在物理探究教學(xué)中運(yùn)用小組合作的嘗試

蘇中偉

在新課程標(biāo)準(zhǔn)中，科學(xué)探究不僅是一個(gè)重要的學(xué)習(xí)方式，也被列入課程目標(biāo)中。因此，科學(xué)探究在日常的教學(xué)實(shí)踐中日益受到關(guān)注和重視。初中物理課改實(shí)驗(yàn)，突出和強(qiáng)調(diào)“科學(xué)探究”的教學(xué)，《標(biāo)準(zhǔn)》指出：“科學(xué)探究”是學(xué)生參與式學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。通過(guò)實(shí)踐和體驗(yàn)探究過(guò)程中的要素和環(huán)節(jié)，如提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)方案(計(jì)劃)、收集數(shù)據(jù)(素材)、分析與論證、交流與合作、評(píng)價(jià)與總結(jié)等，實(shí)現(xiàn)“知識(shí)與技能”、“過(guò)程與方法”、“情感、態(tài)度和價(jià)值觀”等培養(yǎng)目標(biāo)，滲透課程改革的相關(guān)理念。通過(guò)開放式、互動(dòng)式和合作式的探究活動(dòng)，使學(xué)生體驗(yàn)探究過(guò)程和科學(xué)方法；感悟科學(xué)思想和人文精神，進(jìn)而內(nèi)化為今后的教學(xué)，但由于初中生知識(shí)面較窄，在探究過(guò)程會(huì)遇到許多意想不到的困難，會(huì)遭受一些挫折和失敗，需要同學(xué)之間的合作與討論。本人于教學(xué)實(shí)踐中嘗試在科學(xué)探究中運(yùn)用小組合作學(xué)習(xí)，取得較好的效果。下面以“物質(zhì)的比熱容”為例，談?wù)劸唧w操作方法。

一、提出問(wèn)題

利用多媒體讓學(xué)生觀看幻燈片：一同學(xué)用燃?xì)庠罱o鋁壺中的水進(jìn)行加熱。提問(wèn)：大家知道鋁壺中的1kg的水溫度上升1℃時(shí)所吸收的熱量為4.2×10³J，圖片中不僅水吸收熱量，鋁壺也要吸收熱量，那么1kg的鋁溫度升高1℃是不是也吸收4.2×10³J的熱量?從而提出問(wèn)題：相同質(zhì)量的不同種物質(zhì)升高相同的溫度吸收的熱量相等嗎?這樣，通過(guò)設(shè)置問(wèn)題情境，促使學(xué)生在原有知識(shí)與學(xué)習(xí)的新知識(shí)之間發(fā)生激烈沖突，激發(fā)學(xué)生意識(shí)的矛盾。教師在教學(xué)中要善于創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，使學(xué)生在閱讀、觀察、調(diào)查中對(duì)自然現(xiàn)象、生活現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生好奇，發(fā)現(xiàn)或提出一些有探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題。

二、猜想與假設(shè)

牛頓說(shuō)過(guò)：沒(méi)有大膽的猜想就沒(méi)有偉大的發(fā)現(xiàn)。對(duì)于上面提出的問(wèn)題，有的同學(xué)認(rèn)為吸收的熱量相等，有的認(rèn)為吸收的熱量不同。比如，夏天湖邊的石頭和湖中的水經(jīng)太陽(yáng)曬過(guò)后，石頭燙手，溫度高，而水則不然，可以認(rèn)為質(zhì)量相等的水和石頭，吸收了相同的熱量，但升高的溫度不一樣，說(shuō)明了質(zhì)量相等的水和石頭升高相同的溫度吸收的熱量也不一樣。

在這，我只是想方設(shè)法提高同學(xué)的猜想熱情而不急于對(duì)同學(xué)的多種猜想加以甄別對(duì)錯(cuò)，而是讓學(xué)生自己去驗(yàn)證。這將有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，有利于促進(jìn)學(xué)生思維能力、創(chuàng)造能力的發(fā)展。在教學(xué)中可根據(jù)具體的內(nèi)容，采用多種形式，鼓勵(lì)每位學(xué)生大膽說(shuō)出自己的想法。

三、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

在這個(gè)環(huán)節(jié)，同學(xué)們面臨的問(wèn)題是如何選擇材料。甲同學(xué)認(rèn)為選用石頭和水，乙同學(xué)認(rèn)為應(yīng)選用銅塊和鐵塊，丙同學(xué)認(rèn)為甲、乙的方案都不行，因?yàn)橐霚?zhǔn)確測(cè)量溫度，溫度計(jì)的玻璃泡必須與被測(cè)物質(zhì)緊密接觸，丁同學(xué)立即建議用水和煤油兩液體可解決這一問(wèn)題。那么怎樣才能判斷出質(zhì)量相等的水和煤油并提高相同的溫度吸收的熱量是否相等呢?于是小組又展開討論：有的小組提出用相同的酒精燈，有的提出用相同的熱水壺，有的提出用相同的熱得快，有的提出用電飯鍋等最后統(tǒng)一意見用相同熱得快加熱器，因?yàn)檫@樣除了方便操作外，又能讓它們?cè)趩挝粫r(shí)間放出相同熱量。于此同時(shí)各小組還就其它問(wèn)題展開討論。如：怎樣放置溫度計(jì)?在實(shí)驗(yàn)中如何減少熱損失等。

