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摘要：微探究实验探究的问题切入口小，实施器材简单易得，探究过程既短又生动有趣，学生可以充分利用课后自由时间个人独立或两个人合作随时随地自主完成实验，是对传统常规实验的一种有效补充。根据微探究的内涵与特征，结合实际微探究实例，可知微探究相对于普通课堂探究实验教学来说，是一种创新。
关键词：微探究；探究实验教学；创新
1微探究实验的内涵
微探究实验是指探究问题切入口小，实施器材简单易得，学生可以个人独立或两个人随意合作，充分利用课后自由时间，随时随地自主完成的实验。微探究实验探究过程虽短，但生动有趣。它是对经过教师严密组织，利用完整时间在学校课堂或实验室完成的普通探究实验的一种重要的补充和创新形式。
2微探究实验的特征
微探究首先体现在一个“微”字上。没有“高大上”的实验设备，器材简单易得，就在我们的身边和生活中，如喝完的矿泉水瓶、一面小镜子、一支玩具激光笔、几个LED小灯泡、一个放大镜等等。微探究大部分都可以由学生一个人独立完成，最多也就两个人配合完成，不必劳师动众，大动干戈。首先，微探究可以利用课后闲暇、零碎时间来完成，周六下午完不成，周日早上接着做，自由灵活，不一定需要一个完整的单位时间。其次，微探究更重要的是体现在“探究”两个字上。微探究不同于以前我们经常说到的“小实验”。小实验很多只是利用简单的器材完成某个物理现象或规律的验证，而微探究则是通过涉及科学探究的部分要素或所有要素，完成一个相对完整的科学探究过程，让学生在探究过程中领悟探究方法，培养探究能力，体验探究乐趣。例如，探究“小孔成像”实验时，可以引导学生深入探究小孔的形状、大小对成像的情况有何影响？光屏与小孔的距离与成像大小有何关系？探究“水果电池”时，同样可以引导学生从水果的种类、大小、电极的长度、宽度、插入深度、距离是否会影响、如何影响到电池产生的电压等方面去进行深入探究。
3微探究实验的创新点
微探究是一种重要的实验探究创新形式，具有区别于普通课堂探究教学明显的特点。以下结合笔者在实践教学中总结出来的具体实例加以说明。
（1）微探究创新了实验器材的获取途径，在有限的资源条件下实现了物理实验的低成本甚至是零成本。常规的物理探究实验不仅需要一定的实验设备和器材，还必须具备较为完善的实验室条件。而微探究提倡利用学生日常生活中随手可得的简易器材进行实验，大大节约了实验成本，践行了建设节约型社会的理念，同时也拉近了物理与生活的距离。正如陶行知先生所言，没有以生活为中心的学校是死学校，没有以生活为中心的教育是死教育。来自生活中的材料、来自生活中的情境对学生而言，有一种天然的亲近感，使他们勇于去尝试、敢于去探究。例如，在学校和家里随处可见的矿泉水瓶就是实施微探究的一种重要器材。我们可以引导学生利用它来完成以下一些常见的探究实验，乐于去创新。①探究大气压强实验。在探究大气压强现象时，有一个经典的“覆杯实验”（图1）。很多学生会认为是由于水粘住了硬纸板使之不会掉下。如何证明硬纸板不会掉下不是由于水的粘力，而是因为大气压的作用？笔者把这个问题抛给学生，引导他们课后时间利用矿泉水瓶做实验来进行深入探究。有部分学生设计了这样的实验：矿泉水瓶里不装满水，则一倒过来硬纸板随即掉下。还有的学生更巧妙，他们用钉子在矿泉水瓶上打一个小洞（图2），实验时先用手指堵住这个洞，在瓶子里装满水，倒过来时硬纸板不会掉下（图3）。然后，把手指移开，硬纸板马上下落了（图4）。这种形象生动的对比深刻说明了硬纸板不会下落的原因正是由于大气压的作用，而不是水的粘力。教师还可以引导学生利用该装置完成另外一个实验的探究：用手指堵住小洞，把矿泉水瓶倒扣按进水中直至完全浸没，此时水充满了整个瓶子。当把瓶子慢慢往上提直到露出水面（但不能离开水面），发现水仍能充满整个瓶子。而当手指一旦从小洞处移开，则发现瓶子里的水柱一下子就下降到与瓶外的水面相平。学生完成这个探究实验后利用大气压的知识也就很快能解释这种现象了。