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摘要：微探究實驗探究的問題切入口小，實施器材簡單易得，探究過程既短又生動有趣，學生可以充分利用課后自由時間個人獨立或兩個人合作隨時隨地自主完成實驗，是對傳統常規實驗的一種有效補充。根據微探究的內涵與特征，結合實際微探究實例，可知微探究相對于普通課堂探究實驗教學來說，是一種創新。
關鍵詞：微探究；探究實驗教學；創新
1微探究實驗的內涵
微探究實驗是指探究問題切入口小，實施器材簡單易得，學生可以個人獨立或兩個人隨意合作，充分利用課后自由時間，隨時隨地自主完成的實驗。微探究實驗探究過程雖短，但生動有趣。它是對經過教師嚴密組織，利用完整時間在學校課堂或實驗室完成的普通探究實驗的一種重要的補充和創新形式。
2微探究實驗的特征
微探究首先體現在一個“微”字上。沒有“高大上”的實驗設備，器材簡單易得，就在我們的身邊和生活中，如喝完的礦泉水瓶、一面小鏡子、一支玩具激光筆、幾個LED小燈泡、一個放大鏡等等。微探究大部分都可以由學生一個人獨立完成，最多也就兩個人配合完成，不必勞師動眾，大動干戈。首先，微探究可以利用課后閑暇、零碎時間來完成，周六下午完不成，周日早上接著做，自由靈活，不一定需要一個完整的單位時間。其次，微探究更重要的是體現在“探究”兩個字上。微探究不同于以前我們經常說到的“小實驗”。小實驗很多只是利用簡單的器材完成某個物理現象或規律的驗證，而微探究則是通過涉及科學探究的部分要素或所有要素，完成一個相對完整的科學探究過程，讓學生在探究過程中領悟探究方法，培養探究能力，體驗探究樂趣。例如，探究“小孔成像”實驗時，可以引導學生深入探究小孔的形狀、大小對成像的情況有何影響？光屏與小孔的距離與成像大小有何關系？探究“水果電池”時，同樣可以引導學生從水果的種類、大小、電極的長度、寬度、插入深度、距離是否會影響、如何影響到電池產生的電壓等方面去進行深入探究。
3微探究實驗的創新點
微探究是一種重要的實驗探究創新形式，具有區別于普通課堂探究教學明顯的特點。以下結合筆者在實踐教學中總結出來的具體實例加以說明。
（1）微探究創新了實驗器材的獲取途徑，在有限的資源條件下實現了物理實驗的低成本甚至是零成本。常規的物理探究實驗不僅需要一定的實驗設備和器材，還必須具備較為完善的實驗室條件。而微探究提倡利用學生日常生活中隨手可得的簡易器材進行實驗，大大節約了實驗成本，踐行了建設節約型社會的理念，同時也拉近了物理與生活的距離。正如陶行知先生所言，沒有以生活為中心的學校是死學校，沒有以生活為中心的教育是死教育。來自生活中的材料、來自生活中的情境對學生而言，有一種天然的親近感，使他們勇于去嘗試、敢于去探究。例如，在學校和家里隨處可見的礦泉水瓶就是實施微探究的一種重要器材。我們可以引導學生利用它來完成以下一些常見的探究實驗，樂于去創新。①探究大氣壓強實驗。在探究大氣壓強現象時，有一個經典的“覆杯實驗”（圖1）。很多學生會認為是由于水粘住了硬紙板使之不會掉下。如何證明硬紙板不會掉下不是由于水的粘力，而是因為大氣壓的作用？筆者把這個問題拋給學生，引導他們課后時間利用礦泉水瓶做實驗來進行深入探究。有部分學生設計了這樣的實驗：礦泉水瓶里不裝滿水，則一倒過來硬紙板隨即掉下。還有的學生更巧妙，他們用釘子在礦泉水瓶上打一個小洞（圖2），實驗時先用手指堵住這個洞，在瓶子里裝滿水，倒過來時硬紙板不會掉下（圖3）。然后，把手指移開，硬紙板馬上下落了（圖4）。這種形象生動的對比深刻說明了硬紙板不會下落的原因正是由于大氣壓的作用，而不是水的粘力。教師還可以引導學生利用該裝置完成另外一個實驗的探究：用手指堵住小洞，把礦泉水瓶倒扣按進水中直至完全浸沒，此時水充滿了整個瓶子。當把瓶子慢慢往上提直到露出水面（但不能離開水面），發現水仍能充滿整個瓶子。而當手指一旦從小洞處移開，則發現瓶子里的水柱一下子就下降到與瓶外的水面相平。學生完成這個探究實驗后利用大氣壓的知識也就很快能解釋這種現象了。