在這過(guò)程中，我不干擾和抑制同學(xué)的探究精神，只是對(duì)有困難的小組進(jìn)行引導(dǎo)和提示，并允許各小組之間相互交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，同時(shí)實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)。

基于上面的討論，讓各小組學(xué)生分別進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，用相同的熱得快給質(zhì)量相等的水和煤油加熱，測(cè)出使它的升高相同的溫度所需的時(shí)間，并填人事先設(shè)計(jì)好的表格中。

在這環(huán)節(jié)中，我尊重學(xué)生對(duì)器材的選擇，并盡量提供器材，注意引導(dǎo)學(xué)生按所選器材的說(shuō)明正確安全操作，同時(shí)有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)、客觀地收集數(shù)據(jù)的能力。

四、分析與討證

學(xué)生經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，進(jìn)行分析、討論，揭示產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因，去偽存真，把探究目標(biāo)引深，經(jīng)過(guò)概括和推理一系列的思維活動(dòng)和簡(jiǎn)單的計(jì)算，得出有關(guān)的物理概念、基本物理原理和物理規(guī)律，使之條理化、系統(tǒng)化。分析和論證能夠使學(xué)生在描述、解釋探究結(jié)果以及推理等方面的能力得到充分的訓(xùn)練和提高。

各小組在分組實(shí)驗(yàn)時(shí)得出，用相同的熱得快給質(zhì)量相等的水和煤油同時(shí)加熱，煤油的溫度升得比水快，說(shuō)明質(zhì)量相等的水和煤油吸收相同的熱量，升高的溫度不同。當(dāng)停止對(duì)煤油加熱繼續(xù)給水加熱到水和煤油升高了相同的溫度，由填入表中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量相等的水和煤油，升高相同的溫度，所需吸收的熱量不相等。由此可證實(shí)，質(zhì)量相等的不同物質(zhì)，升高相同的溫度、吸收的熱量不相等。在這一環(huán)節(jié)中，我鼓勵(lì)同學(xué)對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析與綜合，引導(dǎo)他們進(jìn)行簡(jiǎn)單的因果推理，讓他們獲得從物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)中歸納科學(xué)規(guī)律、培養(yǎng)他們的表達(dá)能力。

五、評(píng)估

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，各小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可能存在較大的差異，主要原因有：所使用的熱得快規(guī)格難以完全相同，導(dǎo)致相同時(shí)間內(nèi)放出的熱量不完全相等；實(shí)驗(yàn)中存在熱量損失。溫度計(jì)放量的位置是否恰當(dāng)?shù)?，?shí)驗(yàn)方案能否進(jìn)一步改進(jìn)等。

在一這環(huán)節(jié)中，我主要引導(dǎo)同學(xué)回顧所假設(shè)的內(nèi)容是否與實(shí)驗(yàn)結(jié)論相等，是否出現(xiàn)了猜想以外的其它現(xiàn)象，讓學(xué)生思考這些意外現(xiàn)象的原因是什么，又能否有新問(wèn)題發(fā)現(xiàn)。

六、交流與合作

各小組把實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果寫成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，分別報(bào)告本組結(jié)果并向其它小組相互交流，取得共鳴，從而得出比熱容定義的探究方案，以便在以后進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)更好地交流合作。

通過(guò)以上七個(gè)環(huán)節(jié)小組合作進(jìn)行探究的活動(dòng)中，改變了以往滿堂灌，填鴨式的教學(xué)方式，讓同學(xué)在相互協(xié)作的情況下去探究并發(fā)現(xiàn)知識(shí)，教師是組織者和建設(shè)者。教師應(yīng)注意觀察每一個(gè)學(xué)生在品德、能力、個(gè)性方面的發(fā)展，給予適時(shí)的鼓勵(lì)和指導(dǎo)，幫助他們建立自信，并進(jìn)一步提高科學(xué)探究的積極性。教師可以在不同小組間進(jìn)行巡回指導(dǎo)，也可作為小組的一員參與探究，但不能越俎代庖，而是想方設(shè)法給予提示信息去幫助學(xué)生探究，讓他們自己有一種“柳暗花明又一村”的感覺(jué)，并體驗(yàn)成功的樂(lè)趣。

總之，通過(guò)小組合作的探究教學(xué)，給學(xué)生造疑，并引導(dǎo)學(xué)生釋疑激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新的意識(shí)，切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量。讓學(xué)生感受、理解知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新思維習(xí)慣，重視培養(yǎng)學(xué)生收集處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的能力、語(yǔ)言文寧表達(dá)能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作和社會(huì)活動(dòng)的能力。隨著探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施，那種由教師傳遞客觀事實(shí)的模仿性、維持性學(xué)習(xí)將轉(zhuǎn)變?yōu)榻?gòu)主義的創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心、以探究實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、探究發(fā)現(xiàn)、交流合作的學(xué)習(xí)方式，注重學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)與學(xué)習(xí)興趣，改變教學(xué)過(guò)程中過(guò)分依賴教材、過(guò)于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)象，突出知識(shí)的社會(huì)建構(gòu)以及教學(xué)方法的導(dǎo)引性和支撐性，從而把課堂變成一個(gè)創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)社區(qū)。因此，通過(guò)小組合作的探究教學(xué)，真正能讓課堂教學(xué)煥發(fā)出生命的活力，全面提高學(xué)生的素質(zhì)，順應(yīng)了課程改革的發(fā)展趨勢(shì)。