體驗探究過程的曲折 培養科學探究的能力

新課程提倡在物理教學中注重科學探究，把探究學習放在重要的位置。但有的教師在指導學生探究物理知識的過程中，總怕探究不成功，探究時間過長，探究方向偏離教材，從而浪費時間，浪費精力，所以往往先把探究的各個環節不厭其煩地告訴學生，然后讓學生裝模作樣的動手操作，最后迫不及待地把結論告訴學生，就算探究了。作為學生，這樣的探究自然很順利，結論的得出自然很輕松。這種教學其實是新瓶裝陳酒，還是只重“結果”，忽略了讓學生體驗形成知識的過程，學生還是處于被動接受學習狀態。

我們知道，科學家的科學研究從來都不是一帆風順的，總要經歷艱難曲折。所以，在學生探究物理知識的過程中，不僅要讓他們經歷科學探究的過程，還要經歷科學探究過程中的曲折，并培養他們克服艱難困苦的意志和毅力。因此，當學生在探究過程中遇到困惑或錯誤時，教師不要輕易告訴他們結論或方法，而是引導他們自己解決。杜威認為，教學的任務不僅在于教給學生科學的結論，更重要的是促進并激發學生的思維，使他們掌握發現真理，解決問題的科學方法。即主張讓學生在問題的情境中自己探索，自己改造、改組經驗，自己得出結論，從而得到發展。

下面通過幾個具體的例子，談談本人在這方面的一些教學體會。

一、通過實驗操作中遇到的困難，反思設計的嚴密性

【例1】 伏安法測電阻

在用伏安法測電阻的實驗中，先讓學生討論：測電阻根據什么原理，應用什么儀器，測量什么物理量，還討論到為了減小誤差而必須測得多組數據。在討論電路設計時，有學生提到要串聯一個滑動變阻器。然而接下來讓學生畫電路圖的時候，教師發現，有些組的學生沒有畫滑動變阻器。既然討論中有學生已提到滑動變阻器，為什么他們還是忘了畫呢？這是因為學生對這個變阻器的作用認識不夠，認為測電阻只要有電壓表、電流表就可以了，雖然聽到同學提到要串聯變阻器，但他們沒有往心里去，畫電路圖時還是照自己的思路去畫。這個時候，如果教師及時向他們指出來，學生會馬上改正錯誤，然后順利完成實驗。但教師故意不指出來，而是讓他們在實驗過程中去發現這個設計的缺陷。果然，別的組測出了三組數據，而這些組的學生只能測得一組數據，無法測量多組數據，無法取平均值來減小誤差。于是，他們自然而然地要反思問題所在，通過組內檢查、討論，他們發現，如果電路中串聯一個滑動變阻器就可以很方便地改變被測電阻兩端的電壓和通過電阻的電流，獲取多組數據。

二、通過對誤差大小的分析，反思器材的選擇

【例2】 估測大氣壓值

在《氣體的壓強》教學中，有估測大氣壓值的學生活動。按教材，需要用到的實驗器材有注射器、彈簧測力計、刻度尺。但實驗室器材有限，雖然有塑料注射器、玻璃注射器、吸盤，但只用其中一種，數量不夠。為了滿足兩人一組的實驗要求，可讓這些組使用不同的器材進行實驗。實驗結束后，讓學生將測量結果與標準大氣壓值進行對比，如果兩者不同，則要分析誤差產生的原因。交流的時候，學生發現了一個問題，用塑料注射器測大氣壓，結果都偏大；用玻璃注射器測大氣壓，結果都偏??；用吸盤測大氣壓，幾個小組的結果差距很大，與標準大氣壓值相比，有的偏大，也有的偏小。學生很困惑，大家的目光不約而同地看著教師，希望教師能給他們一個解釋。這個時候，如果教師解釋一下，只需三言兩語，學生就聽懂了。但教師沒有直接講，而是讓學生自己去分析。于是，教室里開始熱鬧起來，有爭論的，有換用別組的器材試一試的，花了好長一段時間，學生才弄清，用塑料注射器的，由于摩擦太大，測出的F值就偏大；用玻璃注射器的，由于密封性不好，測出的F值就偏??；用吸盤的，有的按壓吸盤時里面的空氣沒有擠盡，有的測最大拉力的時機沒有掌握好，結果就有偏大的，也有偏小的了。通過討論，學生不但學會了大氣壓的估測方法，弄清了誤差的成因和減小方法。

