讓學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)物理

趙煥駿

[摘要]探究性學(xué)習(xí)是學(xué)生獲得知識、發(fā)展能力的重要途徑，也是學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的重要體現(xiàn)。本文結(jié)合筆者長期的教學(xué)實踐，闡述了探究式學(xué)習(xí)在物理教學(xué)中的具體運用及需要注意的問題。

[關(guān)鍵詞]物理教學(xué)探究式學(xué)習(xí)注意事項

一、問題緣起

探究式學(xué)習(xí)實質(zhì)上是將科學(xué)研究領(lǐng)域的探究方法引入到學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中，使學(xué)生在老師的指導(dǎo)下置于動態(tài)、開放、生動、多元的學(xué)習(xí)環(huán)境中，通過類似科學(xué)家的探究過程理解科學(xué)探究的本質(zhì)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的一種特殊的教學(xué)方法。這種教學(xué)法要求在教師的啟發(fā)誘導(dǎo)下，通過學(xué)生的親自參與，通過激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高觀察能力，自覺認知、質(zhì)疑和探索，由學(xué)生主動去發(fā)現(xiàn)概念、規(guī)律。在這種形式的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生的思維從無序走向有序，不僅學(xué)到了知識，更重要的是學(xué)到獲得知識的過程與方法。它符合當(dāng)前教育發(fā)展的趨勢，與現(xiàn)代社會高速發(fā)展相適應(yīng)。

教學(xué)實踐也表明，學(xué)生獨立思考的習(xí)慣和探究性學(xué)習(xí)的能力與其物理學(xué)習(xí)的成效有明顯關(guān)聯(lián)。培養(yǎng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的能力不僅是促進學(xué)生學(xué)好物理的要求，也是促進學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的要求。學(xué)生要想成為學(xué)習(xí)的主人，就必須有計劃地調(diào)控自己的學(xué)習(xí)過程，嘗試通過自己的努力解決物理學(xué)習(xí)中的一些問題。因此，教師要相信每一個學(xué)生，相信他們愿意探索、樂于創(chuàng)新，能夠通過自己的探究活動去發(fā)現(xiàn)和獲得知識，解決實際問題。

二、探究式學(xué)習(xí)在物理教學(xué)中的具體運用

1．創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究欲望。

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中必然會遇到許多認知問題，這些問題交織在一起，成為學(xué)生探究的心理動力和探究式課堂教學(xué)的契機。中學(xué)生有很強的求知欲，時常出現(xiàn)很多思想上的困惑和疑問，正是這些思想和認知問題驅(qū)動著他們?nèi)プ非笾R，探索真理。教師可通過創(chuàng)設(shè)問題情景，以問題為契機，精心設(shè)計，啟發(fā)學(xué)生釋疑解惑，幫助學(xué)生完成探究知識目標(biāo)。例如，在講授“動能勢能可以相互轉(zhuǎn)化”一節(jié)時，宅者讓一個學(xué)生做“滾擺”的實驗，其他學(xué)生觀察(營造情景)。他們發(fā)現(xiàn)滾擺不停地上下滾動，自然引發(fā)疑問(啟發(fā)好奇心，求知欲)，想知道為什么會這樣?(問題的提出)，進而小組討論，主動尋求解決問題的方法(思維的動作)，探索、尋思解答(教師指導(dǎo))，找到問題的答案(學(xué)生才華的展示、成功的體現(xiàn))。最后。師生共同總結(jié)——滾擺向下滾動，滾擺高度減小，速度越來越大；高度減小表示重力勢能減小，速度增大表示動能增大，這時重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，滾到最低點勢能最小，動能最大。隨后向上滾動，速度越來越小，高度增大，表示動能轉(zhuǎn)化為勢能，到達最高點動能為零勢能最大(知識的應(yīng)用、能力的拓展)。整個教學(xué)過程中，學(xué)生都很樂意地投入到學(xué)習(xí)中去，通過這些問題的層層設(shè)問和探究，不斷激發(fā)思維的火花，從探究過程中獲得新知。

