對初中物理教學(xué)中科學(xué)探究的思考

黃波

何為科學(xué)探究？我們現(xiàn)在說的科學(xué)探究是指在教師的指導(dǎo)和啟發(fā)下，以學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)和合作交流為前提，以教材為基本探究內(nèi)容，為學(xué)生提供充分自由表述、質(zhì)疑、討論問題的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生通過個(gè)人、小組、集體等多種解難釋疑的嘗試活動(dòng)，將自己所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問題的一種教與學(xué)的組織形式。本文筆者就物理教學(xué)中如何實(shí)施科學(xué)探究這一問題，談?wù)勛约旱囊恍┛捶ā?/p>

一、提出問題

著名教育家陶行知說過：“發(fā)明千千萬，起點(diǎn)是一問?！眴栴}是探究之本、思維之源，沒有問題，就沒有創(chuàng)新。因此，教師在教學(xué)中要善于創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)或提出一些有探究價(jià)值的問題。

例如，在學(xué)習(xí)“汽化和液化”這一節(jié)時(shí)，筆者是這樣創(chuàng)設(shè)問題情境的，先在講臺(tái)旁燒開水，然后問學(xué)生：“你是怎樣判斷水是否燒開的？”學(xué)生根據(jù)日常生活經(jīng)驗(yàn)給出的答案是多種多樣的，有的學(xué)生認(rèn)為水燒開時(shí)溫度會(huì)很高，有的學(xué)生根據(jù)“冒白氣”來判斷，也有的學(xué)生認(rèn)為水燒開時(shí)水是上下翻騰的……然后筆者進(jìn)一步提問：“什么是‘白氣？沸騰時(shí)水的溫度如何變化？”很自然地引出了課題。盡管“燒開水”這一情景在日常生活中司空見慣，但把它拿到教室里來研究，學(xué)生會(huì)充滿一種期望和滿足感—原來日常生活中還蘊(yùn)含了這么多物理知識(shí)??！這一普通情境設(shè)置使學(xué)生大腦里馬上產(chǎn)生了“興奮劑”，他們的思維被迅速激活起來，都希望揭開其中的奧秘。

創(chuàng)設(shè)問題情境的方法多種多樣，其實(shí)質(zhì)就在于通過揭示物理現(xiàn)象的矛盾，引發(fā)學(xué)生內(nèi)心的沖突，打破學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)，從而喚醒學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力，引導(dǎo)學(xué)生提出一些高質(zhì)量的問題。

二、猜想與假設(shè)

牛頓曾經(jīng)說過，“沒有大膽的猜想就不會(huì)有偉大的發(fā)現(xiàn)”，縱觀整個(gè)物理學(xué)的發(fā)展史，假設(shè)始終貫穿于整個(gè)物理發(fā)展過程中，猜想和假設(shè)是制定探究計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)，是探究活動(dòng)的前提，在整個(gè)探究活動(dòng)中起到引導(dǎo)作用。因此，教師不但要鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，而且要適時(shí)為學(xué)生的猜想鋪路、搭橋、引渡。

教師應(yīng)不斷激勵(lì)學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)、歸納、類比等方法提出各種猜想和假設(shè)，然后靈活處理好在猜想與假設(shè)中出現(xiàn)的各種問題，讓學(xué)生逐步學(xué)會(huì)用猜想和假設(shè)解決問題，為培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力奠定基礎(chǔ)。猜想與假設(shè)是否正確，只有通過實(shí)驗(yàn)才能得到驗(yàn)證。而實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行，能否得到正確的結(jié)果，科學(xué)、合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

這一步驟是科學(xué)探究的主要環(huán)節(jié)，對學(xué)生的綜合要求較高。因此，教師要做好組織指導(dǎo)工作，根據(jù)探究問題的難易程度，給學(xué)生必要的方法指導(dǎo)，為學(xué)生設(shè)置探究的臺(tái)階，注意實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的層次性及科學(xué)性。同時(shí)還要充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，給學(xué)生留有思考的空間和時(shí)間，允許學(xué)生有自我發(fā)揮和自我表現(xiàn)的機(jī)會(huì)，使每位學(xué)生都積極參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中來。

