如何在物理教學中培養學生的科學探究能力

彭國平

在新的課程標準中,把注重科學探究、提倡學習方式的多樣化,作為義務教育階段物理課程的基本理念之一,把具有初步的科學探究能力作為物理課程應用現象的目標,把科學探究和科學內容并列,把重視科學探究的教學作為重要的教學方式之一。由此可見,科學探究在物理教學中的重要性。如何在物理教學活動中培養學生的科學探究能力,從而培養學生的科學探究素養,成為我們物理教師應該思考的問題。下面結合本人在物理教學活動中的實際從科學探究的幾個要素中來談談自己的一些看法。

一、培養學生的觀察和提出問題的能力

發現問題比解決問題更重要,只有發現問題才會想辦法去解決問題。由伽利略發現鐘擺的等時性啟發學生通觀察日常生活中的自然現象,發現物理問題,并要求學生能口頭或書面把發現的問題表述出來。多問為什么,你就會學到很多物理知識。教師在教學活動中還要設置必要的問題情境,讓物理問題自然呈現出來,從而讓學生發現和提出問題;教師還要有意識地布置一定的任務讓學生為完成任務而提出問題,如讓學生用塑料梳子與頭發摩擦后去接近碎紙屑,發現碎紙屑被塑料梳子吸引,學生由于好奇會提出問題:“與頭發摩擦后的塑料梳子為什么會吸引碎紙屑?”等等。

二、引導學生進行科學猜想

探究的假設與猜想是指根據已有的事實、資料和一定的科學知識,對探究的問題設想出的可能答案的過程,是一種科學思維形式。它的作用是明確探究的內容和方向,為收集事實、分析解釋材料提供了框架,為制定研究方案打下基礎。好的猜想應既有科學性,又有推測性,有可檢測性和創造性,也就是說,猜想不是毫無根據的亂想。因為任何猜想都要用實驗來進行驗證,對每一個猜想一定要讓學生說出理由或者依據。比如,猜想“液體蒸發的快慢與哪些因素有關”,教師可先提出問題:平時怎樣晾曬衣服干得快?學生根據已有的經驗——“攤開”,“曬在太陽下”,“掛在通風處”。這樣教師引導學生從已有的知識經驗出發,很容易得出比較科學的猜想。再如,猜想“串聯電路中電流的特點”,“并聯電路中各支路電流與干路電流的關系”,教師可引導學生與“水流”進行類比猜想,也很容易得出較好的猜想。當然,由于學生是鮮活的個體,教師應該允許學生有與結論相同,相近或相反的猜想,檢驗猜想正確與否,要靠科學實驗來驗證。比如,在探究凸透鏡成像規律的實驗中,教師提出,如果把凸透鏡擋住一半,成的像會有什么變化?有的學生會猜想“像會減少一半”,有的會猜想“像

的大小不變,只是亮度減弱”。學生都會說出自己的理由,只要經過實驗的驗證,學生都會得出正確的結論。

三、引導學生進行實驗設計和進行實驗

在教學活動中,教師要引導學生在明確了探究目的,沿著猜想的方向來構思實驗,選擇探究的方法和選用的實驗器材。教師要引導學生對不同的實驗構思進行比較和優化。選擇大家認同的最具操作性的實驗設計方案,實驗器材要易得到且具有操作性和安全性,要引導學生閱讀說明書來使用實驗器材和儀器;對電學實驗要引導學生畫出實驗電路圖,要求學生要正確記錄實驗數據,不要為了得出想得到的結論而湊數據,要求學生養成實事求是的科學實驗態度。對一個物理量的變化情況與幾個因素有關時,要引導學生學會運用“控制變量法”的思想來進行實驗設計。多應用教材中的“想想做做”,“想想議議”來激發學生的思維,提高實驗設計能力和進行探究實驗的能力。

四、啟發學生進行分析歸納和推理

根據新課程標準對學生的要求,學生能初步具有描述實驗數據或有關信息的能力,并對收集到的有關信息進行簡單比較,能進行簡單的因果推理,并從物理現象中歸納出科學規律。比如,在做真空鈴實驗時,由于難以把鐘罩內抽成完全真空,故聲音還是能通過里面較稀薄的空氣傳出來。怎么辦呢?教師要避開實驗條件的限制,向實驗注入新的內涵,把探索和推理融進實驗。邊做實驗,邊讓學生回答以下問題:(1)發聲小鐘放在玻璃鐘罩內,能聽到鈴聲嗎?(2)用抽氣機逐漸抽去玻璃罩內的空氣,鈴聲如何變化?(3)如果不斷地抽下去,鐘罩內將變為怎樣的空間?還能聽到鈴聲嗎?(4)根據實驗(2)、(3)兩步的結論你可以得到怎樣的結論?(5)歸納前面的實驗你能推得怎樣的結論?(空氣能傳播聲音,真空不能傳播聲音,即聲音的傳播需要介質)。這樣引導進行觀察、操作和思維,并在實驗的基礎上進行了科學的推理,并得出了科學的結論。

五、鼓勵組織學生進行合作交流

在科學探究的過程中,每一個學生從問題的猜想到構思設計實驗和進行實驗以及歸納推理得出結論的過程中存在著較大的個體差異,有人做得好,有人做得差,有人能正確得出結論,有人不能正確得出結論。在這一過程中教師要組織和鼓勵學生進行交流,讓學生大膽地表述自己的觀點,對于出現的問題,大家共同來尋找原因,改進不成功的探究方案,這樣既培養了學生的探究能力,又培養了學生的團隊精神。對于每一個探究實驗,一定要讓學生寫出自己的探究報告,不強求刻板、統一的模式,但必須寫出探究的問題、過程和結論,同一組之間可互相討論。教師要對學生的交流情況作簡單而富有激勵性的評價,以提高學生對探究式學習的興趣和增強學生學習的信心。

六、把探究活動引向生活

任何一個物理問題都是從社會生活中來,當人們發現了其中的規律和奧秘后,又要把科學規律應用于社會實踐活動中,來為人類的活動服務。所以教師應該將探究的視點從課堂引導到社會,開展廣泛的社會調查及其他學習活動,注重物理知識與生活實際相聯系。比如學習了“噪聲的危害和預防”后,本人向學生布置了這樣一個題:我校是高考考場,在高考聽力考試期間,為了保證考生有一個安靜的考試環境,不允許任何的噪聲影響考生的考試。請同學們利用星期日調查一下學校周圍的噪聲源有哪些?高考來臨時,你準備向有關部門提出哪些建議?好的建議老師一定向上級有關部門轉達。這樣學生認識到學習了知識是為了解決實際生活中的問題,提出的解決方案還會得到重視和認可,會增加學生學習探究物理知識的興趣,和學好物理知識的信心,同時也培養了學生搞好調查研究和參與社會實踐的能力。這樣的任務,很切合學生的實際,而且容易完成,效果很好。物理知識在生活中的應用還有很多,教師應注重物理知識與生活實際相聯系,把學生的探究活動引向生活,運用所學物理知識,去解決一些生活中所遇到的問題。

總之,在物理教學活動中,我們要通過不斷的嘗試,從學生學習的各個方面開展探究活動,讓學生經歷科學發現的過程,從中尋找樂趣,獲得知識,為學生終身發展夯實基礎。

作者單位:重慶市秀山縣第一中學校