在探究式物理教學(xué)中，教師要善于把教材中既定的物理觀點轉(zhuǎn)化為問題，以展現(xiàn)知識的發(fā)生發(fā)展過程；要借助具有內(nèi)在邏輯聯(lián)系的問題，啟發(fā)學(xué)生思考，逐步培養(yǎng)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。例如，在《探究影響滑動摩擦力的因素》的教學(xué)中，實驗表明：滑動摩擦力跟壓力成正比，也就是跟一個物體對另一個物體表面的作用力成正比。比例常數(shù)為動摩擦因數(shù)，動摩擦因數(shù)與兩物體材料和互接觸的兩個物體的粗糙程度有關(guān)。教師可設(shè)計相關(guān)的問題，放手讓學(xué)生自主進行實驗，通過猜想與假設(shè)、設(shè)計實驗來驗證，使他們經(jīng)過探究，獲得知識，培養(yǎng)分析與解決問題的能力。

在探究實驗中，教師可以不拘泥于教材或教參的安排，進行一些創(chuàng)新性設(shè)計。如可以將一些演示實驗改為學(xué)生探素性實驗，培養(yǎng)學(xué)生探索科學(xué)的興趣，激發(fā)學(xué)生獨立思考、勇于實踐、敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神。例如，讓學(xué)生做了自由落體的實驗后，再來做豎直下拋物體的實驗。由學(xué)生提出假設(shè)，選擇器材，設(shè)計實驗，進行實驗，記錄數(shù)據(jù)及分析與歸納，讓他們充分地動腦、動手、動口，發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動性。同時，在實驗探究過程中，教師應(yīng)不失時機地對學(xué)生的方法給予肯定、支持和幫助，鼓勵學(xué)生大膽地猜想和獨立地思考，通過實驗否定錯誤的假設(shè)或修正不完善的猜想。

在探究式教學(xué)中，還可以充分利用多媒體提供生動逼真的教學(xué)情境，讓學(xué)生的視覺、聽覺等多路感官系統(tǒng)同時接收信息，使許多抽象和難以理解的教學(xué)內(nèi)容變得有聲有色，促使學(xué)生主動地去探究。例如，在講授電荷及庫侖定律時，運用多媒體教學(xué)，讓學(xué)生形象地觀察到摩擦起電的物體所帶的電荷以及電荷間的相互作用，并利用庫侖定律求出電荷相互作用力的大小。從常見的生活片斷著手，把抽象的電荷、電荷間的相互作用用多媒體生動具體地描繪出來，使學(xué)生產(chǎn)生探究欲望，通過多媒體教學(xué)得知，紙屑、羽毛等輕小物體實際上都是電介質(zhì)，處在帶電體的電場中，相當(dāng)于一個電偶極子，電偶極子將受到電場力的作用，就把電荷、庫侖定律、電場力、電偶極子等概念聯(lián)系在一起了。利用豐富多彩的教學(xué)資源，創(chuàng)設(shè)動靜結(jié)合的教學(xué)情景，有利于激發(fā)學(xué)生探究的欲望，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造潛能。

2．教師啟發(fā)誘導(dǎo)，逐步深入探究。

探究式教學(xué)強調(diào)了學(xué)生的參與和主動學(xué)習(xí)，但是探究活動的安排應(yīng)有一定的梯度。啟發(fā)探究式教學(xué)在具體活動的安排上，應(yīng)遵循由易到難的原則，逐步加大探究力度。

從探究的環(huán)節(jié)上來看，可以逐個環(huán)節(jié)地訓(xùn)練。首先，從提出問題開始，如在《波的干涉和衍射》部分的教學(xué)中，可以著重于提出問題；探究波的干涉和衍射產(chǎn)生的原因和觀察到的現(xiàn)象，重于猜想與假設(shè)……另外，對于不同的學(xué)生，探究活動的要求不同，教師參與的程度也不同。

