例談科學探究實驗與實驗報告
山東菏澤曹縣第二中學 陳燾
摘要：科學探究實驗是新課程著重介紹的知識點，同時又是當前基礎教育課程改革的熱點、亮點和難點。本文對科學探究的六大要素逐一加以解釋，並以實例說明如何做好科學探究實驗及如何做實驗報告。
關鍵字：科學探究 科學探究實驗 實驗報告 提出問題 猜想和假設 實驗方案 數據處理
作為當前基礎教育課程改革的熱點、亮點和難點，《普通高中物理課程標準》對科學探究提出了明確要求，並指出：“高中物理課程應促進學生自主學習，讓學生積極參與、樂於探究、勇於實驗、勤于思考。通過多樣化的教學方式，幫助學生學習物理知識與技能，培養其科學探究能力，使其逐步形成科學態度與科學精神。”一般來講，我們進行科學探究都要遵循以下步驟或流程：
一、提出問題
“現代科學之父”愛因斯坦曾指出：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決一個問題也許僅僅是一個數學上的或實驗上的技能而已，而提出新的問題，新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要有創造性的想像力，而且標誌著科學的進步”。
問題是創造的先導，是思維的起點，具有問題意識是一個人有所創新的前提與基礎，是否具有問題意識，能否提出有價值的問題，是因循守舊之人與開拓創新之人的分水嶺。
我們提出的問題首先應該是科學的，不能反科學或偽科學，而且還必須是有價值的、有意義的、可以探究的、值得探究的。依據學生現有的知識，我們所能提出的問題應根源於生活，但又高於生活，卻不能脫離生活和實際經驗，提出的問題應在其力所能及範圍之內，即有能力套用已有的物理知識，加上部分未知的物理知識，利用科學的方法與思想，或獨立或協作地予以解決。
提出問題後我們還必須明確問題，明確問題是為提出假設或大膽猜想奠定基礎。從物理學的角度較為明確地闡述該問題。
二、猜想和假設
讓學生做假設和猜想，就是根據已有的物理知識和實驗經驗，對解決問題的方式和問題的答案提出猜想與假設，對實驗結果進行預測。
愛因斯坦說過：“想像比知識更重要，因為知識是有限的，而想像力卻概括世上的一切，推動著科技的進步，並且是知識進化的源泉，嚴格地講，想像力是科學研究中的實在因素。”郅庭瑾先生認為，高中生業已具備以理論型為主的抽象邏輯思維能力，具體體現在：①學生可以通過假設進行思維。按照提出問題、明確問題、提出假設、驗證假設的途徑，經過一系列的抽象邏輯過程，達到目的。②學生思維業已具備預設性，在解決問題之前，學生已採取了一定的方式和手段。③學生思維已漸進形式化。中學生開始逐步地由具體運算思維占優勢發展為形式思維占優勢，不僅能夠進行從特殊到一般的歸納，而且能進行從一般到特殊的演繹。高中生在他們的實踐與學習中，已能夠完成從具體上升到理論，再由理論指導去獲得具體知識的完整過程。④高中生思維活動中自我意識或監控能力的明顯化。⑤學生思維能跳出舊框框，創造性思維已獲得迅速發展，開始追求新穎、獨特的東西，形成了自己對事物的獨特見解。為此，教師要鼓勵學生們大膽猜想，只有想像，才能儘可能多地突破舊有知識的羈索，打破時空的限制，對自己提出的問題儘可能地全方位思考。合理的或大膽的猜想往往閃爍著智慧的火花，無意中的直覺往往可以打開解決問題的大門，激發創造的靈感，發揮自己的想像能力，一種大膽而有根有據的判斷往往也可以突破層層迷團，實現探究的目的。
三、制定實驗方案
方案是種思想，是個預設，只有經過多次嘗試才能完善；方案是盞街燈，是座燈塔，指引著我們有目的有步驟地完成實驗或既定目標。方案設計的好壞，直接關係到實驗步驟是否井然有序，關係到實驗數據是否真實可靠、是否切實可信，關係到實驗結論是否有代表性、是否具有普遍性。伽利略理想斜面實驗好就好在實驗設計的巧妙，設計的合理，設計的渾然天成。為此：①方案中的儀器應選材合理，便於準備，不能要求過高。在確定實驗方案之前，應首先學會正確操作和熟練操作，特別要注意應該注意的事項。②探究過程應儘量清晰，各步驟間銜接流暢，表格設計合理，應儘可能多地確定實驗方案，儘可能多地進行實驗，並由此比較各個方案的優缺點，確定最佳方案，同時若其中某個實驗被確認失敗的話，也可以儘快選擇其他實驗方案。
四、進行實驗
根據實驗方案，按照說明書正規操作，操作時應注意安全（包括儀器安全和人身安全），實驗中要如實記錄數據和實驗現象等，利用觀察、實驗或其他方式方法，多渠道多形式地收集實驗數據和信息。
儘可能地收集實驗數據與信息，目的是儘量減少偶然誤差的干擾。收集到的信息越多，越有利於我們做定性分析；數據越多，越有利於我們做定量的計算。當然，為了更好地逼近實驗結論，我們除了實驗手段外，還可以從多種信息源上採集和獲取信息，以彌補實驗手段的不足。
五、數據處理