例如，在學(xué)習(xí)“汽化和液化”時(shí)，學(xué)生提出了多種猜想，比如水沸騰時(shí)氣泡是由小變大的，溫度是越來越高的……要證實(shí)這些猜想是否正確，我們就要設(shè)計(jì)一個(gè)“燒開水”的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)看似很簡單，但由于實(shí)驗(yàn)所需的時(shí)間較長，于是筆者設(shè)計(jì)了如下探究問題：從節(jié)省時(shí)間、節(jié)約能源的角度考慮，你會(huì)采用哪些方法？會(huì)選擇哪些器材？為了幫助學(xué)生更直觀地理解，筆者設(shè)置了一個(gè)探究平臺(tái)，發(fā)給每組學(xué)生一張?zhí)骄靠?，上面畫有一大一?只燒杯，請學(xué)生參照圖片進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)。這樣一來，課堂的氣氛非常高漲，學(xué)生各自設(shè)計(jì)出自己的方案。

歸納起來，學(xué)生提出了以下幾個(gè)方案：①采用小燒杯；②加適量的水；③加一個(gè)蓋子；④用溫水加熱；⑤不用石棉網(wǎng)直接加熱。對于方案5，師生通過討論后達(dá)成共識(shí)，這種方法不可取，因?yàn)檫@樣會(huì)加熱不均勻，容易使燒杯破裂，違背操作規(guī)則。沸騰實(shí)驗(yàn)如果采用其他4個(gè)方案，那么在12分鐘內(nèi)可以結(jié)束，并且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象十分明顯，能較好達(dá)到預(yù)期目的。由于實(shí)驗(yàn)方案是由同學(xué)們自己設(shè)計(jì)出來的，學(xué)生會(huì)更有成功的體驗(yàn)與歡樂。

接下來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并收集數(shù)據(jù)，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并不等于實(shí)驗(yàn)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是事實(shí)的反映，實(shí)驗(yàn)結(jié)論則是在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)分析的結(jié)果。因此，分析論證是科學(xué)探究中相當(dāng)重要的一環(huán)。

四、分析論證

作為科學(xué)探究的要素之一，分析論證主要是指對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及現(xiàn)象進(jìn)行處理。它有多種方法：有時(shí)通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單比較即可得出，如“探究串聯(lián)電路中電流的關(guān)系”；有時(shí)需把數(shù)據(jù)進(jìn)行比較再找出規(guī)律得出結(jié)論，如“探究杠桿平衡條件”；在探究摩擦力大小跟哪些因素有關(guān)時(shí)，描述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可用文字表達(dá)，而在探究水沸騰規(guī)律時(shí)，則通過設(shè)計(jì)記錄表格，然后在坐標(biāo)中通過描點(diǎn)來描述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

對于不同的探究實(shí)驗(yàn)，我們要選擇與其相適應(yīng)的分析論證方法，而這種能力要靠教師平時(shí)對學(xué)生的培養(yǎng)，只有通過不斷的實(shí)踐，才能使學(xué)生處理數(shù)據(jù)的能力不斷提升。

五、評估

與此同時(shí)，教師還要使學(xué)生養(yǎng)成對探究的行為、收集的信息以及結(jié)論的科學(xué)性、可靠性進(jìn)行評估的習(xí)慣，這是責(zé)任心的表現(xiàn)，也是科學(xué)探究必不可少的環(huán)節(jié)。對于評估，教師不能流于形式，而應(yīng)切實(shí)可行地展開。

