對初中物理科學探究的理解與實踐

游輝學

“注重科學探究，提倡學習方式的多樣化”是《初中物理課程標準》提出的理念之一，那么，如何理解科學探究的內(nèi)涵，怎樣在教學實踐中更好地進行探究式教學，提高學生的科學探究能力呢?

首先，我們要正確理解科學探究的內(nèi)涵，所謂科學探究就是讓學生去模擬科學家的工作過程，按照一定的科學思維程序去探索學習的過程，探究式教學也就是指在教師指導下，學生運用科學方法進行探究式學習的教學活動，它是目前基礎(chǔ)教育課程改革實踐中運用最多的，實踐證明也是行之有效的一種非常重要的教學方式。

其次，要強調(diào)科學探究的重要性，其目的是將教學重心從過分強調(diào)知識的傳承和積累向自主獲取知識的探究過程轉(zhuǎn)化，使學生從被動接受知識向主動獲取知識轉(zhuǎn)化，從而培養(yǎng)學生科學探究的能力，實事求是的科學態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探究精神，實踐證明，學生通過探究式學習，能夠產(chǎn)生濃厚的學習興趣，保持強烈的求知欲和好奇心，能夠感受到自己的失敗與錯誤，并且在不斷糾正錯誤，逐步走向正確的過程中真正體會到成功的喜悅，由此可見，科學探究是落實三維課程目標，培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的最有效的方式之一。

科學探究的過程是一個創(chuàng)造的過程，而創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)造性思維，因此，探究實質(zhì)是一個思維的過程，這個思維的過程是模擬科學工作者進行科研的思維程序來進行的，這種思維程序由七個要素組成：提出問題；猜想與假設(shè)；制定計劃與設(shè)計實驗；進行實驗與收集證據(jù)；分析與論證；評估；交流與合作，下面通過案例來討論，怎樣利用思維程序七個要素有效地進行探究式教學?

一、“提出問題”要素的操作：通過實驗或?qū)嵗?，使學生發(fā)現(xiàn)問題并提出要研究的課題

愛因斯坦說得好：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，”發(fā)現(xiàn)問題與提出問題對培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力起著至關(guān)重要的作用，提出問題就等于問題解決了一半，它是探究過程中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)，如果沒有這一步，探究也就無從談起，下面是《聲音的產(chǎn)生和傳播》教學實錄中提出問題的片段。

師：同學們請注意聽(教師演示：用棒敲擊燒杯，發(fā)出一段美妙的音樂聲)。

師：老師剛才敲出了一首曲子，發(fā)出美妙的樂音，你們想不想知道這聲音是怎樣發(fā)出來的?

全體學生：想!

師：我們今天就來研究一下聲音的發(fā)生(板書課題)。

師：聲音是怎樣產(chǎn)生的?帶著這個問題，同學們就跟著老師一起來探究一下。

這是一個典型的利用實驗創(chuàng)設(shè)情境、提出問題的教學環(huán)節(jié)，教師利用生活中常用的玻璃杯設(shè)計了一個“水杯箏”，通過敲擊“水杯箏”，產(chǎn)生了美妙的音符，這樣很自然地就提出了問題，這種提出問題的方式是在教學過程中最直接、也最能體現(xiàn)物理學科特色的提出問題方式。

二、“猜想與假設(shè)”要素的操作：通過集體思考、相互討論等方式去猜測問題的可能原因和答案或提出科學假說

猜想與假設(shè)都是科學假說的不同稱謂，雖有所不同，但實質(zhì)都是一樣的，它是在觀察和實驗材料的基礎(chǔ)上，根據(jù)科學原理和科學事實進行理性思維的加工以后，對未知的自然現(xiàn)象及其規(guī)律所作的假定型解釋和說明，猜想與假設(shè)是探究的重要環(huán)節(jié)，它是使學生思維發(fā)散的最為活躍的階段，這一個環(huán)節(jié)有何特點呢?我們來看一看《探究串聯(lián)電路的電流規(guī)律》的教學片段。

