此之外，還可發現導體的電阻與它的和等因素有關。

幾種長1m，橫截面積1mm2的金屬導線在20℃時的阻值

導線

電阻R／Ω

銅

0．017

鋁

0．027

鎳鉻合金

0．1

2、常溫下，長度相同、粗細相同的銅導線和鉛導線電阻大的是。粗細相同、長度不同的鐵導線的電阻大。粗細不同、長度相同的鉛導線的電阻大。

A組練習題是由基礎練習及基本技能訓練組成，用于重現知識點，反饋實驗效果，讓學生熟練本節課的基礎知識，起到復習鞏固作用，要求全體學生都要掌握。

B組：

1、在溫度一定時，比較兩根鎳鉻合金線電阻的大小，下列說法正確的是（）

A．長導線的電阻大

B．橫截面積大的導線電阻大

C．長度相等時，粗導線的電阻大

D．橫截面積相等時，長導線的電阻大

2、如圖是探究“決定電阻大小的因素”的實驗裝置，AB、CD、EF等長，CD、EF、GH粗細相同但比AB細。

（1）為了研究電阻與導體的材料有關，應選用的兩根導線是和。

（2）為了研究電阻與導體的長度有關，應選用的兩根導線是和。

（3）為了研究電阻與導體的粗細有關，應選用的兩根導線是和。

（4）這種研究物理問題的方法叫。

B組題是學生需要作適當思考的練習，讓學生對公式、知識點進行再加工，這樣能讓學生加深對公式、概念、知識點的理解，區分易混淆的知識。題目可多出易錯題和常見典型題，習題設計可遵從文字到圖像，從模型到實物，從靜態到動態的發展過程，多出現一些數據表格和圖像，培養學生分析數據處理圖像能力。

要求學生都隨堂完成練習，老師當堂批改，及時反饋學生學習情況。

例1是對實驗結論的理解，規范物理文字的表述。

例2此題與探究實驗極相似，學生基本上都可完成此題，目的是檢查學生掌握探究實驗的情況以及對控制變量法的理解。

C組：

1、某同學為研究導體電阻與長度、材料、橫截面積是否有關，他保持電路兩端電壓不變，把下表中合金線分別接人該電路中測出通過合金線的電流大小進行對比研究，則（）

A．采用序號1與2對比，是研究電阻是否與材料有關

B．采用序號1與3對比，是研究電阻是否與橫截面積有關

C．采用序號2與4對比，是研究電阻是否與長度有關

D．采用序號3與4對比，是研究電阻是否與橫截面積有關

序號

長度m

橫截面積mm2

材料

1

1

0．1

鎳鉻

2

0．5

0．1

鎳鉻

3

1

0．2

鎳鉻

4

1

0．2

錳銅

2、下表列出了一些材料制成的長1m、橫截面積為1mm2的導線在20℃時的電阻值。

導線

電阻R/Ω

銀

0．016

銅

0．017

鋁

0．027

鎢

0．052

鐵

0．096

錳銅合金

0．44

鎳鉻合金

1．1

根據表中數據回答：假如讓你架設一條輸電線路，在鋁線和鐵線之間，你應選用；

假如要選用一根金屬絲來做滑動變阻器的電阻絲，在鐵絲和錳銅絲之間，你應選用。

C組題主要編排的是拓展層次的練習，可選取歷年中考題或與生活相聯系，需要運用多個物理知識來解決的題目，培養學生綜合分析、設計實驗能力。

例1與B組例2目的相同，是上一題的拓展，在實驗的基礎上學生要運用控制變量法，學會分析數據得出結論。

例2與生活實際相結合，體現出物理源于生活。

教學反思：

根據大綱要求，此實驗為演示實驗，我覺得物理教學中的實驗在條件允許的情況下應讓學生親自動手探究，這樣做既培養了學生的動手能力，又突顯了實施新課標的精髓。

本實驗若采用學校實驗室配置的電阻定律演示儀做，效果不明顯。我改裝了實驗器材，這樣做的好處是配合學習卷的使用引導學生自主完成實驗，并且從實驗中引導學生學會使用控制變量法研究物理問題。

四、對物理探究實驗有效性的理解。

經過這幾年的教學實踐和對《義務教育物理課程標準》逐漸理解，要實現物理教學的有效性就要根據自己所教的學生的特點對現存的教學理念、教學方法和教材進行大膽的改革和創新。轉變的主旨是將學習的重心從過分強調知識的傳承和積累向知識的探究過程轉化，從學生的被動接受知識向主動獲得知識轉化。但這些轉化不能操之過急，簡單的理解就是在教師的引導下學生能通過自己的探究獲得能力的提高就實現了探究實驗的有效性。