探究活動的數(shù)量應(yīng)該由少到多，使學(xué)生有一個逐步適應(yīng)的過程。從總體上來說，可以將科學(xué)探究的環(huán)節(jié)滲透到不同的教學(xué)內(nèi)容中。每一次探究活動，學(xué)生重點學(xué)習(xí)某一個環(huán)節(jié)涉及的有關(guān)方法，以便在完成一階段的學(xué)習(xí)之后達到對探究方法的整體了解，并不斷運用這些方法提高探究能力。

探究內(nèi)容要逐漸深入。例如，在“分子熱運動”一節(jié)中，設(shè)計實驗：把紅墨水滴入清水中，發(fā)現(xiàn)紅墨水?dāng)U散到水中。分析現(xiàn)象，得出結(jié)論：分子不停地做無規(guī)則的運動。深化探究內(nèi)容：分子運動的快慢與哪些因素有關(guān)?聯(lián)系生產(chǎn)與生活實際：鹽放人同質(zhì)量的熱水與冷水中，熱水變咸的速度較快。猜想與假設(shè)：分子運動快慢與溫度有關(guān)。進一步理解溫度的定義一溫度是大量分子無規(guī)則熱運動的標(biāo)志，同時區(qū)別初中與高中定義溫度層次的不同。

設(shè)計實驗：在兩杯同質(zhì)量的熱水與冷水中同時滴入等量的紅墨水，觀察現(xiàn)象、分析現(xiàn)象，驗證猜想是否正確。通過探究內(nèi)容的逐漸深入，學(xué)生不但掌握了知識，而且培養(yǎng)了他們勇于探索的精神。

3．開展交流協(xié)作，促進共同進步。

團結(jié)就是力量。只有依靠集體的智慧和力量，才能加快成功的步伐，故教師應(yīng)重視學(xué)生之間的交流和協(xié)作，讓不同的學(xué)生發(fā)表自己的探究成果和方法，傾

聽他人的探究經(jīng)驗，并進行客觀的比較和鑒別，從不同的角度改進自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，提高認識，克服獨立探究中的片面性和局限性，正確理解所獲得的知識。

在整個探究過程中，教師在啟發(fā)學(xué)生獨立探究的基礎(chǔ)上，必須重視引導(dǎo)學(xué)生開展討論和交流活動，彼此表達與相互傾聽，使探究者通過“相互交流”，明白別人的不同解釋，擺脫自我中心的思維傾向。在相互表達與傾聽中，探究者各自的想法、思路將更加明晰，可以更好地對自己的理解和思維過程進行審視和監(jiān)控；在討論中，探究者之間可以相互質(zhì)疑，指出對方的邏輯矛盾，更好地啟發(fā)各自的認知沖突和自我反思，深化各自的認識；探究者相互之間的交流、爭議、意見等，將有助于激起彼此的靈感，促使彼此建構(gòu)出新的假設(shè)和更深層的理解；探究中的合作、分享與交流，可以使不同的探究者發(fā)揮各自的優(yōu)勢，完成單個探究者難以完成的復(fù)雜任務(wù)。因此．教師要創(chuàng)造良好的“交流協(xié)作”氛圍，引導(dǎo)學(xué)生開展討論和交流活動。

此外，在教學(xué)中讓探究小組對所提出的問題進行充分討論，交流意見，不但能調(diào)動學(xué)生思維的積極性，還能培養(yǎng)和提高學(xué)生的物理表述能力。探究教學(xué)課堂應(yīng)成為學(xué)生鍛煉物理表述能力的最佳場所。在師生、學(xué)生之間的協(xié)作交流中，教師要循序漸進地啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生用準確的科學(xué)語言表述自己的探究過程、所得證據(jù)、觀點和規(guī)律，讓每個學(xué)生都有充分的機會作書面、口頭表述。簡明準確的物理表述是物理思維過程的反映，也是“探究式學(xué)習(xí)”的一個重要目的，培養(yǎng)和提高物理表述能力更是學(xué)生具備良好物理素質(zhì)的需要。

