例談物理學科特點在探究性教學中的體現

　　摘 要： 探究性教學是現在教學方法的熱門，然而有的時候往往過于強調探究性教學卻忽略了教學的實效性。教師應將物理學科的特點滲透在探究性教學中，從而把學生的學習興趣引導到物理學習中來。
　　關鍵詞： 物理學科特點 探究性教學 體現
　　
　　物理學產生于實驗實踐，也在實驗實踐中不斷發展，其全部科學知識和體系都離不開實驗和實踐。根據認識論和教育科學，人們的學習是從感性認識到理性認識，并且要完成幾個循環才能使知識得以升華、內化和活化，并最終回到實踐中去指導實踐，這樣才能實現知識的價值。物理學是科學，科學知識的獲得和應用更是如此。在物理教學中實驗是基礎，物理思想的概念、定理邏輯、方法是主干，數學的定量、公式、推理是工具。實驗是從感性到理性認識過程，從具體到抽象、從簡單到復雜的思維形成過程，符合學生的身心特點和認識過程。因此實驗既是物理教學的重要基礎，又是物理教學的重要內容、方法和手段。利用實驗可以培養學生多方面的能力。
　　現在探究性教學作為現在的熱門，極大地激發了學生的學習興趣，而在教學中也有一些忽略了物理教學的實效性，僅強調了學習興趣的情況存在。物理學作為一門獨立的學科也有其自身的特點。我試圖將探究性教學和物理學科特點在教學中結合起來，僅以驗證機械能守恒定律為例談談物理學科特點在探究性實驗中的體現。
　　一、物理思維特點在實驗中的體現
　　物理思維有一些比較明顯的特征，而這些特征在探究性實驗中也一一得到了體現。
　　1.模型化。模型化是指在研究問題的時候抓住其主要特征，而舍去那些次要的因素，形成一種經過抽象概括了的理想化“模型”，是一種思維的形式。在驗證機械能守恒定律時，把下落的問題視為只在重力作用下的自由落體運動，因為空氣阻力和紙帶與限位孔的摩擦阻力和重力相比非常小，對問題的影響可以忽略。這樣忽略了次要問題，就使問題就大大得到了簡化，便于研究。
　　2.多層性。一個物理問題的提出、解決，其后所牽涉的問題，可能有許多個環節，問題的解決所經歷的思維過程，往往需要分作幾個過程、階段或幾個方面、幾步。須經歷分析、綜合的相互轉換，循環往復，逐級上升。在進行該實驗時，可能第一想法就是使用打點計時器進行該實驗，在后面進行處理時應該得出動能的增加量ΔE稍小于重力勢能的減少量ΔE，即ΔE＜ΔE，這屬于系統誤差。改進的方法應該是調整器材的安裝，盡可能地減小阻力，當然由于誤差主要來自阻力，就可以通過改進實驗裝置來實驗，比如在測物體經過某點的速度時也可以不用打點計時器而改用光電計時器。這樣實驗中就避免了打點計時器的摩擦阻力，比原來更加精確。
　　3.多向性。多物理問題的解決，并不只有一種辦法或者并不只有一個結果存在，這是求異、發散思維的靈活性、廣闊性的體現。在驗證機械能守恒定律時除了課本上提供的利用自由落體運動來驗證外，也可以用其他方法，例如用擺球法來驗證，把一個擺球用懸線懸掛起來并拉到一定的高度，然后放開，擺球在擺動的過程中，動能和勢能發生相互轉化，忽略空氣阻力的影響，只有重力對其做功，所以機械能守恒。取擺球擺到最低點為零勢點，將光電門傳感器固定在不同點，設此點的高度為h，則在兩光電門傳感器的機械能為：E=mv+mgh，且兩處的機械能應相等。當然也可以在忽略摩擦的基礎上使用導軌或氣墊導軌（傾斜一定角度），這里限于篇幅就不一一介紹了。
　　4.表述的多樣性，文字、符號、圖像或其他的方法都可以用來表述，在驗證機械能守恒定律后也可以通過多種方法來表述。對于某個物體系統可以是初、末狀態的機械能相等，其表達式為E+E=E+E；也可以是系統由初狀態到末狀態總的動能增加量（或減少量）等于總的勢能的減少量（或增加量）。其表達式為ΔE=-ΔE。當然也可以使用v-h圖像來表示。表述的方法有很多，只要是正確的表述方法就應該肯定，從而保有學生的學習熱情。
