淺談物理實(shí)驗(yàn)中學(xué)生探究能力的培養(yǎng)＊

王德思(即墨市第二中學(xué)，山東即墨266200)

淺談物理實(shí)驗(yàn)中學(xué)生探究能力的培養(yǎng)＊

王德思
(即墨市第二中學(xué)，山東即墨266200)

結(jié)合探究教學(xué)總目標(biāo)和高級(jí)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)特點(diǎn)，從創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生探究動(dòng)機(jī);引導(dǎo)學(xué)生猜想和假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生探究思維;設(shè)計(jì)探究方案，提高學(xué)生探究能力等方面，提出了若干策略和方法。

高級(jí)中學(xué)學(xué);物理實(shí)驗(yàn);探究能力

物理實(shí)驗(yàn)是高中學(xué)校物理課程的重要組成部分。在以倡導(dǎo)“科學(xué)探究”為顯著標(biāo)志的學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變的今天，物理學(xué)作為一門成熟的精密科學(xué)，理性思維與邏輯思維能力是學(xué)生處理物理學(xué)問題的根本能力。同時(shí)，學(xué)生畢業(yè)后即使升入大學(xué)或者走上工作崗位，社會(huì)對(duì)他們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力都有著熱切的要求和企盼。因此，通過有效的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)來培養(yǎng)學(xué)生的探究能力已成為中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要理念。物理實(shí)驗(yàn)“探究教學(xué)”是在課堂中以物理知識(shí)為載體，以學(xué)生為主體，使學(xué)生通過自主探究過程理解科學(xué)概念和科學(xué)探究的本質(zhì)，從而培養(yǎng)出實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)過程所需的思維的創(chuàng)新性、深刻性、靈敏性和獨(dú)創(chuàng)性的教學(xué)方式。本文主要從以下幾個(gè)方面來分析、闡述高職物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)策略。

一、創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生探究動(dòng)機(jī)

古人云:學(xué)貴多疑，有疑則思，有思則進(jìn)。問題是激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和探究意識(shí)的關(guān)鍵。因此，在高中物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中，引發(fā)學(xué)生主體性為特征的探究教學(xué)，必須突出學(xué)生的主體地位，強(qiáng)化學(xué)生的參與意識(shí)，通過生動(dòng)有趣、耐人尋味的問題情境的創(chuàng)設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材、理解知識(shí)、思考問題、發(fā)現(xiàn)疑難，構(gòu)建新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，在疑難困惑中產(chǎn)生質(zhì)疑，在矛盾沖突中提出問題，在探索研究中升華興趣，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)和探索欲望，進(jìn)而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的積極性，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的發(fā)展。

(一)創(chuàng)設(shè)以自然和生活為背景的問題情景，激發(fā)學(xué)生探究動(dòng)機(jī)

大千世界五彩繽紛，物理現(xiàn)象比比皆是，用學(xué)生生活中十分熟悉的物體、現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)情境適合學(xué)生的心理狀態(tài)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引起學(xué)生的注意，提高學(xué)生分析身邊出現(xiàn)的各種物理現(xiàn)象的能力。例如，在講“角動(dòng)量守恒定律”時(shí)，可以利用角動(dòng)量守恒演示儀先把角動(dòng)量守恒的現(xiàn)象演示出來，讓學(xué)生先有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。然后，創(chuàng)設(shè)“直升飛機(jī)的工作原理”情境:開啟直升飛機(jī)主螺旋槳電源，螺旋槳按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)身也隨即反向轉(zhuǎn)動(dòng);調(diào)整螺旋槳控制電位器，螺旋槳加速轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)身也隨即加速反向轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生思考為什么飛機(jī)上都裝有一個(gè)尾槳，起的作用是什么?沒有它會(huì)怎樣?讓學(xué)生帶著問題去聽課，以此來激發(fā)學(xué)生的探究動(dòng)機(jī)，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和鞏固。

(二)創(chuàng)設(shè)以新穎和奇特為背景的問題情境，激發(fā)學(xué)生探究動(dòng)機(jī)

