初中物理教學(xué)中學(xué)生探究能力的培養(yǎng)

黃運(yùn)根

摘 要：本文闡述培養(yǎng)學(xué)生探究能力的有效途徑：指導(dǎo)觀察，促進(jìn)思考，培養(yǎng)學(xué)生的提出問(wèn)題能力；貫通原理，滲透方法，培養(yǎng)學(xué)生的制定方案能力；啟導(dǎo)思維，教會(huì)推理，培養(yǎng)學(xué)生的分析論證能力。

關(guān)鍵詞：探究能力；提出問(wèn)題能力；制定方案能力；分析論證能力

探究性學(xué)習(xí)是物理新課程極力倡導(dǎo)的一種學(xué)習(xí)方式，它重在培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，它不僅有利于實(shí)現(xiàn)新課程“知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀”的三維目標(biāo)，而且更重要的是為我國(guó)今后科技的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展培養(yǎng)大量的實(shí)用人才。所謂探究能力，依據(jù)科學(xué)探究的內(nèi)涵，其要素主要包括提出探究問(wèn)題的能力，制定探究方案的能力和探究過(guò)程中的分析論證能力。本文就初中物理教學(xué)中學(xué)生探究能力的培養(yǎng)，談?wù)剛€(gè)人的實(shí)踐與體會(huì)。

1 指導(dǎo)觀察，促進(jìn)思考，培養(yǎng)學(xué)生的提出問(wèn)題能力

提出問(wèn)題是解決問(wèn)題的前提，科學(xué)上提不出問(wèn)題，意味著科學(xué)的止步，學(xué)習(xí)上提不出問(wèn)題，意味著學(xué)習(xí)沒(méi)有進(jìn)入良好的狀態(tài)。德國(guó)科學(xué)家海森保說(shuō)過(guò)：“正確提出問(wèn)題是解決問(wèn)題的一半?！币虼伺囵B(yǎng)學(xué)生的提出問(wèn)題的能力是培養(yǎng)其探究能力的首要方面。要提出問(wèn)題，首先是能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，而在物理學(xué)習(xí)中能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的基礎(chǔ)是善于觀察，因此引導(dǎo)學(xué)生掌握正確的觀察方法及注意觀察周圍事物的習(xí)慣是培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題能力的基礎(chǔ)。

所謂觀察方法，是指人們有目的、有計(jì)劃地通過(guò)感官和輔助工具，在自然狀態(tài)下對(duì)正在發(fā)生、發(fā)展和變化著的現(xiàn)象進(jìn)行考察而獲取資料的方法。要使學(xué)生在學(xué)習(xí)中做到有目的有計(jì)劃的觀察，首先要使學(xué)生明確觀察在科學(xué)研究中或探究學(xué)習(xí)中的重要性，然而采用講述科學(xué)家善于觀察而發(fā)現(xiàn)定理或定律的物理學(xué)史是有意識(shí)的引導(dǎo)學(xué)生重視觀察的有效做法。如講述伽利略從觀察教堂的吊燈擺動(dòng)發(fā)現(xiàn)了單擺的振動(dòng)規(guī)律，又如牛頓通過(guò)觀察樹(shù)上的蘋(píng)果掉落到地面的現(xiàn)象而發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律。其次是要培養(yǎng)學(xué)生注意觀察周圍事物的習(xí)慣。開(kāi)始是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有意觀察，這可以通過(guò)課堂教學(xué)中提供的觀察素材與演示實(shí)驗(yàn)來(lái)完成，主要使學(xué)生明確觀察的目的、觀察的對(duì)象與觀察的重點(diǎn)。如在學(xué)習(xí)“液化”知識(shí)時(shí)，教師可以在兩個(gè)相同的玻璃杯內(nèi)，倒入同樣多的、溫度相同的熱水，并在兩個(gè)杯口同時(shí)分別蓋上冷玻璃片和燒熱的玻璃片后，教師應(yīng)告訴學(xué)生，過(guò)一會(huì)兒，看兩塊玻璃片下面會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生，這樣學(xué)生就會(huì)根據(jù)觀察的目的與觀察的重點(diǎn)有的放矢地去觀察，并可以發(fā)現(xiàn)在冷玻璃片下很快出現(xiàn)許多小水珠，在熱玻璃片下沒(méi)有小水珠。如果觀察目的與重點(diǎn)不明確，學(xué)生就很難發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象。然后是逐步地訓(xùn)練學(xué)生的無(wú)意觀察能力，這種訓(xùn)練主要是安排在課外的日常生活中進(jìn)行，教師一般不要做任何提示與布置，然而通過(guò)有關(guān)的課堂教學(xué)來(lái)檢查或診斷學(xué)生的無(wú)意觀察能力。如學(xué)習(xí)“眼睛與眼鏡”課題時(shí)，教師就可以提出“近視眼鏡與老花眼鏡的鏡片有什么區(qū)別”？ 教師要通過(guò)檢查或診斷學(xué)生的無(wú)意觀察能力并對(duì)這種觀察給予適當(dāng)?shù)陌凳净驈?qiáng)化鼓勵(lì)，從而有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的洞察力。