②探究壓縮氣體做功實驗。很多學生經常利用礦泉水瓶做這樣的游戲：先關緊瓶蓋，用力多次扭曲擰緊瓶身，然后微微擰松瓶蓋，可以觀察到瓶蓋被瓶內氣體強烈沖出并發出巨大的響聲。我們可以事先設計以下幾個問題，從而引導學生把這個常做的游戲轉化成一個微探究過程。第一，用力多次扭曲擰緊瓶身后，瓶子內的氣體有啥變化？為什么？此過程包含什么能量轉化？第二，接下來為什么一稍微擰松瓶蓋，瓶蓋就會被強烈沖出？第三，瓶蓋被沖出的瞬間，瓶口可以觀察到什么現象？為什么？③探究慣性現象實驗?？荚嚂r曾經出現過這樣一道試題：幾乎裝滿水的礦泉水瓶里有一個氣泡，當礦泉水瓶從靜止突然向前運動時，氣泡將向____（選填“前”或“后”）運動。很多學生認為礦泉水瓶突然向前運動時，氣泡由于慣性要保持在原來的位置而向后運動。筆者在講評這道試題時，并沒有馬上去糾正學生的錯誤思維，而是要求他們課后去完成這個微探究。學生在實驗過程中經過細致的觀察，發現當礦泉水瓶突然向前運動時，里面的水會向后運動而導致氣泡被擠向前運動。于是，他們提出了更為深入的問題：為什么瓶子里水的慣性大于氣泡的慣性？這說明學生在微探究的過程中已經學會了通過深入細致的觀察進一步思考相關問題了。當然，利用礦泉水瓶還可以完成很多微探究實驗。例如，探究流體壓強與流速的關系、探究浮力產生的原因等等。
（2）“微探究”創新了學生自主探究的形式，實現了物理實驗從課內到課外的有效延伸。在學生分組實驗課上，我們經?？梢钥吹竭@樣的現象，每個小組總是由那么一兩個學習基礎好、動手能力強的學生當“主角”，而其他性格內向、學習基礎較差的學生則完全被邊緣化了，不是當次要的“配角”，就是呆坐在那邊看著別人做實驗，幾乎很少自己動手做實驗。而實施“微探究”正是改變這一現狀的有效途徑，因為“微探究”器材簡單易得，過程短，每一位學生都可以充分利用課外充裕的閑暇時間在個人的小天地里獨立完成，不受任何其他人的制約，而且實驗設計可以不斷修正，實驗操作過程可以重復改進，實驗現象可以多次觀察，體現了探究細微深入，思考縝密周全，觀察無微不至，分析全面到位的特點。例如，在探究光學的有關實驗時，筆者把教材中的很多演示實驗及學生分組探究實驗，設計成微探究實驗，讓學生在家里自己或在家長的協助下完成。實施微探究之前，首先布置學生到玩具店或文具店購買激光筆一支，并教育學生激光光束會損傷眼睛，不能用激光筆對著人眼照射。然后，教師到玻璃鏡藝店統一割制一塊大約7cm×5cm的小平面鏡（成本極低，每塊大約1～2元），每位學生分發一塊，并教育他們使用時要注意安全，避免劃傷皮膚。①探究光的反射定律。讓學生找來一塊平面硬紙板，豎直立于小平面鏡上方，用激光筆貼著硬紙板向平面鏡射出一束光線，觀察反射光線的位置（圖5）。事先引導學生在探究過程中思考：如何把反射光線與入射光線畫在紙板上以便仔細研究？學生在自主獨立探究過程中，想出了各種各樣的方法。例如，有的學生從數學幾何的學習中聯想到描點法，即在紙板上光線經過的位置，描上2個點（圖6）；有的學生想出了互換位置法，把硬紙板平鋪在桌面上，小平面鏡豎在紙板上，激光筆貼著紙板，把光線射向平面鏡，此時就可以用刻度尺靠在水平紙板上畫出光線的準確位置了。學生在微探究過程中既拓展了思維，又開闊了實驗的設計思路，同時也使動手能力大大增強。②探究光的折射現象。在探究光的折射現象時，由于激光筆射出的光束，在空氣或者不同液體中的光路顯示不明顯，即使是在煙霧室或渾濁液體中，也觀察不到折射現象。而微探究則可布置學生利用晚上的時間在家里進行，且關閉房間里所有的燈光，可以使實驗現象明顯增強。例如，要探究光在不同液體中的折射現象，可以引導學生把激光筆光束射進滴入幾滴牛奶的清水中，發現光是沿直線傳播的。然后，用漏斗在水槽右下方加入濃鹽水，則可發現激光束發生了明顯的偏折［2］。此時，教師可以進一步提出問題：如何使這條光線重新又變回一條直線？很多學生經過實際探究得出結論：當把濃鹽水和清水重新攪拌均勻后，激光束又變成了一條直線。