關于高中物理教學中“科學探究”的幾點思考

科學探究指的是科學家們用以研究自然界并基于此種研究獲得的證據提出種種解釋的多種不同途徑。新課程中所謂“科學探究”，就是學生通過類似科學家的探究過程，理解科學概念和科學規律的本質，培養科學探究能力的一種教學方式。

進行科學探究的方式是多種多樣的。一般來說，其基本過程具有五個要素:①提出問題;②進行猜想和假設;③制定計劃，設計實驗;④觀察與實驗，獲取事實與證據;⑤評價與交流。當然某些探究過程只包含其中的幾個要素，或者是幾個實例，幾句事實確鑿的語言，而且也不一定按上面呈現的順序進行。本文從科學探究六要素來看一下科學探究教學過程五個問題。

一、問題提出要合理

科學探究的起點就是發現問題，愛因斯坦曾說過:提出問題比解決問題更重要，它標志著科學的進步。《物理課程標準》對提出問題的能力列出了兩點要求:一是“能發現與物理學有關的問題”;二是“從物理學的角度較明確地表述這些問題”。就這兩點而言，前者是后者的基礎，而且前者比后者更難、更富有創造性，因而前者是提出問題的關鍵。在我們教材中，教學的起點多數都以問題出現。如:人教版必修1引入“質點”概念時，利用一系列遞進問題:科學家怎樣描述物體運動?要準確描述物體運動困難麻煩出現在哪呢?物體要是沒有大小和形狀的話，問題和麻煩不就消失了嗎?在某些問題下能不能忽略物體的大小和形狀而把它們看作“點”呢?科學家發明某樣物體或者規律時，也都先根據實際問題提出問題，如:奧斯特發現電流磁效應之后，法拉第就緊接提出磁能否“生”電呢?機械波是由機械振動產生的，電磁波又是如何產生的?當然提出問題關鍵還要發現問題，如:盧瑟福之所以提出原子的核式結構問題，是因為發現了α粒子散射的實驗現象;電荷有正電荷有負電荷，并且可單個存在;磁體有N極S極，但磁極總是一個整體，會不會存在單個的N極S極呢?因此，要培養學生提出問題的能力，重要的是要培養學生的問題意識，發展學生創新思維、創新能力的源頭活水。當然，教師不要簡單把“能提出問題”作為培養學生提出問題的最終目標，問題提出還要看質量，看有沒有研究探討價值。

二、猜想和假設要有據

猜想不是胡猜亂想，假設要有一定科學基本思維過程，就是根據所觀察、發現的事實，調動原有的知識和經驗，對該事實的成因或結果作出猜想和假設。因此，教師要在物理教學中培養學生的猜想能力，要學會仔細觀察、分析新的事實。

猜測和想象是物理教學中最活躍的過程，對學生猜想能力的培養，是物理探究過程中的一個重要環節。如:在講“力的平行四邊形法則”時，我先讓一個學生提起一個重物，在兩個人提起這一重物。然后我讓學生提出問題，并進行猜想:一個力和兩個力的效果相同，但它們之間有什么關系呢?然后讓學生進行短暫的猜想。學生根據這一實驗與平時經驗提出許多假設及猜想。因此，猜想和假設也是一種能力，教師要采取合理科學的教學方法。如:①選取恰當的實例，教師對實例可能發生的原因作出猜想或者對可能的結果進行假設，并剖析猜想或假設的思維過程。②讓學生經歷猜想和假設思維過程，讓學生自己陳述猜想或假設的思維過程。③在②的基礎上，可讓其他學生對其思維過程進行評價。

三、計劃和方案要可行

設計實驗就是從操作的角度把探究的猜想或假設具體化、程序化。提高學生實驗設計能力的途徑有:一是盡量讓學生親身經歷實驗設計的過程，分析實驗要解決的主要問題，提出解決這些問題的各種實驗方法，通過篩選、優化、組合形成實驗方案。除此之外，要從實驗設計的基本要求入手，對現有的實驗方案要進行深入的研討和分析，以此來提高學生實驗設計能力。如:在“測定電池的電動勢和內阻”實驗中，我首先要求學生研究實驗原理。學生可根據①E=U+Ir;②E=I(R+r);③E=U+Ur/R三個公式推導和探討，選擇自己的實驗方案和實驗器材并設計如下電路圖:

上述多種實驗設計，把實驗目的、實驗條件和科學探究的假設聯系起來，讓學生體會到:實驗方案實際上就是驗證假設的具體化和程序化的計劃，使學生能夠根據探究的假設來思考實驗目的和條件，并最終提高學生設計實驗的整體能力。

四、分析與論證要充分

分析和處理數據、形成結論、描述和解釋結論。在分析和處理數據方面有這樣幾點應該注意:一是學生應該具備選擇實驗數據的能力;二是學生有能力確定選擇的實驗數據中哪些屬于常量，哪些屬于變量;三是學生對于得到的數據有進行比較分析的能力，為了形成結論，還要明確物理量之間的因果關系。對于簡單的關系，可將數據有意識放在一起，讓學生對比。如，在探究初速度為零勻變速直線運動相鄰相等時間位移、速度關系問題，可將數據放在一起對比，即可找到規律。通過這樣輕松愉快的辯論式科學探究活動，學生會牢固地掌握矢量這個概念。

描述和解釋結論要力求簡明扼要，表述語言要科學、準確、客觀，應該讓學生學會自己概括、表述探究的結果，并通過交流和評價，提高學生對探究結果的表述能力。

五、評估與交流要反思

這里所說的評估，是指學生對自己探究過程的回顧和反思，對自己的行為養成反思的習慣和作出評估的能力，將有利于總結和吸取經驗教訓，有利于批判性思維的發展，有利于發現新的矛盾，有利于提出新的問題。為了培養學生探究能力，教師應讓學生通過交流反思、組織討論、學生討論爭辯、積極反思，讓某組學生當眾總結自己在探究過程中的成功與失敗之處，然后請其他同學進行評價，最后教師對其作出評價。這樣，教師通過采取自我評價、同學之間互評和教師評價相結合的方式，對學生的整個探究過程進行分析、討論，以及在此過程中獲得的成功、受到的啟發、取得的經驗教訓等。

實際上，科學探究就是一種精神，它應該貫穿于整個學習過程，科學探究作為新的教學方式，目前已逐漸滲入人心，教育工作者應積極探索各種行之有效的方式，使學生從被動接受知識的地位，轉變為主動參與、發現、探究和知識建構的主體地位;在深入理解科學知識、體驗科學發現的過程中，各方面素質都得到發展。這對當前的科學教育特別是素質教育的落實無疑有很大的促進作用。

參考文獻:

[1]張大昌.從物理課程看科學探究.

[2]普通高中物理課程標準(實驗)解讀.走進新課程叢書，湖北教育出版社.