要使學(xué)生能提出探究性的學(xué)習(xí)問(wèn)題，還必須要求學(xué)生養(yǎng)成善于思考的習(xí)慣，如果不善于思考，觀察到的現(xiàn)象只能是作為一種表象儲(chǔ)存在人們的腦海中，不能轉(zhuǎn)化為科學(xué)問(wèn)題或?qū)W習(xí)問(wèn)題。因此要督促學(xué)生對(duì)觀察或發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象與事實(shí)多問(wèn)幾個(gè)為什么？另外就是督促學(xué)生在閱讀教材或觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要做到明其然，究其理。如對(duì)教材“光的色散”課題中的彩虹圖片，就要問(wèn)一問(wèn)“為什么彩虹是雨過(guò)天晴后的自然景觀？”“這時(shí)太陽(yáng)相對(duì)彩虹的位置在何處？”顯然，這樣的問(wèn)題就是探究性的問(wèn)題，只要能提出問(wèn)題，探究性活動(dòng)就意味著開(kāi)始。

2 貫通原理，滲透方法，培養(yǎng)學(xué)生的制定方案能力

提出問(wèn)題僅是探究性活動(dòng)的開(kāi)始，如何制定探究方案仍是探究活動(dòng)的關(guān)鍵方面。制定科學(xué)可行的探究性方案不僅與現(xiàn)階段掌握的知識(shí)與原理有關(guān)，而且起決于靈活地應(yīng)用知識(shí)與原理的熟練程度，更重要的是必須掌握一定的科學(xué)方法，在物理探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)中，具體要求學(xué)生必須掌握一定的物理科學(xué)方法，否則，學(xué)生難于進(jìn)行有效的探究學(xué)習(xí)。應(yīng)該說(shuō)，物體經(jīng)冰洲石折射可以產(chǎn)生雙像的現(xiàn)象最早是丹麥科學(xué)家巴塞林那斯無(wú)意中發(fā)現(xiàn)的，但由于不能制定科學(xué)可行的實(shí)驗(yàn)探究方案，而只能將觀察到的現(xiàn)象記載下來(lái)，因而他沒(méi)有發(fā)現(xiàn)光的偏振規(guī)律。同樣，學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)效果與此沒(méi)有什么本質(zhì)的區(qū)別。

要求學(xué)生能制定科學(xué)可行的實(shí)驗(yàn)探究方案，必須要求學(xué)生能貫通所學(xué)的物理知識(shí)與原理，確立實(shí)驗(yàn)探究的正確原理，然后圍繞原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置與步驟，確定待測(cè)的物理量或以待觀察的現(xiàn)象與事實(shí)。如探究“液體的蒸發(fā)快慢與哪些因素有關(guān)”問(wèn)題，首先要根據(jù)蒸發(fā)的含義，明確蒸發(fā)是液體中的分子飛出液面，而飛出液面的分子數(shù)又與分子的動(dòng)能大小有關(guān)，分子的動(dòng)能大小又與溫度有關(guān)；并且飛出液面的分子數(shù)還與分子可能飛出的空間有關(guān)，這個(gè)空間就是液體的表面積。另外，如果液體中的分子如果受到其它分子的碰撞，就會(huì)改變動(dòng)能，這些分子就有可能飛出液面，因而飛出液面的分子數(shù)還與液面上流動(dòng)的空氣有關(guān)。這種貫通知識(shí)與原理的過(guò)程，就是物理學(xué)中常說(shuō)的猜想。顯然這種猜想不是憑空的想象，而是有依據(jù)的思維與推理。當(dāng)然由于初中學(xué)生沒(méi)有學(xué)習(xí)有關(guān)碰撞的知識(shí)與規(guī)律，對(duì)最后一個(gè)猜想，如果沒(méi)有老師的啟發(fā)與點(diǎn)撥，學(xué)生很難想到，因此教師要起引導(dǎo)作用。完成了這種貫通知識(shí)與原理過(guò)程，學(xué)生就可以著手制定探究“液體的蒸發(fā)快慢與溫度、液體表面積、液體表面流動(dòng)的空氣速度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)方案。