③探究兩種類型的反射。在夜晚的房間里除了可以進行經典的手電筒照射下平面鏡鏡面反射和白紙漫反射對比實驗（圖7）以外，還可以利用一塊平面鏡引導學生在陽光下進行鏡面反射與漫反射的對比微探究實驗。首先，拿一面平面鏡置于陽光下，調整鏡面角度，太陽光經過鏡面反射到室內的墻壁上，可以觀察到一個很亮的光斑（圖8）。接著，我們可以把這個平面鏡背部緊密貼在透明膠紙上，再把平面鏡輕輕敲碎（強調學生注意安全），雖然敲碎的平面鏡仍然粘在膠紙上，看上去仍然是平滑的，但是把它放在陽光下調整角度，墻壁上卻再也無法找到一個很亮的光斑了（圖9）。學生在“微探究”過程中自然而然地感受到了前后兩次平面鏡的不同，從而分析了鏡面反射和漫反射的區別所在。以上列舉了幾個光學實驗方面的微探究。其實，我們可以引導學生建立一個“微型家庭物理實驗室”，把平常進行微探究的實驗器材集中起來，使科學探究從課堂45min有效延伸至課外任何時間，讓探究隨時隨地可以進行，真正實現科學探究無止境。
（3）微探究創新了展示與交流的平臺，使學生在分享中獲得了探究的樂趣與個性化的指導以及探究成功時的成就感。微探究過程一般較為簡單，完成時間相對較短，由于學生一般是在課后獨立完成的，這樣便缺乏一個進行相互交流與討論的平臺。好在現在的電子設備十分普及，幾乎每個學生都擁有一部智能手機，完成微探究實驗并不難。在完成微探究的過程中，我們可以引導學生把整個實驗過程拍成微視頻，然后再發到班級的QQ群或微信群進行分享。學生可以就各自實驗中發生的現象與實驗的數據結論等，進行充分的交流與討論，教師也可以在群里面及時對學生的微探究進行個別指導。例如，對學生的探究活動進行總結和評價，分析哪些操作不正確，強調實驗注意事項，引導學生如何依據實驗數據分析出實驗結論。在這樣的反饋過程中，學生對自己的探究行為便有了深刻反思和自我糾錯的能力，這是教師在課堂演示實驗或學生在實驗室里分組探究實驗所無法比擬的。筆者所任教班級有些學生在網上購買了電學實驗箱（各大購物網站均有銷售，售價不高，每套大約幾十元至一百多元不等。初中物理實驗全套也無非兩、三百元而已，可以提倡幾個學生合買一套作為家庭實驗室微探究使用）。在做測定小燈泡功率實驗時，當他正確連接完電路并閉合開關時發現，小燈泡不亮，但是電壓表卻有示數，大約為電源電壓值，而電流表示數卻為0。該學生把此現象拍成了視頻發到班級微信群里并向老師求助。教師此時不要直接就告訴學生故障原因，而是應該因勢利導，在班級微信群里引導其他學生一起一步一步分析問題所在：第一，閉合開關時，電壓表有示數，說明電壓表與電源兩極沒有完好連接？第二，電路中電壓表與電源連接部分是通路，但電流表為什么會沒有示數呢？電壓表電阻非常非常大，導致電路中電流很小很小，電流表指針無法偏轉。第三，由此可推斷出開路應發生在小燈泡這部分電路上，有可能是小燈泡燒壞了，如何驗證？換一只全新的燈泡試試看，學生在教師的引導下很快就可以找尋出故障的原因并排除故障［3］。還有的學生在正確連接完電路并閉合開關時同樣發現小燈泡不亮，但是電壓表示數為0，而電流表卻有示數，這又是什么故障引起的？教師同樣可以在群里引導學生進行充分的交流與討論。如此細致深入的探究教學在普通的課堂上，由于時間和學生數的限制，我們根本無法做到，而在微探究的分享與交流過程中卻輕而易舉地實現了“互聯網+”教育的新技術?？梢?，微探究更加注重的是探究的內容，可以直抵探究的本質，雖然過程短，但可以做到細小入微，“細微處見真誠”，而且更加提倡個性化與自主性，又不排除小規模合作，是對傳統教師演示實驗、學生分組實驗、計算機輔助實驗、模擬仿真實驗等常規實驗的一種有效補充和創新。開展微探究實驗值得教師積極踐行。
參考文獻
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［3］沈?？?引領縱深探究有效活化思維［J］.實驗教學與儀器，2016（7/8）：11～13.
作者:沈?？?林欽 單位:詔安縣邊城中學 福建師范大學物理與能源學院