例如，對探究活動(dòng)中未解決的矛盾，發(fā)現(xiàn)的新問題，能否進(jìn)行科學(xué)評估或提出改進(jìn)方案等。筆者在課上探究水沸騰的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有的組在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)“水沸騰后拿去酒精燈，水仍在沸騰”，于是該組得出這樣的結(jié)論：“水沸騰時(shí)不需要吸收熱量”。這顯然和正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生了沖突。對此，課堂教學(xué)中有多種處理方法，有的教師可能會(huì)考慮到無須在此多花時(shí)間，直接給出結(jié)論或輕描淡寫解釋一下一帶而過。筆者是這樣處理的：先表揚(yáng)該組同學(xué)觀察得仔細(xì)，然后師生展開討論，分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。盡管這樣處理可能會(huì)花費(fèi)更多時(shí)間，但有利于學(xué)生養(yǎng)成尊重事實(shí)、勇于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

六、幾個(gè)誤區(qū)

1.重過程，輕結(jié)果

科學(xué)探究的根本任務(wù)是揭示自然規(guī)律。人類在漫長的科學(xué)探究過程中建立了許多科學(xué)的概念，以及用這些概念表達(dá)的科學(xué)規(guī)律、學(xué)說和理論，這些都是人類寶貴的文化遺產(chǎn)，需要我們一代代繼承下去。獲得和掌握這些科學(xué)知識(shí)，將會(huì)為我們進(jìn)一步的科學(xué)探究提供支持。因此，我們在重視探究過程的時(shí)候，必須要注意使學(xué)生理解和掌握正確的探究結(jié)果。

2.過分追求科學(xué)探究環(huán)節(jié)的完整性，忽視探究目標(biāo)的指向性

有的教師認(rèn)為每次科學(xué)探究都必須經(jīng)歷完整的步驟，過分強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究的完整性，使整節(jié)課變得無次重點(diǎn)之分，再加上在每一個(gè)環(huán)節(jié)上過分展開，最后導(dǎo)致在課堂教學(xué)中，常常出現(xiàn)前半堂課轟轟烈烈、后半堂課草草收場的現(xiàn)象。

3.過分追求探究式教學(xué)方法，忽視其他有價(jià)值的教學(xué)方法

自從科學(xué)探究進(jìn)入課堂以來，有的教師認(rèn)為任何知識(shí)都應(yīng)通過探究習(xí)得，這是對科學(xué)探究的又一種誤解。接受式學(xué)習(xí)仍然是基礎(chǔ)教育的基本學(xué)習(xí)方式，我們要根據(jù)具體的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件選擇最佳的教學(xué)方式，有的內(nèi)容根本無需進(jìn)行探究，而有的內(nèi)容可能采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法效果會(huì)更好。

4.把科學(xué)探究等同于動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)

有的教師將科學(xué)探究與學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)簡單地等同起來，或者在探究時(shí)，教師越俎代庖代為探究，提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等都是教師做，學(xué)生只是按教師的方案操作實(shí)驗(yàn)。如前述“燒開水”實(shí)驗(yàn)，有的教師會(huì)省略師生共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程，而直接給出實(shí)驗(yàn)方案（采用小燒杯、加蓋、用適量的水、用溫水）。盡管上述探究活動(dòng)始終由學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，但在整個(gè)活動(dòng)中學(xué)生始終是被動(dòng)的，是按照教師給定的指令機(jī)械地操作。這種探究充其量是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣和操作技能，學(xué)生的思維得不到鍛煉，能力得不到提高，更談不上情感的培養(yǎng)了。

教師應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到，在課堂教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)探究并非是一帆風(fēng)順的，要考慮到探究教學(xué)的對象—學(xué)生已習(xí)慣了填鴨式的教學(xué)方法，教師只有不斷更新教學(xué)觀念，把科學(xué)探究的精神滲透到日常課堂教學(xué)中去，改進(jìn)教學(xué)方法，才能使學(xué)生順利地完成探究過程，積極推進(jìn)課程改革。