物理科學探究教學的實施要點

王黎明

摘要： 科學探究的形式是多種多樣的，其要素有：提出問題、猜想與假設、制訂計劃與設計實驗、進行實驗與搜集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作。

關鍵詞： 中學物理教學科學探究七個要素

科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方式?！度罩屏x務教育物理課程標準》（以下簡稱《課標》）首次將科學探究作為學生的學習目標（內(nèi)容）與重要的教學方式之一列在內(nèi)容標準中，規(guī)定了二十個必做的學生探究實驗，“旨在將學習的重心從過分強調(diào)知識的傳承和積累向知識的探究過程轉化，從學生被動接受知識向主動獲取知識轉化，從而培養(yǎng)學生的科學探究能力、實事求是的科學態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神”。《課標》和新教科書已經(jīng)將過去教學中的許多演示實驗和學生實驗，明確寫為學生的探究活動，如學生實驗“觀察水的沸騰”變?yōu)椤疤骄克姆序v”，演示實驗“觀察平面鏡成像”變?yōu)椤疤骄科矫骁R成像的特點”，演示實驗“電流跟電壓、電阻的關系”變?yōu)椤疤骄侩娮枭系碾娏鞲妷旱年P系”，“阿基米德原理”的演示實驗變?yōu)椤疤骄扛×Φ拇笮。俊?，等等?/p>

《課標》指出：“科學探究的形式是多種多樣的，其要素有：提出問題、猜想與假設、制訂計劃與設計實驗、進行實驗與搜集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作?！蔽锢碚n程標準關于科學探究的七個要素，是按探究的一般過程來設計的，實際進行探究活動時，不一定要按照這七個要素的排列順序進行，也可以交叉進行，也可以將后面的要素提到前面進行。教師應根據(jù)探究的要求靈活掌握在教學中，其探究過程可以涉及所有要素，也可以只涉及部分要素。有的教師將這七個要素片面理解為七個步驟，使教學效果受到了一定的影響。那么如何進行科學探究，我認為應從以下幾個方面入手。

一、確定教學目標和教學方法

新《課標》在知識與技能方面降低了要求，更突出過程與方法，要求學生通過討論、交流、合作，提出探究問題，進行合理的猜想，并設計探究實驗，完成探究過程。由學法定教法，教師要創(chuàng)設問題情境，采用引導、討論、交流等教學方法，讓學生最大限度地參與探究的全過程，使教師的主導性和學生的主體性有機地結合。

二、設置情境，提出問題

牛頓說：“沒有大膽的推測，就沒有偉大的發(fā)現(xiàn)?！睂嵤┨骄啃詫W習，主要是培養(yǎng)學生把學習過程看成是發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的過程。教師要鼓勵學生善于從日常生活或?qū)嶒灛F(xiàn)象的觀察中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。如：當夕陽西下時，天邊為何常有紅色的霞光為什么在一些特定的環(huán)境下會出現(xiàn)海市蜃樓？為何撐竿跳高運動員借助一根小小的撐桿，便能跨越高高的橫桿？為什么吸盤能固定在墻上？為什么小鳥停在電線上卻不會觸電？同時，選擇生活中的物理現(xiàn)象通過投影、多媒體等引入課堂，創(chuàng)設問題情境，使學生獲得充分的感性認識，激發(fā)求知欲。例如“聲音的產(chǎn)生與傳播”一課，通過多媒體播放“流水潺潺、琴聲悠悠、飛機轟鳴”，學生自然會提出問題：聲音是怎樣產(chǎn)生的？聲音又是怎樣傳到我們耳朵呢？為什么聲音會不同呢？《光的直線傳播》一節(jié)中通過觀察或回憶日常生活中的所見所聞提出問題——看到閃電提出“為什么總是先看到閃電而后聽到雷聲？”；引導學生回憶看電影時的情景提出“為什么當人從屏幕前走過會出現(xiàn)人的影子？”等等。在這樣的情景中，學生探究的興趣與熱情能夠得到充分激發(fā)。

三、合理猜想，提出假設

學生對日常生活中的物理現(xiàn)象常常熟視無睹，很少認真觀察與思考。教師應該適時引導學生回憶與問題有關的現(xiàn)象，把已有的知識經(jīng)驗和要探索的內(nèi)容聯(lián)系在一起，讓學生區(qū)分有關因素和無關因素，發(fā)現(xiàn)并提出自己要研究的問題，再對問題提出初步猜想與假設。如在“研究平面鏡成像特點”這節(jié)課，可先讓學生觀察蠟燭、玩具小車在平面鏡中所成的像，比較像與物體的大小，比較像與物體到平面鏡的距離，再讓學生猜想平面鏡成像的特點，這樣學生的猜想就有根有據(jù)了。再如在研究重力勢能與哪些因素有關時，在提出問題后讓學生回憶日常經(jīng)驗，如高處下落的物體破壞力強，重的物體下落危害大等，從而提出猜想：“重力勢能可能與物體的高度、重力或質(zhì)量等因素有關。”

四、合作交流，設計實驗

當學生提出初步的猜想與假設后，要引導學生積極設計實驗方法。要讓學生先明確實驗目的，發(fā)揮他們的想象力，再根據(jù)已學的知識、收集的資料進行思維，在此基礎上，再幫助學生選擇、修改或綜合設計出最佳的實驗方案。在實驗時，根據(jù)學生的實際情況進行分組，明確分工，各自完成相關任務，充分發(fā)揮每個組員在探究活動中的作用。如：探究物體運動速度的變化的活動中，要由小組內(nèi)成員分別完成計時、測距，以及運動員等工作，并且可每個同學都扮演一次相應的角色，讓學生的實驗中得到鍛煉。又如在探究連接簡單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中可讓學生自行設計實驗，進行交流，找出燈泡的幾種連接方式。

