“科學探究既是學生的學習目標,又是重要的教學方式之一。”“學生在科學探究的過程中,通過經歷與科學工作者進行科學探究時的相似過程,學習物理知識與技能。體驗科學探究的樂趣,學習科學家的科學探究方法,領悟科學的思想和精神。”《全日制義務教育物理課程標準》中闡明了科學探究在義務教育階段物理課程中的重要意義和原則要求。
科學探究過程一般包括提出問題、猜想與假設、制訂計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作等七個要素。但在實際的教學過程中,對于某一物理現象、物理問題或物理規律的探究,并非將七個要素平衡用力教學,而是有側重點地進行訓練,提出問題則是進行科學探究活動的前提、基礎,對于實現科學探究活動的終極目標——發展學生的創造性力,起著至關重要的作用。本文就科學探究中提出問題的意義和方法,粗淺地談一下本人的看法。
一、發現問題和提出問題對科學探究的意義
1、發現問題和提出問題是進行科學探究的前提
如果沒有發現問題不能提出問題,科學探究便無從談起。發現了問題,并能提出問題,科學探究才有了明確的探究方向,探究過程才能展開,才能使探究沿著合理的假設一步一步走下去。可以這樣說,問題是各個探究環節的核心。
2、發現問題和提出問題是極具創造性的過程
科學探究的終極目標是發展學生的創造力,而發現問題和提出問題對實現這一目標起著重要的作用。要想從平常的、已經習慣了的事件中發現不平常的因素,比在現成的問題下尋求解決問題的方法更需要創造性思維,需要深入地進行觀察,要有敏銳的洞察力。若只停留在事件或現象的表面,而不去努力思考,是發現不了問題的。
二、提出問題的方法和步驟
首先,要能發現日常生活、自然現象或實驗現象中與物理學有關的問題。
物理課程的基本理念之一是“從生活走向物理,從物理走向社會”。能從自然界震撼人心的神奇現象和妙趣橫生的生活中發現問題,必須進行深入的觀察,擁有敏銳的洞察力,要有批判性的思維方式。例如,(1)我們用一根鋼針扎在皮膚上很容易刺破皮膚,有疼痛的感覺;而雜技演員躺在扎有密密麻麻的鋼針的平板上卻安然無恙。于是發現了相關物理現象之間的聯系:同樣的鋼針接觸皮膚,為什么一根易刺破皮膚,而許多根就不易刺破皮膚呢?(2)用鋼筆寫字沒有用圓珠筆寫字流暢。于是發現了某物理現象區別于其他物理現象的特點:鋼筆與圓珠筆寫字時都是筆尖著紙,為什么寫起字來感覺不同呢?這里僅僅是有了一種問題意識,還沒有形成具體的、能清晰明確地用語言或文字表述出來的問題。
其次,把觀察到的現象采用“問題化”的方式進行陳述。
將上述兩個問題前邊加上“為什么”,后邊加上“?”,即成了一個問題。然而由于這些只是非常簡單的行為,問題又缺乏明確的探究方向。給形成探究假設和制訂研究方案帶來了一定的困難。所以只能說這是問題的雛形,是最原始狀態的問題。
最后,將發現的問題演變成一個科學的、便于探究的問題。
例(1)中一根鋼針和無數根鋼針對皮膚的傷害程度不同,是由于作用面積不同而造成的;故該現象可以演化為“力對皮膚的傷害作用與受力面積有什么關系?”的問題,這一科學問題還可以進一步發展為“力對物體的破壞作用與什么因素有關?”同樣,第二個問題也可以演化為一個可探究的問題,可以表述為“摩擦力的大小與哪些因素有關?”所有這些都需要有“同中求異”的思維方法,從相似的過程、現象中發現不同點:同是鋼針,一根接觸面積小,無數根組成的面積大;同是筆尖在紙上畫,圓珠筆尖上有一個小鋼珠,寫字的過程是紙與筆尖之間是滾動摩擦現象,而鋼筆寫字是滑動摩擦現象。
在教學過程中,我們會發現學生不可能一開始便能全面認識到發現問題、提出問題對科學探究的意義,也不可能是教師某一次或幾次全面的講解就能使學生認識到發現問題和提出問題的作用:學生提出的問題也不可能一步到位——提出來就是便于探究的問題,只能是在學習的過程中,經過一定的案例的積累,并隨著他們物理知識的豐富,才能逐步提高自己提出探究問題的能力,對所提出的問題作進一步的探究實踐和體驗,逐步認識到發現問題和提出問題對科學探究的意義。