②探究压缩气体做功实验。很多学生经常利用矿泉水瓶做这样的游戏：先关紧瓶盖，用力多次扭曲拧紧瓶身，然后微微拧松瓶盖，可以观察到瓶盖被瓶内气体强烈冲出并发出巨大的响声。我们可以事先设计以下几个问题，从而引导学生把这个常做的游戏转化成一个微探究过程。第一，用力多次扭曲拧紧瓶身后，瓶子内的气体有啥变化？为什么？此过程包含什么能量转化？第二，接下来为什么一稍微拧松瓶盖，瓶盖就会被强烈冲出？第三，瓶盖被冲出的瞬间，瓶口可以观察到什么现象？为什么？③探究惯性现象实验。考试时曾经出现过这样一道试题：几乎装满水的矿泉水瓶里有一个气泡，当矿泉水瓶从静止突然向前运动时，气泡将向____（选填“前”或“后”）运动。很多学生认为矿泉水瓶突然向前运动时，气泡由于惯性要保持在原来的位置而向后运动。笔者在讲评这道试题时，并没有马上去纠正学生的错误思维，而是要求他们课后去完成这个微探究。学生在实验过程中经过细致的观察，发现当矿泉水瓶突然向前运动时，里面的水会向后运动而导致气泡被挤向前运动。于是，他们提出了更为深入的问题：为什么瓶子里水的惯性大于气泡的惯性？这说明学生在微探究的过程中已经学会了通过深入细致的观察进一步思考相关问题了。当然，利用矿泉水瓶还可以完成很多微探究实验。例如，探究流体压强与流速的关系、探究浮力产生的原因等等。
（2）“微探究”创新了学生自主探究的形式，实现了物理实验从课内到课外的有效延伸。在学生分组实验课上，我们经常可以看到这样的现象，每个小组总是由那么一两个学习基础好、动手能力强的学生当“主角”，而其他性格内向、学习基础较差的学生则完全被边缘化了，不是当次要的“配角”，就是呆坐在那边看着别人做实验，几乎很少自己动手做实验。而实施“微探究”正是改变这一现状的有效途径，因为“微探究”器材简单易得，过程短，每一位学生都可以充分利用课外充裕的闲暇时间在个人的小天地里独立完成，不受任何其他人的制约，而且实验设计可以不断修正，实验操作过程可以重复改进，实验现象可以多次观察，体现了探究细微深入，思考缜密周全，观察无微不至，分析全面到位的特点。例如，在探究光学的有关实验时，笔者把教材中的很多演示实验及学生分组探究实验，设计成微探究实验，让学生在家里自己或在家长的协助下完成。实施微探究之前，首先布置学生到玩具店或文具店购买激光笔一支，并教育学生激光光束会损伤眼睛，不能用激光笔对着人眼照射。然后，教师到玻璃镜艺店统一割制一块大约7cm×5cm的小平面镜（成本极低，每块大约1～2元），每位学生分发一块，并教育他们使用时要注意安全，避免划伤皮肤。①探究光的反射定律。让学生找来一块平面硬纸板，竖直立于小平面镜上方，用激光笔贴着硬纸板向平面镜射出一束光线，观察反射光线的位置（图5）。事先引导学生在探究过程中思考：如何把反射光线与入射光线画在纸板上以便仔细研究？学生在自主独立探究过程中，想出了各种各样的方法。例如，有的学生从数学几何的学习中联想到描点法，即在纸板上光线经过的位置，描上2个点（图6）；有的学生想出了互换位置法，把硬纸板平铺在桌面上，小平面镜竖在纸板上，激光笔贴着纸板，把光线射向平面镜，此时就可以用刻度尺靠在水平纸板上画出光线的准确位置了。学生在微探究过程中既拓展了思维，又开阔了实验的设计思路，同时也使动手能力大大增强。②探究光的折射现象。在探究光的折射现象时，由于激光笔射出的光束，在空气或者不同液体中的光路显示不明显，即使是在烟雾室或浑浊液体中，也观察不到折射现象。而微探究则可布置学生利用晚上的时间在家里进行，且关闭房间里所有的灯光，可以使实验现象明显增强。例如，要探究光在不同液体中的折射现象，可以引导学生把激光笔光束射进滴入几滴牛奶的清水中，发现光是沿直线传播的。然后，用漏斗在水槽右下方加入浓盐水，则可发现激光束发生了明显的偏折［2］。此时，教师可以进一步提出问题：如何使这条光线重新又变回一条直线？很多学生经过实际探究得出结论：当把浓盐水和清水重新搅拌均匀后，激光束又变成了一条直线。③探究两种类型的反射。