能否制定科學(xué)可行的實(shí)驗(yàn)探究方案，還起決于學(xué)生對(duì)科學(xué)探究方法的掌握。探究“液體的蒸發(fā)快慢與溫度、液體表面積、液體表面流動(dòng)的空氣速度的關(guān)系”是一個(gè)變量與多個(gè)變量的關(guān)系，如果學(xué)生沒(méi)有掌握控制變量的探究方法，就難以順利的制定控制變量的實(shí)驗(yàn)探究方案。因此教師在教學(xué)中要注意滲透科學(xué)方法的教學(xué)。就物理實(shí)驗(yàn)中常應(yīng)用到的科學(xué)方法有控制變量方法、等效替代方法、變換轉(zhuǎn)化方法、間接測(cè)量方法、現(xiàn)象放大方法等。只有科學(xué)方法的滲透教學(xué)到位，學(xué)生才有形成制定方案能力的基礎(chǔ)，并且要通過(guò)一定訓(xùn)練培養(yǎng)，學(xué)生這方面的能力才會(huì)逐步的形成。

3 啟導(dǎo)思維，教會(huì)推理，培養(yǎng)學(xué)生的分析論證能力

提出探究的問(wèn)題只是確立了探究的方向，制定探究方案也僅是確定了探究過(guò)程的實(shí)施策略與方法，至于探究的結(jié)果還有待于對(duì)探究過(guò)程中所收集到的資料與素材、觀察到的現(xiàn)象或得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與論證。應(yīng)該說(shuō)，這是科學(xué)探究中一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)，對(duì)探究性學(xué)習(xí)而言，也是一個(gè)非常重要的過(guò)程。如果在這個(gè)過(guò)程中缺乏科學(xué)的思維方法或不善于分析與推理，往往會(huì)導(dǎo)致整個(gè)探究的失敗。如托勒密是最早研究光的折射的科學(xué)家，雖然實(shí)驗(yàn)探究方法正確，但由于不能正確地分析與論證折射角與入射角之間的數(shù)量關(guān)系，因此沒(méi)有得出折射定律。因此啟發(fā)或引導(dǎo)學(xué)生在探究性學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)物理現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的思維與推理是培養(yǎng)學(xué)生的分析論證能力的重要途徑。

啟導(dǎo)學(xué)生思維并教會(huì)推理，首先是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)定性分析。定性分析是科學(xué)探究中基本的分析與論證，尤其是在初中物理探究性的學(xué)習(xí)中，主要還是以定性分析為主。所謂探究中的定性分析，其思維策略就是分析兩個(gè)變量之間的變化方向或粗略的變化關(guān)系。如“探究凸透鏡成像”中物與象的位置關(guān)系、物與象的大小關(guān)系、物與象的移動(dòng)方向關(guān)系等，就是一種定性分析。其次要引導(dǎo)學(xué)生掌握定量分析的思維策略與推理方法。實(shí)驗(yàn)探究中獲得的數(shù)據(jù)是探究分析與論證過(guò)程中的重要依據(jù)，科學(xué)地分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是探究分析與論證過(guò)程中的關(guān)鍵方面。一般說(shuō)來(lái)，尋找兩個(gè)變量之間的定量關(guān)系通常考慮以下八個(gè)方面：①兩個(gè)變量的和是否為一恒量；②兩個(gè)變量的差是否為一恒量；③兩個(gè)變量是否成正比；④兩個(gè)變量的增量是否成正比；⑤兩個(gè)變量是否成反比；⑥一個(gè)變量是否與另一個(gè)變量的平方成正比；⑦一個(gè)變量是否與另一個(gè)變量的平方成反比；⑧對(duì)于有關(guān)角度的變量，是否存在正弦、余弦、正切、余切函數(shù)間的數(shù)量關(guān)系等。當(dāng)然，引導(dǎo)初中學(xué)生掌握這些定量分析的思維策略與推理方法，其要求會(huì)顯得過(guò)高，但從培養(yǎng)學(xué)生探究過(guò)程中的分析與論證能力并從學(xué)生后繼的高中物理學(xué)習(xí)與長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展有著其重要的影響作用。在啟導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)定量分析的同時(shí)，還要使學(xué)生掌握應(yīng)用圖象處理數(shù)據(jù)的方法，因?yàn)閳D象方法處理更為直觀，更容易發(fā)現(xiàn)兩個(gè)變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。另外還要使學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)中的正常誤差范圍，并使學(xué)生對(duì)探究結(jié)果能順利地進(jìn)行歸因分析或論證。

分析實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生原因也是探究過(guò)程中分析與論證的必要方面，教師要引導(dǎo)學(xué)生既要從探究方案的原理或?qū)嶒?yàn)儀器等方面進(jìn)行分析，又要從探究的過(guò)程或?qū)嶒?yàn)操作方面進(jìn)行反思，同時(shí)考慮改進(jìn)或完善的措施與方法。

實(shí)踐是能力形成的唯一途徑，教師除了在上文所說(shuō)的指導(dǎo)觀察與促進(jìn)思考、貫通原理與滲透方法、啟導(dǎo)思維與教會(huì)推理等三方面實(shí)施教學(xué)策略外，更重要的是讓學(xué)生接受探究性學(xué)習(xí)的過(guò)程訓(xùn)練，通過(guò)訓(xùn)練，學(xué)生的探究能力才會(huì)逐步形成。