三、物理探究式學(xué)習(xí)應(yīng)該注意的問題

1．不斷提高教師和實驗技術(shù)人員的素質(zhì)。

傳統(tǒng)教學(xué)所形成的固有觀念和模式，直接影響到探究性實驗教學(xué)的開展。因此，教師必須改變固有觀念，積極思考如何有效實施新課改理念下的探究性教學(xué)。比如，如何根據(jù)各自的條件和學(xué)生的具體情況設(shè)計出有個性的教學(xué)方法；如何做到師生共同參與實驗，讓學(xué)生動起來；如何充分利用教科書留下的空間，按新課標(biāo)的要求來實施探究性教學(xué)，實現(xiàn)教師從課程的“實施者”到“研究者”的轉(zhuǎn)變；如何做到“教師適時的、必要的、謹慎的、有效的指導(dǎo)”，辯證地處理學(xué)生自主與教師的指導(dǎo)的關(guān)系，等等。新課改實際上已經(jīng)對教師的素質(zhì)提出了新的更高的要求?？梢哉f，新課改成敗關(guān)鍵在于教師觀念的轉(zhuǎn)變，更在于如何實施新課改理念下的教學(xué)過程。

2．加強對學(xué)生的組織管理是開展好探究性學(xué)習(xí)的難點。

要進行探究性學(xué)習(xí)，必須提供一個適合學(xué)生實驗的人文環(huán)境，讓學(xué)生有一定的時間、空間、自由度進行探究，這是探究性學(xué)習(xí)的特點所決定的。要滿足這個要求，在學(xué)生實驗時就不能對學(xué)生的紀律限制過死，但又不能亂堂，這一矛盾相對來說很難解決。因此，教師的組織教學(xué)能力是開展探究性學(xué)習(xí)的重要保證。

3．注重在探究中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

科學(xué)方法與物理知識相互依存，只有讓學(xué)生通過探索知識的過程，才能使他們的思維模式順應(yīng)科學(xué)思維模式。在物理教學(xué)中，每一個模型的建立，每一個規(guī)律的引出，每一個實驗的設(shè)計，都閃爍著科學(xué)方法的光芒。愛因斯坦說過，“在一切方法的背后，如果沒有一種生氣勃勃的精神，到頭來只是一種笨拙的工具?！币虼?，教師要不斷改進教學(xué)方法，利用豐富的材料，以物理學(xué)發(fā)展史和物理學(xué)家成長的道路等素材來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生追求真理、獻身科學(xué)的創(chuàng)新精神。將探究過程的各個環(huán)節(jié)與已有的知識經(jīng)驗相互比較，在矛盾的沖突中去拓展思維能力，在實踐中開拓創(chuàng)新，在矛盾的解決中體驗成功的喜悅。

4．探究性教學(xué)對實驗室建設(shè)提出了更高的要求。

傳統(tǒng)教學(xué)中，實驗器材基本上處于封閉狀態(tài)，許多教師甚至不知道器材室里有哪些器材，教師準備實驗只是依據(jù)課本要求開列出實驗器材由實驗員準備。新課改下，探究式學(xué)習(xí)需要開放式的器材管理方式，這對實驗室的管理提出了新的要求。諸如如何開放器材室，器材是放在實驗室內(nèi)還是放在器材室內(nèi)，如何領(lǐng)取，學(xué)生要自帶哪些東西進實驗室，實驗中如何查閱圖書館資料和如何利用信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等問題，都需要學(xué)校根據(jù)各自情況重新規(guī)劃實驗室和器材室。

科學(xué)的本質(zhì)是對未知世界的探究，物理課是學(xué)習(xí)科學(xué)探究的重要場所。探究性物理學(xué)習(xí)突出學(xué)生的探究活動，把科學(xué)方法的學(xué)習(xí)和科學(xué)知識的學(xué)習(xí)放到同等重要的地位，這對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力有著重要的作用。