三、通過所得結論的不一致，反思實驗過程中的錯誤

【例3】 探究冰的熔化特點

在《熔化和凝固》一節中，有探究冰的熔化特點的實驗。學生根據教材中的插圖，確定了實驗方案。插圖中把碎冰塊放入試管中，用自然環境的氣溫加熱。學生按教材上的插圖進行實驗，結果讓教師哭笑不得，由于當時是九月底，氣溫很高，冰熔化速度較快，有的組測出冰熔化過程中溫度不斷上升，上升至30℃才熔化完，有的組恰恰相反，冰熔化過程中溫度始終低于0℃，直到全部熔化完才達到0℃。學生都認為自己的實驗是真真實實的，沒有弄虛作假，但不同的實驗，顯然無法得到一致的結論。這個時候，如果教師怕影響教學進度，怕麻煩，就簡單地告訴學生你們錯了，你們錯在了什么地方，然后把正確的方法告訴學生。這樣，本課時的教學內容可以及時完成，但學生沒有體驗到探究過程中的曲折，對培養學生的探究能力是個損失。所以，這個時候，教師應該幫助學生一起分析問題所在，然后讓學生改進實驗方案，從而得到正確結論。學生對操作過程進行反思、試驗，發現由于氣溫偏高，熔化速度太快，在熔化過程中，冰塊始終浮在水面上的，沒有進行攪拌，使吸熱不均勻。此時溫度計的玻璃泡放置的位置對實驗結果影響很大，位置偏高，示數偏低，位置偏低，示數偏高。經過改進，重新實驗，結果得到了一致的結論，熔化過程中示數保持在0℃不變。

四、通過交流評價，反思操作方法

【例4】 測滑輪組的機械效率

測量滑輪組機械效率的實驗，學生進行得很順利，實驗數據很快就出來了。最后教師讓學生進行交流評價。這時有一個學生站起來發言，他認為，測拉力時彈簧測力計的示數總是忽大忽小，原因是很難做到勻速拉動繩子，所以干脆靜止不拉動，測得的示數比較穩定準確。另一個學生馬上進行了反駁，認為不拉動，就沒有通過距離，也就沒有所謂的總功，有用功，哪來的機械效率。第一個學生又發言說，“我測拉力的時候讓它靜止，然后再拉動繩子測出s和h?！边@個時候教室里像炸開了鍋，大家議論紛紛，覺得都有道理，一時無法確定誰的說法正確。幾分鐘后又有一個同學站起來發言，認為額外功來自動滑輪重、繩重，還有摩擦。如果不拉動繩子，輪和軸之間就沒有摩擦，拉動了就會有摩擦。我們使用滑輪組是為了拉物體，額外功一定要把這個摩擦考慮進去的，所以一定要拉動繩子測拉力才比較合理。他的發言得到了同學們的認同。

五、通過觀察到的、不理解的現象，讓學生反思深層的原因

【例5】 研究充水玻璃管中氣泡的運動規律

在《直線運動》教學中，有研究充水玻璃管中氣泡運動規律的學生活動。雖然都能得到氣泡運動速度近似不變的結論，但用同樣的玻璃管，同樣的水，每組測出氣泡上升的速度差距很大，即有的組氣泡上升得很快，有的組氣泡上升得很慢。學生對這個現象很困惑，也很感興趣。這時，如果教師覺得這個問題與教學內容無關，怕影響教學進度，一帶而過，無疑給學生的探究熱情潑了冷水。教師應鼓勵學生，讓他們進一步研究。結果學生發現，氣泡越大，上升的速度越慢，氣泡越小，上升的速度越快，但說不出其所以然。教師考慮到學生知識的局限性，即使告訴他們也還是難以理解。就說，“你們真聰明，這個現象教師也沒有發現，現在教師也無法向你們作出解釋，你們可以去查資料，做研究，了解其中的奧秘吧。”學生很興奮，決心利用課余時間繼續深入研究這一問題。

總之，探究式課堂教學，教師要創設一個相對寬松的教學環境，一定要突出學生的主體性。在探究過程中遇到各種困難與曲折，不輕易地告訴學生答案，要發揮學生的聰明才智，讓學生自己去解決。

(責任編輯 易志毅）