師：下面，我們一起來研究一下在串聯(lián)電路中電流強度的規(guī)律，同學們來觀察一下這一串小彩燈，從第一個，第二個，第三個……直到最后一個，每一個小彩燈中電流強度到底遵循怎樣的規(guī)律?換句話來說。在串聯(lián)電路中各點的電流之間有什么關(guān)系?同學們能不能依據(jù)學過的知識提出自己的想法?小組討論一下，等會告訴老師答案，并說明你猜想的理由。

學生討論……

老師讓不同的學生說出不同猜想并說出理由，最后老師將其板書在黑板上：①電流逐漸減小，原因是電流流經(jīng)第一個燈泡時，很多電流已消耗在第一個燈泡上，越往后電流就越小，②一樣大，因為串聯(lián)電路中，電流只有一條路走，在從電源正極出來到負極應該相等，③與用電器有關(guān)，因為用電器不同，電流就不同，④與導線粗細有關(guān)，比如說水管，水管粗的水流大，水管細的水流小，⑤電流越來越大，因為電流經(jīng)過第一個燈泡，第二個燈泡……直到最后一個，全部堆積到負極，所以越來越大，等等。

在這一教學過程中，老師準確地把握了猜想的內(nèi)涵：猜想不是胡亂臆造，猜想要以現(xiàn)有的經(jīng)驗和知識為基礎(chǔ)，提出猜想必須要有一定的根據(jù)，因此提倡在學生提出猜想以后，要求學生簡述猜想理由，因為學生在簡述自己猜想理由的過程中，實際上是一個自我評價與交流的過程，在學生提出猜想的時候，老師對學生的表述不規(guī)范，或者對語言的表述不同但是所提出的猜想的問題實際上是相同的，作出同步的提煉或歸納，這樣使得學生提出的猜想的文字表述更為科學、規(guī)范，而不是學生說什么，老師就在黑板上寫什么，這也是我們在教學過程中應該注意的。

三、“制定計劃與設(shè)計實驗”要素的操作：通過制定計劃與設(shè)計實驗。檢驗猜想與假設(shè)是否正確

制定研究計劃可以有許多種方法，但在初中物理中，運用實驗的方法是最為重要的，因此，從這個意義上來看，制定計劃一般來講也就是設(shè)計實驗的過程，設(shè)計實驗首先要找到實驗的原理，再根據(jù)這一原理去設(shè)計實驗操作過程，接上面《探究串聯(lián)電路中電流的規(guī)律》教學片段，看看老師是怎樣引導學生制定計劃和設(shè)計實驗的?

師：既然同學們有了這么多猜想，那么究竟哪一個是正確的?我們都知道對于物理而言，檢驗真理的唯一標準是實驗，在實驗前，請同學們利用所提供的實驗器材，制定計劃與設(shè)計實驗，檢驗你的猜想是否正確。

師：要求小組通力合作：(1)邊討論，邊合作設(shè)計；(2)交流內(nèi)容(略)；(3)設(shè)計方案，包括：①所用實驗器材；②所設(shè)計的實驗電路圖；③簡述實驗步驟(并板書)，

學生討論，教師巡視。

教師讓各個小組展示設(shè)計方案，并適當、適時地引導學生評價自己的計劃，然后通過對比分析，尋找計劃中的不當之處，使計劃趨于完善。

對猜想最好的驗證方法是實驗，而實驗方案的設(shè)計又是教學過程的難點所在，在學生設(shè)計實驗方案的時候適當?shù)亟o學生以任務(wù)和要求，這樣更能發(fā)揮教師的引導作用，也有利于問題的解決，這是在教學過程中應該注意把握的問題。

四、“進行實驗與收集證據(jù)”要素的操作：依據(jù)實驗方案進行實驗操作，并對實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)進行觀察與記錄；也可以搜集日常經(jīng)驗中的有關(guān)實例或查閱有關(guān)的資料

