反證歸納讓課堂探究更精彩——以“光的直線傳播”教學(xué)為例

徐 勇

（連云港市新海實驗中學(xué) 江蘇 連云港 222000）

新一輪課改以來，探究式教學(xué)已成為教師們在課堂上廣泛使用的核心教學(xué)方法，然而許多教師在實施探究式教學(xué)的有效性上卻不盡人意，主要體現(xiàn)在缺乏創(chuàng)新意識，過分關(guān)注課前預(yù)設(shè)而忽視課堂生成，將探究教學(xué)程序化、模式化，不能因地因時制宜，達不到預(yù)期的教學(xué)目的.筆者通過多年的教學(xué)實踐與研究發(fā)現(xiàn)，課堂有效實施探究教學(xué)的手段與方法是多種多樣的，展開探究的角度也可各不相同，并先后總結(jié)出多種行之有效的實施探究教學(xué)的方法.于此以一位青年教師的公開課作為案例展開分析，將我們研討總結(jié)出的“反證歸納”探究式教學(xué)方法寫出與各位同仁交流.

1 課例

在2014年一次校際同課異構(gòu)的課堂教學(xué)展示活動中，某青年教師A執(zhí)教了蘇科版八年級上冊“光的直線傳播”一課，學(xué)習(xí)任務(wù)是通過實驗得出“光在同一種均勻透明介質(zhì)中沿直線傳播”這一規(guī)律，并學(xué)會利用此規(guī)律解釋生活中的一些現(xiàn)象.A教師設(shè)計的主要教學(xué)環(huán)節(jié)如下.

（1）課前活動.播放《小兵張嘎》電影中的一個片段：胖墩玩皮影戲；邀請學(xué)生表演手影游戲，活躍課堂氣氛，拉近師生間的距離.

（2）教師設(shè)疑.在皮影戲和手影游戲中都需要一個強光源發(fā)出光束，那么光束自光源發(fā)出后是怎樣向前傳播的呢？皮影和手影又是怎么形成的？

短暫討論后一位學(xué)生站起來回答：光源發(fā)出的光是沿直線傳播的，假如沒有光，就不會出現(xiàn)影子，皮影和手影都是光向前傳播時被物體擋住形成的.

教師設(shè)疑引導(dǎo)：如果在流動的水中插一竹竿，水能繞過竹竿而向前流動，那么光是否也能像水那樣繞過物體向前傳播呢？

（3）猜想：由于生活常識和小學(xué)科學(xué)類課程的學(xué)習(xí)，幾乎所有學(xué)生都能一致認為光是沿直線傳播的.

（4）實驗：教師介紹桌子上的器材［有導(dǎo)向地介紹：有煙蚊香、1個空燒杯、1個裝有水（滴有少量牛奶）的燒杯、玻璃磚1塊、火柴、蠟燭、激光筆、3個開有小孔的硬紙板、3個大夾子、1根細線］，要求學(xué)生用桌上提供的器材尋找驗證猜想的證據(jù).

（5）學(xué)生進行實驗，收集證據(jù).

（6）總結(jié)得出結(jié)論：光在同一種均勻透明介質(zhì)中是沿直線傳播的.

2 案例分析

由于A教師的精心備課和課前準備，利用提供的許多合適的器材，并加以思路上的引導(dǎo)，學(xué)生都能順利地通過實驗分別驗證光在玻璃中、水中、空氣中沿直線傳播的猜想，并順理成章地得出結(jié)論.課堂波瀾不驚，結(jié)論水到渠成.但在聽課中筆者發(fā)現(xiàn)有一些非常好的細節(jié)，卻被A教師忽略過去了：其中一組學(xué)生在做驗證光在水中沿直線傳播的實驗時，驚訝地發(fā)現(xiàn)當光從水的上方斜射入水中時，光不是沿直線傳播的.當該組學(xué)生對教師提出這個疑惑時教師卻沒有作出任何解釋，而是一味地按照預(yù)設(shè)完成教學(xué)任務(wù)推進課堂教學(xué)，回避并放棄了一個利用良好的課堂生成引導(dǎo)學(xué)生深度探究的機會.如此課堂貌似實施了成功的探究教學(xué)，但缺乏新意，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探究欲望.