　　5.思維的轉換，研究對象的轉換、物理模型的轉換和數學模型的轉換等是常見的。在驗證機械能守恒時，選擇不同的實驗器材，也就是研究對象不同，這都是見仁見智并不限于教材規定的東西，有利于學生發散思維的培養。
　　6.假設與驗證，驗證的方法，可以使間接的方法，即推理的方法，也可以是直接的檢查，即實驗的方法。在驗證機械能守恒時可以通過合外力做功等于動能變化來驗證，也可以像這里所說的用實驗來驗證都是可以的。
　　7.實踐性，探究性實驗的最大優點就是可以讓學生自己動手，實驗是學生自主地獲得知識和技能、體驗和了解科學探究的過程方法。這樣可以加深對所學知識的印象并幫助學生提高創新意識、樹立科學的價值觀。
　　二、物理知識特點在實驗中的體現
　　1.量綱問題，物理量后面一定要寫單位。不同量綱不能相加、相等，在該實驗中如果單位不統一，這樣在計算的時候就有可能得不到正確的結果，即使因為巧合得到了正確的結果也是不正確的，如果采用的是v-h圖像來表示，那也有可能得到一條傾斜的直線，但是傾角與正確值會相差甚遠。
　　2.物理概念，物理知識中有許多基礎概念在實驗中也會悄悄滲透，比如在這個實驗里面就滲透了自由落體、平均速度、動能、重力勢能、機械能等一系列基礎概念，在實驗中也就幫助我們強化了記憶，糾正和加深一部分不是很清晰的概念。
　　3.物理規律的應用
　　①由一般向個別轉換。在物理學中所有的規律是共同或共通的，怎么用規律解決問題，需要教師引導學生理解，學會具體問題具體分析。例如用v-h圖像來表示機械能守恒定律，可能大家的圖像各不相同，出現不同的問題，要能根據共同的機械能守恒定律、實驗原理來分析各自出現的問題。
　?、谘芯繉ο蟮膶嶓w向物理圖景轉換。對研究對象進行抽象思維，形成一定條件下的清晰的物理圖景，有助于學生思維的正常啟動。把自由落體中的機械能守恒擴展開去，不僅僅限于自由落體運動，只要滿足只有重力（或彈簧彈力）做功的情況下機械能都守恒。
　?、畚锢磉^程向物體的狀態轉化。在研究機械能守恒的問題時，可以將問題極限化，即只有重力勢能或沒有重力勢能這兩種極端的狀態，這樣也方便于學生處理問題。
　?、芤阎獥l件向解題目標轉換。在解決物理問題時，方法比結果更重要，新課改強調的是學習方法、解題能力而不是枯燥的計算，所以規律比目標更有用。首先是使用什么規律，然后才是求什么、算什么。
　　⑤文字敘述向示意圖形轉換。解題時借助示意圖“直觀”的功能，尋找解題的突破口在物理習題中，很多情況下是需要根據題意正確作出過程示意圖，示意圖畫得好，相當于對題意的正確理解，剩余的就是根據規律和條件建立關系式，從而找到要求的物理量。這點在所有的物理問題上都是共通的。
　　三、對探究性實驗教學的一點思考
　　愛因斯坦說：“興趣是最好的老師?！弊詮膶嶒炋骄啃越虒W開展以來，學生學習的情緒很高漲。其原因就是充分調動了學生的學習興趣，調動了學生的學習主動性。探究性學習使學生由被動接受而轉為主動學習，從而形成通過自己的主動探究獲取知識的學習方式。這就要求教師必須具備較高素質。當今社會正處于一個信息時代、知識的時代，教師必須自己主動學習，豐富自身的知識，培養自身的能力，不斷地在自我學習過程、教學過程中完善能力結構，逐步使自己從經驗型轉為探究型的教師。只有這樣，我們才能更好地指導學生進行探究學習，擴大探究學習的范圍。教師也應該充分認識到探究性學習對于學生的學習能力、創新能力的培養有著巨大的作用。在平時的教學中，要善于營造一種比較寬松的學習氛圍，充分調動學生學習積極性和主動性，更重要的是應該把物理學科的特點在教學中一點點滲透進去，幫助學生學會、學好、會學、愛學物理。