學(xué)生總是對(duì)新知識(shí)充滿興趣與好奇心。在教學(xué)中教師要隨著學(xué)生認(rèn)識(shí)的不斷深入，在新課導(dǎo)入和知識(shí)的轉(zhuǎn)折處精心設(shè)計(jì)具有新穎性的問題情境，起到一石激起千層浪的效果，使新舊知識(shí)碰撞產(chǎn)生思維的火花，這樣才能使教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生巨大的誘惑力，激發(fā)起學(xué)生內(nèi)驅(qū)力，保持一種緊張、富有創(chuàng)造性的精神狀態(tài)促使學(xué)生積極主動(dòng)地探求新知，提高課堂教學(xué)效率。

(三)創(chuàng)設(shè)以懸念和沖突為背景的問題情境，激發(fā)學(xué)生探究動(dòng)機(jī)

問題往往產(chǎn)生于奇異的現(xiàn)象與引起矛盾的說法之中。懸念和沖突是人們心理的一種趨向，能夠最大程度的激發(fā)人的好奇心和探究性，從而激發(fā)出學(xué)習(xí)的興趣和需要。因此，在問題情境創(chuàng)設(shè)中，可將學(xué)生已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)原理間的矛盾作為設(shè)計(jì)問題的突破口，創(chuàng)設(shè)對(duì)比的問題情景，造成學(xué)生心理上的懸念，從而激發(fā)學(xué)生的探究動(dòng)機(jī)。例如:精心設(shè)計(jì)差異性實(shí)驗(yàn)是創(chuàng)設(shè)懸念問題情境的手段之一。差異性實(shí)驗(yàn)是指實(shí)驗(yàn)結(jié)果與學(xué)生先前概念或常識(shí)相違背的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)展示的現(xiàn)象，與學(xué)生已有的潛概念發(fā)生矛盾，使學(xué)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突被激發(fā)，使學(xué)生頭腦中產(chǎn)生各種各樣的疑惑，從而激發(fā)學(xué)生的探究動(dòng)機(jī)。

二、引導(dǎo)學(xué)生猜想和假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生探究思維

猜想與假設(shè)是對(duì)所研究的問題根據(jù)已知事實(shí)材料和科學(xué)知識(shí)作出的一種猜測(cè)性陳述，對(duì)問題中事物的因果性、規(guī)律性作出的假定性解釋，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究思維的重要形式。在教學(xué)中，教師要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)想象的空間提供豐富的材料，充分引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生猜想與假設(shè)的能力，讓學(xué)生有所思考，有所探索，進(jìn)而產(chǎn)生積極的情緒體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生自主探索、勇于創(chuàng)新的能力。同時(shí)，在引導(dǎo)學(xué)生猜想與假設(shè)的過程中，教師要把握好猜想中的放”與“扶”，讓學(xué)生自主收集到與問題相關(guān)的信息，從而保證猜想和假設(shè)的合理性。

一是利用問題引導(dǎo)學(xué)生猜想和假設(shè)。①假如式發(fā)問，激發(fā)學(xué)生分析生活中的事實(shí)或現(xiàn)象，對(duì)問題的情境進(jìn)行假設(shè)。②比較式發(fā)問，對(duì)容易混淆的概念和原理等進(jìn)行比較，分別找出它們的異同點(diǎn)，可以幫助學(xué)生清晰掌握各自的特征和本質(zhì)。③質(zhì)疑式發(fā)問，給學(xué)生介紹那些似乎無法理解卻是科學(xué)史上曾導(dǎo)致提出科學(xué)性問題的事實(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生，進(jìn)行質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生思維的批判性和創(chuàng)造性。

二是利用學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和直覺思維引導(dǎo)學(xué)生猜想和假設(shè)。學(xué)生進(jìn)行猜想和假設(shè)的直接素材來源于學(xué)生在日常生活和學(xué)習(xí)中形成的大量的日常經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。在探究教學(xué)中充分利用學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和直覺讓學(xué)生猜想是培養(yǎng)學(xué)生猜想能力的有效手段。例如，對(duì)于“伏安法測(cè)電阻”的一課可以采用以下步驟來進(jìn)行“猜想和假設(shè)的討論互動(dòng)”式教學(xué):首先，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。畫出關(guān)于電流表內(nèi)接法和外接法的兩張電路圖，組織學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和直覺思維通過兩種方法實(shí)驗(yàn)。并鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)兩種電路測(cè)量存在差別時(shí)，便紛紛提出多種猜想。經(jīng)討論分析，最后集中在電流表有內(nèi)阻的猜想上。然后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行假設(shè):假設(shè)電流表有內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)結(jié)果又怎樣?反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想。最后，指導(dǎo)學(xué)生再做實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行分析，在學(xué)生猜想和討論基礎(chǔ)上，教師及時(shí)加以歸納總結(jié)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣，整個(gè)教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)了學(xué)生自主探究思維的培養(yǎng)，使學(xué)生能夠在其中積極思考、探究和進(jìn)行合理的知識(shí)建構(gòu)，使學(xué)生形成對(duì)未知事物進(jìn)行探究的向心力。