3 解決方案

在實施探究教學(xué)過程中，我們著力培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和思維能力，但若總是以“提出問題—猜想與假設(shè)—制定計劃與設(shè)計實驗—進行實驗與收集證據(jù)—分析與論證—評估—交流與合作”這樣一個程序操作每一個課題，既沒有新意，又容易讓學(xué)生走進一個固化思維模式，讓本來充滿創(chuàng)新和活力的實驗探究變得索然無味，變成了只是為論證而論證.研討時筆者在想，如果A教師抓住學(xué)生這個提問，反戈一擊，這堂課便會精彩紛呈，亮點多多.

研討反思另設(shè)精彩個案如下.

（1）學(xué)生猜想到“光都是沿直線傳播”時，教師演示一個實驗：讓激光從水面的上方斜射入水中，讓學(xué)生看到光并不是在沿直線傳播.由此開始讓學(xué)生帶著疑問開始新的課題，引導(dǎo)學(xué)生回顧生活中一些光的現(xiàn)象，利用手邊器材，尋找光并非總是沿直線傳播的證據(jù).

（2）學(xué)生分組討論、實驗，找到一些日?，F(xiàn)象：

1）隔著火堆觀察對面人臉的時候總感覺人在晃動；

2）夏天在柏油馬路上看到遠方的路面變形了，而且感覺濕漉漉的；

3）光斜射到平面鏡上改變傳播方向；

4）一些學(xué)生在剛才教師實驗的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，如果將激光燈略微遠離玻璃磚，再從空氣斜射入玻璃磚時，光束彎曲，甚至還有一部分又再次回到空氣中.

……

（3）在上述實驗及討論的基礎(chǔ)上，學(xué)生開始反思自己的猜想，并逐步修正：

由1）和2）反證歸納出光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，由3）和4）反證歸納出光在同一種介質(zhì)中沿直線傳播.

（4）通過修正，最后可以歸納得出：光在同一種均勻透明介質(zhì)中沿直線傳播.

這樣的教學(xué)設(shè)計從科學(xué)的角度創(chuàng)新了研究思路，這種“猜想—反證—修正—歸納”的探究教學(xué)方法雖不常見，但也是在學(xué)生現(xiàn)有的“發(fā)展區(qū)”內(nèi)有效剔除學(xué)生不正確的觀點，修正完善生活經(jīng)驗，進而上升為理論高度的一種有效手段，我們將其稱為“反證歸納式”物理探究教學(xué).

4 “反證歸納式”物理探究教學(xué)

（1）“反證歸納式”物理探究教學(xué)的含義

“反證歸納式”物理教學(xué)，是以學(xué)生活動為中心，利用學(xué)生現(xiàn)有的生活經(jīng)驗，以原有的知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)，運用幾何中常用的反證法為手段，激起學(xué)生認知上的矛盾沖突，用實驗反證并歸納得到更加完善結(jié)論的教學(xué)方法［1］.這是一種思維方式的辯證利用，能讓學(xué)生從表象的背面及時認知事物的本來特征.在上述“光的直線傳播”這一教學(xué)設(shè)計中，筆者設(shè)計以學(xué)生固有的生活經(jīng)驗為基礎(chǔ)，用實驗的方式證明了光在有些情況下不是沿直線傳播的，從而讓學(xué)生知道了光沿直線傳播也必須要有必要的條件才行.

（2）“反證歸納式”教學(xué)的主要流程

以“光的直線傳播為例”，“反證歸納式”探究教學(xué)基本程序如下.

1）設(shè)置情境，引發(fā)思考.在教學(xué)中可以以學(xué)生生活中常見的實例為切入點，比如追影子游戲、皮影戲、手影等等，設(shè)置有生活情調(diào)的問題，激發(fā)學(xué)生的興趣和思考.

2）提出問題.根據(jù)現(xiàn)象提出與學(xué)生“元認知”有矛盾的問題，激發(fā)出新的思考.

3）猜想與假設(shè).對問題從多個角度進行試探性的假說，盡可能從問題的各個方面闡述.

4）反證.這是最為關(guān)鍵的一個步驟，是實驗結(jié)論是否能正確完整給出的一個“節(jié)點”，力圖通過日常生活和實驗現(xiàn)象對每一個猜想進行反證.反證可以由提出的若干種假設(shè)得到一些推論，再通過尋找推論與實際實驗中的矛盾之處.如果被證明該猜想的推論與實驗不符合，就被“證偽”，可以推倒該假想，提出新的假說.比如在“能量守恒定律”教學(xué)中，學(xué)生往往都能構(gòu)想出“永動機”這樣的模型，但事實證明這是并不存在的，從而淘汰“永動機”的假說，提出新的理論.有時推論會部分符合，在“反證”的過程中可以不斷通過實驗來補充條件，使其成立.正如剛才“光的直線傳播”結(jié)論的得出，完全是不斷修正補充的結(jié)果.當然有時會出現(xiàn)猜想的“背面”也就是“反證”的推論完全能夠被證實，這個“反證”的結(jié)果本身也就能成為理論.