在夜晚的房间里除了可以进行经典的手电筒照射下平面镜镜面反射和白纸漫反射对比实验（图7）以外，还可以利用一块平面镜引导学生在阳光下进行镜面反射与漫反射的对比微探究实验。首先，拿一面平面镜置于阳光下，调整镜面角度，太阳光经过镜面反射到室内的墙壁上，可以观察到一个很亮的光斑（图8）。接着，我们可以把这个平面镜背部紧密贴在透明胶纸上，再把平面镜轻轻敲碎（强调学生注意安全），虽然敲碎的平面镜仍然粘在胶纸上，看上去仍然是平滑的，但是把它放在阳光下调整角度，墙壁上却再也无法找到一个很亮的光斑了（图9）。学生在“微探究”过程中自然而然地感受到了前后两次平面镜的不同，从而分析了镜面反射和漫反射的区别所在。以上列举了几个光学实验方面的微探究。其实，我们可以引导学生建立一个“微型家庭物理实验室”，把平常进行微探究的实验器材集中起来，使科学探究从课堂45min有效延伸至课外任何时间，让探究随时随地可以进行，真正实现科学探究无止境。
（3）微探究创新了展示与交流的平台，使学生在分享中获得了探究的乐趣与个性化的指导以及探究成功时的成就感。微探究过程一般较为简单，完成时间相对较短，由于学生一般是在课后独立完成的，这样便缺乏一个进行相互交流与讨论的平台。好在现在的电子设备十分普及，几乎每个学生都拥有一部智能手机，完成微探究实验并不难。在完成微探究的过程中，我们可以引导学生把整个实验过程拍成微视频，然后再发到班级的QQ群或微信群进行分享。学生可以就各自实验中发生的现象与实验的数据结论等，进行充分的交流与讨论，教师也可以在群里面及时对学生的微探究进行个别指导。例如，对学生的探究活动进行总结和评价，分析哪些操作不正确，强调实验注意事项，引导学生如何依据实验数据分析出实验结论。在这样的反馈过程中，学生对自己的探究行为便有了深刻反思和自我纠错的能力，这是教师在课堂演示实验或学生在实验室里分组探究实验所无法比拟的。笔者所任教班级有些学生在网上购买了电学实验箱（各大购物网站均有销售，售价不高，每套大约几十元至一百多元不等。初中物理实验全套也无非两、三百元而已，可以提倡几个学生合买一套作为家庭实验室微探究使用）。在做测定小灯泡功率实验时，当他正确连接完电路并闭合开关时发现，小灯泡不亮，但是电压表却有示数，大约为电源电压值，而电流表示数却为0。该学生把此现象拍成了视频发到班级微信群里并向老师求助。教师此时不要直接就告诉学生故障原因，而是应该因势利导，在班级微信群里引导其他学生一起一步一步分析问题所在：第一，闭合开关时，电压表有示数，说明电压表与电源两极没有完好连接？第二，电路中电压表与电源连接部分是通路，但电流表为什么会没有示数呢？电压表电阻非常非常大，导致电路中电流很小很小，电流表指针无法偏转。第三，由此可推断出开路应发生在小灯泡这部分电路上，有可能是小灯泡烧坏了，如何验证？换一只全新的灯泡试试看，学生在教师的引导下很快就可以找寻出故障的原因并排除故障［3］。还有的学生在正确连接完电路并闭合开关时同样发现小灯泡不亮，但是电压表示数为0，而电流表却有示数，这又是什么故障引起的？教师同样可以在群里引导学生进行充分的交流与讨论。如此细致深入的探究教学在普通的课堂上，由于时间和学生数的限制，我们根本无法做到，而在微探究的分享与交流过程中却轻而易举地实现了“互联网+”教育的新技术。可见，微探究更加注重的是探究的内容，可以直抵探究的本质，虽然过程短，但可以做到细小入微，“细微处见真诚”，而且更加提倡个性化与自主性，又不排除小规模合作，是对传统教师演示实验、学生分组实验、计算机辅助实验、模拟仿真实验等常规实验的一种有效补充和创新。开展微探究实验值得教师积极践行。
参考文献
［1］马亚鹏，赵坚，杨威虎.弄懂新课程标准做实物理课教学［J］.物理教学，2018（5）：2～5.
［2］洪从兵.基于科学素养导向的体验式教学策略［J］.物理教学，2018（5）:56～58.
［3］沈希克.引领纵深探究有效活化思维［J］.实验教学与仪器，2016（7/8）：11～13.
作者:沈希克 林钦 单位:诏安县边城中学 福建师范大学物理与能源学院