進行實驗是收集證據(jù)的一種方法，并且是物理課堂教學中最為重要、最常用的方法，有條件的學?？勺寣W生以小組為單位進行實驗，實驗過程中教師要進行巡視，及時指出學生在實驗操作過程中出現(xiàn)的一些不規(guī)范的行為和動作，這對培養(yǎng)學生的科學態(tài)度以及他的未來發(fā)展都是很有好處的，必要時教師與學生一起探究，一起合作學習，這樣老師既是參與者，又是指導者，還是合

作者，最后還要做好實驗數(shù)據(jù)或現(xiàn)象的記錄。

五、“分析與論證”要素的操作：通過分析實驗現(xiàn)象及有關(guān)實例。檢驗猜想與假設(shè)的正確與否，并對猜想與假設(shè)進行修正、發(fā)展。或?qū)Υ罅康膶嵗C據(jù)進行比較、歸納，最后得出一定的科學結(jié)論

本環(huán)節(jié)的目的是對所收集的證據(jù)進行歸納與分析，從而得出某些規(guī)律、找到某種關(guān)系，最終完成探究任務(wù)的環(huán)節(jié)，分析與論證的方法主要是歸納法、推理法和比較法，例如，根據(jù)電流強度與電壓關(guān)系的實驗研究，通過歸納實驗數(shù)據(jù)，可得出：在電阻一定時，電流強度與電壓成正比的結(jié)論。

面對大量的數(shù)據(jù)，如果我們不進行分析，那么什么結(jié)論都不能得到，探究就等于半途而廢，所以“分析與論證”在科學探究過程中是必不可少的，教師要善于引導學生自己來分析實驗數(shù)據(jù)，并且陳述自己分析數(shù)據(jù)的理由，這比由老師自己歸納，得出結(jié)論要好得多。

六、“評估”要素的操作：讓學生對上述的探究過程進行反思、評價，找到成功與不足之處，為今后的探究提供經(jīng)驗

得出結(jié)論之后，一般看來科學探究過程就算大功告成了，但是在探究式教學的過程中還有一個環(huán)節(jié)，就是評估，這是我們傳統(tǒng)教學的薄弱環(huán)節(jié)，值得我們高度重視，評估可從實驗過程的合理性、結(jié)論的可信度和探究方案的改進三方面進行。

例如，在探究了蒸發(fā)快慢的有關(guān)因素之后，讓學生相互討論，回顧剛才的探究：

(1)是否真正控制了變量?有哪些干擾因素?如扇扇子的同時也使液面變大等等，

(2)通過分析這些干擾因素，你認為剛才的結(jié)論合理嗎?

(3)面對上述的干擾因素，你如何去改進實驗方法?

一般要求學生自己評估，學生對自己的探究過程進行評價的時候，既可坦率承認自己的失誤和不足，又可對產(chǎn)生這種缺陷和失誤的原因進行自我反思，這樣不僅僅是評價者自身的進步，同時對于別的同學也是一次技能和方法的教育，評估的價值還體現(xiàn)在：通過評估可以進一步優(yōu)化探究方案；在評估的過程中可能會引出一些新的發(fā)現(xiàn)；評估有利于學生養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，有利于發(fā)展學生的批判性思維。

七、“交流與合作”要素的操作：讓學生寫出簡單的探究報告。并相互交流，以便能取長補短。改進探究方法；對探究成果進行推廣與應用

交流與合作可以以兩種不同的形式出現(xiàn)：一種是作為探究過程中自始至終的做法，或可稱為探究過程中必須遵循的原則；另一種是作為探究過程中的一個重要的環(huán)節(jié)步驟，作為探究的一條原則應將“交流與合作”運用于探究過程的始終，從而為探究與創(chuàng)造營造良好的氛圍，而作為探究環(huán)節(jié)的“交流與合作”應讓學生寫出簡單的探究報告，并相互交流，以便能取長補短，改進探究方法，同時對探究成果進行推廣與應用。

上述探究思維程序中的七個要素，我們應該根據(jù)具體的探究問題，對這七個要素進行組合、改變順序、合理增減某些要素等等，切不可機械地套用。

(責任編輯：黃春香)