科學(xué)探究在物理教學(xué)中的應(yīng)用

佟曉軍

我省從2008年全面實(shí)施新課改以來,物理新課程改革使物理教學(xué)內(nèi)容發(fā)生了很大的變化,特別是在新的教育理念“以學(xué)生為本、全面發(fā)展、自主學(xué)習(xí)、教學(xué)方式多樣化”中,突出體現(xiàn)探究式教學(xué)方法.筆者就這些問題談幾點(diǎn)想法.

一、科學(xué)探究的特點(diǎn)

科學(xué)探究的主要特點(diǎn)是使學(xué)生用科學(xué)研究的方式主動(dòng)的獲取知識、應(yīng)用知識、分析問題、解決問題,構(gòu)建自主、探究、合作的學(xué)習(xí)方式.使學(xué)生把科學(xué)知識的學(xué)習(xí)與科學(xué)方法有機(jī)地結(jié)合起來,成為知識的“發(fā)現(xiàn)者”、“擁有者”和“應(yīng)用者”,從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力.

二、科學(xué)探究的要素

在高中物理的學(xué)習(xí)中,特別要注意學(xué)習(xí)的過程與方法,更要注重科學(xué)探究的要素.

教師要從物理學(xué)的角度提出科學(xué)有價(jià)值的問題;對解決的方式和問題的答案提出猜想與假設(shè);根據(jù)已有的條件,制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃,選擇實(shí)驗(yàn)方法;根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作;對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理得出結(jié)論,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋和描述、分析與論證;分析評估假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異,注意探究過程中未解決的矛盾,發(fā)現(xiàn)新的問題吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),改進(jìn)探究方案.

例如,麥克斯韋的電磁場理論、愛因斯坦的相對論、安培的分子電流假說等,教材中遵照科學(xué)研究的方法,通過動(dòng)手實(shí)踐、用心體會、深入理解去獲得物理規(guī)律.

三、科學(xué)探究的目標(biāo)

由于學(xué)生在探究課堂上具有較強(qiáng)的自主性和方法的多樣性,所以,在科學(xué)探究中讓學(xué)生充分參與到教學(xué)過程中來,讓學(xué)生處于主動(dòng)地位,充分地挖掘、開發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的潛能.從而在科學(xué)探究活動(dòng)的過程中,培養(yǎng)學(xué)生自主、探究、合作學(xué)習(xí)的能力.

四、科學(xué)探究的基礎(chǔ)

引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并提出問題是科學(xué)探究的基礎(chǔ).在科學(xué)探究之前,教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、探究目標(biāo),通過演示實(shí)驗(yàn)、多媒體呈現(xiàn)、物理過程描述等多種手段為學(xué)生提供豐富的物理情景,激發(fā)學(xué)生提出問題.在對提出的問題進(jìn)行歸納和提升后,從物理學(xué)的情景中提出有價(jià)值的問題或探究主題,為科學(xué)探究打下良好的基礎(chǔ).

五、科學(xué)探究的關(guān)鍵

猜想與假設(shè)是學(xué)生創(chuàng)新性思維的重要體現(xiàn),也是科學(xué)探究的關(guān)鍵.像科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)假設(shè)一樣,猜想與假設(shè)都要建立在事實(shí)的基礎(chǔ)之上,否則是無價(jià)值的,所以教師要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)際現(xiàn)象或已有的知識提出假設(shè),避免猜想的盲目性.

例如,在講“自由落體運(yùn)動(dòng)”時(shí),演示“牛頓管”的實(shí)驗(yàn),同學(xué)一致認(rèn)為,硬幣先落下,其次是軟木塞,最后是羽毛落下.我隨即設(shè)疑:你想知道什么?如果將“牛頓管”中的空氣抽出,情況又如何?引發(fā)同學(xué)提問.有同學(xué)提出:物體下落快慢與什么有關(guān)?為什么羽毛最輕還同時(shí)落下?等等.

經(jīng)過歸納,前一個(gè)問題大多數(shù)同學(xué)最關(guān)注,并且符合學(xué)生的認(rèn)知需要,因此成為了本節(jié)課的探究課題.根據(jù)物理的知識和經(jīng)驗(yàn),有同學(xué)猜測可能與質(zhì)量大小、接觸面積有關(guān),等等.這時(shí),將抽出空氣的“牛頓管”再做實(shí)驗(yàn),同學(xué)們的觀察激起了學(xué)生的新的認(rèn)知沖突,通過這一過程,使學(xué)生體驗(yàn)了有根據(jù)地猜測,并使后續(xù)的探究具有了明確的目標(biāo)和科學(xué)價(jià)值.

六、重視科學(xué)探究的過程

制定計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析論證、評估交流是獲得科學(xué)結(jié)論的途徑,也是獲取實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、結(jié)論的重要過程.

新課改中不提倡讓學(xué)生按照設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)步驟“照方抓藥”,教材中也不再具體給出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果,所以,在實(shí)驗(yàn)中,教師要啟發(fā)和鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)探究目標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)事求是地記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)、通過分析,歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

教師根據(jù)學(xué)生的知識水平、認(rèn)知能力,根據(jù)優(yōu)勢互補(bǔ)的原則對學(xué)生分組,以小組合作的方式進(jìn)行,各小組成員要一起制定實(shí)驗(yàn)方案,實(shí)驗(yàn)中主動(dòng)參與,分工合作,各盡其職.

實(shí)驗(yàn)中教師要不斷進(jìn)行監(jiān)控和方法指導(dǎo),保證探究活動(dòng)科學(xué)有序地進(jìn)行,尤其要注重對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新方案要給與鼓勵(lì)為了提高探究效率,教師可給學(xué)生設(shè)計(jì)一些具體問題,使學(xué)生有更具體的探究目標(biāo).

例如,在“楞次定律”的探究中,我給學(xué)生設(shè)計(jì)以下問題:

1.指針偏轉(zhuǎn)方向和電流流向的關(guān)系之間有什么規(guī)律?

2.磁鐵的N(或S)極插入線圈時(shí),感應(yīng)電流的方向及其磁場方向如何?磁極遠(yuǎn)離時(shí)又是怎樣的?

3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,你能得到哪些結(jié)論?并總結(jié)出什么結(jié)論?

這些問題的設(shè)置使得學(xué)生的探究有序進(jìn)行,避免了盲目┬.不過也要允許學(xué)生有新的想法,從而體驗(yàn)思考的樂趣.

這樣,在合作學(xué)習(xí)中,就能鼓勵(lì)小組中的每個(gè)成員都敢于發(fā)表見解,發(fā)揮作用,最后提煉成小組成果在全班進(jìn)行交流,營造出一種和諧的學(xué)習(xí)氛圍,提高學(xué)生對探究的熱情和興趣,從而達(dá)到科學(xué)探究的目的.