（3）“反證歸納式”探究教學(xué)的優(yōu)勢

1）學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”是基礎(chǔ).在維果茨基的認知發(fā)展理論中，可能發(fā)展區(qū)是介于兒童自己實力所能達到的水平（如學(xué)業(yè)成就），與經(jīng)別人給予協(xié)助后所可能達到的水平，兩種水平之間有一段差距，即為該兒童的可能發(fā)展區(qū)［2］.豐富的課外知識，多方位的信息儲備能及時提供給自己所用，及時構(gòu)成新的知識體系，從而利于學(xué)生在此基礎(chǔ)上“反證歸納”踏上新的臺階.試想在本課中，如果學(xué)生對于“光是沿直線傳播”的規(guī)律沒有一個基本認識，如何才能突破這個“瓶頸”，讓學(xué)生從這個規(guī)律的背面證明補充呢？

2）提高學(xué)生抽象邏輯思維能力的發(fā)展.思維的深刻性、思維活動的抽象程度和邏輯水平，以及思維活動的廣度、深度和難度是一切思維品質(zhì)的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)“反證歸納式”實驗教學(xué)活動的關(guān)鍵因素.在物理教學(xué)中，需要從開始就加以培養(yǎng).而類比推理、模型、控制變量法、反證歸納法、轉(zhuǎn)換法等方法的教學(xué)都有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯抽象思維能力，讓學(xué)生主動構(gòu)建知識體系.例如在“電阻”概念的形成教學(xué)時，我們用對比實驗把鉛筆芯換成銅線接入電路ab間，如圖1所示，讓學(xué)生通過觀察燈泡的亮度和電流表的示數(shù)歸納得出，“在電壓一定時，導(dǎo)體中電流的大小還與導(dǎo)體自身有關(guān)”，進而從反面分析得出導(dǎo)體在容易導(dǎo)電的同時對電流還有阻礙作用，且阻礙作用大小不同.

圖1

3）教師適時適度的引導(dǎo)能激發(fā)學(xué)生的理解力和創(chuàng)造力.適時的引導(dǎo)是要教師把握住合適時機，不突兀，不強迫學(xué)生接受；適度是指教師指點出關(guān)鍵點，如切入某個學(xué)生實驗時指出一些與眾不同的現(xiàn)象或者結(jié)論，提醒學(xué)生關(guān)注最為重要的本質(zhì).

4）擴大了物理實驗教學(xué)的作用范圍和類型，將規(guī)律的建立與完善融為一體.在以往的規(guī)律性探究實驗課的教學(xué)中，往往只是局限于概念或者規(guī)律的一般性驗證，或者只是應(yīng)過場式的規(guī)律探究性實驗教學(xué).而在“反證歸納式”課堂設(shè)計中，學(xué)生主動探究的“主動性”和物理“思維性”已經(jīng)充分發(fā)揮，不僅有發(fā)現(xiàn)規(guī)律的實驗性研究，還有生成性的理論思辨性活動，更主要的是將數(shù)學(xué)的“反證”和物理的“歸納”法使用得淋漓盡致.創(chuàng)設(shè)的探究情境更符合真實的“認知”活動，“仿真度”更高.如此設(shè)計，更能挖掘思維的深刻性、獨創(chuàng)性和批判性，讓思維活動更具有“獨創(chuàng)性”的創(chuàng)新特點.

以上的教學(xué)隨筆給我們一個啟示：學(xué)科教學(xué)并不是獨立的，行走在教學(xué)一線的教師可以通過更多的課堂細節(jié)發(fā)掘出更具“兼容性”的教學(xué)方法，從而不斷提高科學(xué)教學(xué)的理論素養(yǎng)，讓我們的課堂探究教學(xué)更加精彩！

1 孫玉清.反證法.上海：上海教育出版社，1986.12

2 張春興.教育心理學(xué).杭州：浙江教育出版社，2000.116