五、進行實驗，收集數(shù)據(jù)

由上述討論結果，選取最佳設計方案進行實驗。教師要事先交代實驗的注意事項，還要指導學生根據(jù)實驗方案選取合適的器材，閱讀相關說明書，了解器材的性能和用法，按照實驗方案，正確使用器材進行實驗，并且認真觀察實驗現(xiàn)象，及時準確地收集實驗數(shù)據(jù)。如研究電流與電壓的關系時主要器材是測量電流的器材——電流表，測量電壓的器材——電壓表，使電壓發(fā)生變化的器材——滑動變阻器。實驗步驟：一般講通用的步驟是將器材組成實驗裝置，用相應的器材測量三組相關數(shù)據(jù)并記錄，要讓各小組的同學各司其職，分工合作對電流表、電壓表、滑動變阻器進行控制與觀察，再對獲得的數(shù)據(jù)進行分析。另外并不是所有的探究實驗都一帆風順，經(jīng)常會出現(xiàn)這樣那樣的問題，特別是電學的實驗。有些不愛思考的學生總在出現(xiàn)問題時舉手發(fā)問，遇到這種情況不能立刻給他解決，而要激發(fā)、引導學生的思維，讓他們通過運用所學的知識對實驗中出現(xiàn)的故障或問題進行判斷：比如說在測定小燈泡功率的實驗中就會出現(xiàn)“小燈泡不會亮”、“電流表、電壓表無示數(shù)或讀數(shù)太小”、“電流表、電壓表指針反偏”等諸多問題，要讓學生學會檢查所接的電路有沒有出現(xiàn)接觸不良，短路，電流表、電壓表有沒有接錯，引導學生自行排除故障，使學生加深對實驗的印象，又增強學生解決實際問題的能力。通過分析，我們發(fā)現(xiàn)，只要給學生充分的時間和條件，學生的表現(xiàn)足以讓教師去喝彩。

六、分析論證，得出結論

探究實驗過程中會出現(xiàn)各種數(shù)據(jù)，分析、比較、概括后得出的結論可能與假設相吻合，也可能相悖，教師應給予適當幫助，讓學生找出實驗的成功與不足之處，鼓勵學生提出改進方案。在此基礎上引導學生針對教材的重點和難點，運用自己“發(fā)現(xiàn)”的規(guī)律去解決實際問題，這樣可使學生的知識與技能逐步轉化為能力。如研究蒸發(fā)快慢因素時，操作過程如下：通過大量實驗，學生發(fā)現(xiàn)了如下證據(jù)：濕衣服放在陽光下干得快，水在太陽下干得快，糧食攤晾在陽光下干得快，炒菜時將鍋放在火上可使鍋內(nèi)的水干得快，用電熱吹風很快將頭發(fā)吹干等，讓學生分析上述證據(jù)的共性：溫度升高。學生進一步提出結論：液體溫度越高，蒸發(fā)越快。又如在研究牛頓第一定理時，通過實驗分析實驗觀察到的現(xiàn)象：小車在三種表面的運動情況。找到它們的發(fā)展趨勢：表面越光滑，小車運動得越遠。推理到理想化情況：表面非常光滑，小車將永遠運動下去。

七、評估表現(xiàn)，總結反思

當學生一走進實驗室，教師就應該留心觀察，主要是去發(fā)現(xiàn)學生好的、積極的、新奇的、獨特的表現(xiàn)，進行積極的評價，并由此激發(fā)學生的學習興趣。同時，要求學生對自己的探究活動進行回顧、反思，哪些問題弄懂了，哪些問題還不清楚，分析實驗誤差的原因，操作中有沒有失誤，設計合不合理，測量結果是否可靠……讓學生有意識地“自我評估”，學會自我發(fā)現(xiàn)，及時總結，及時調(diào)整，先討論，再交流，課后將心得體會寫下來，但是，在學生的探究活動中，由于這一環(huán)節(jié)并不影響結論的得出和探究報告的完成，往往不能引起學生的重視。而且學生常常不知道怎樣進行評估。教師在強調(diào)評估重要性的同時，還可以教給學生一些評估的方法。必要時還可以要求學生把評估中考慮到問題及相應的處理方法寫進探究報告，以引起學生的重視。這不但可以使學生得到進一步啟發(fā)，而且有利于學生學會勇于放棄自己的錯誤觀點，學會采納別人的正確意見，從而學會與別人交流與合作。例如在“探究電流與電壓、電阻關系”時，有同學提出：①測量過程中，改變電池的節(jié)數(shù)改變電壓，如果電路閉合時間太長，測量會有誤差，可能是由于電阻發(fā)熱引起的；②過程中應更換定值電阻反復實驗，至少測量三組以上；③前面學習了滑動變阻器和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，在利用滑動變阻調(diào)節(jié)電壓時，應盡量使定值電阻兩端的電壓成整數(shù)倍變化（如1V、2V、3V……），這樣分析處理數(shù)據(jù)時方便些，等等。這些都是學生的智慧所在。教師做好課堂記錄，記錄學生的成長和變化，在適當?shù)臅r候公開表揚或私下溝通，以達到激勵學生的目的。

總之，科學探究是新一輪課程改革的要求，是物理課程標準的要求，如何在現(xiàn)行的教學體制下及時、有效地教給學生探究方法，培養(yǎng)學生的探究能力，需要教師在物理教學的實踐和學習中不斷地探索總結，加以完善，才能帶領學生真正進入科學探究的神圣殿堂。

參考文獻：

[1]廖伯琴.全日制義務教育物理課程標準.2011.