三是利用類比聯(lián)想引導(dǎo)學(xué)生猜想和假設(shè)。類比聯(lián)想是從兩個(gè)或兩類對(duì)象具有某些相似或相同的屬性事實(shí)出發(fā)，推出其中一個(gè)對(duì)象可能是有另一個(gè)或另一類對(duì)象已經(jīng)具有的其他屬性的思維方法。在高職物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中，可以利用這種思維方法引導(dǎo)學(xué)生提出猜想，通過比較常用已知的現(xiàn)象和過程同未知的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)它們的共同點(diǎn)、相似點(diǎn)或相聯(lián)系的地方，然后依此為根據(jù)推測(cè)未知的現(xiàn)象和過程的某些特性和規(guī)律。這樣，有利于學(xué)生在自主的學(xué)習(xí)活動(dòng)中感悟到其中的思想方法和內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生遇到新問題時(shí)利用這些思想方法進(jìn)行類比的探究思維。

三、設(shè)計(jì)探究方案，提高學(xué)生探究能力

隨著教學(xué)改革的深化，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力。然而，從目前來看，高中學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力相對(duì)偏弱，因此，在探究式教學(xué)中，教師要突出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體作用，充分發(fā)揮其指導(dǎo)作用，要求學(xué)生自主地收集材料，進(jìn)行分析，通過實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作探究、討論分析、結(jié)果歸納和再現(xiàn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟的積極性，引導(dǎo)學(xué)生通對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析、推理，探求知識(shí)的本質(zhì)，從而培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作技能、觀察能力、分析推理能力、創(chuàng)新能力。

首先，通過演示實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生萌發(fā)觀念和猜想。物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指以具有一定可見度，可呈現(xiàn)在學(xué)生面前的物理實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容。在學(xué)習(xí)物理的過程中，要認(rèn)識(shí)物理概念和物理規(guī)律，首先必須有一定的感性認(rèn)識(shí)。因此，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)，可以突出事物間的本質(zhì)聯(lián)系，使學(xué)生對(duì)物理概念與規(guī)律有透徹的理解，對(duì)未學(xué)的知識(shí)先奠定一個(gè)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。同時(shí)，學(xué)生受實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象感染，在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上，萌發(fā)出新的觀念和方法，從而形成初步的實(shí)驗(yàn)步驟框架。

其次，圍繞觀念和猜想引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案。通過演示實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生提出初步的猜想，假設(shè)時(shí)教師要及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生緊緊圍繞猜想和假設(shè)尋找設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法，組織學(xué)生以研究小組為單位，利用互動(dòng)課件開展探究活動(dòng)，各有所側(cè)重，相互配合，引導(dǎo)學(xué)生合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

最后，充分發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)階段的自主性，指導(dǎo)他們自行完成數(shù)據(jù)的記錄、整理、分析、使用等。這樣通過讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，在探究過程中發(fā)現(xiàn)問題，自主學(xué)習(xí)，歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)探究過程中揭示的科學(xué)理論，并把它運(yùn)用到生活實(shí)踐中，形成科學(xué)的方法與思想，從中發(fā)掘和培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

［1］徐陽，盧慕稚．議物理演示實(shí)驗(yàn)與科學(xué)探究思想的結(jié)合［J］．時(shí)代教育(教育教學(xué))，2011，(3)．

［2］陳方華．談物理探究式教學(xué)在課堂上的實(shí)施［J］．物理教學(xué)探討，2006，(11)．

［3］李鴻雁．新課程物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探［J］．教育實(shí)踐與研究(中學(xué)版)，2008，(1)．

2011－07－19

王德思(1975－)，男，山東青島人，一級(jí)教師。