淺析高中物理探究式教學的問題與對策

　　摘 要： 導控探究式教學模式能使學生在課堂上實現學習主體性作用，使學生在教師引導下實現角色的準確定位，從知識的接受者變為探究者。本文探索在高中物理探究式教學中可能遇到的問題及其對策。
　　關鍵詞： 探究式教學 高中物理 問題 對策
　　
　　中華人民共和國2003年制定的《普通高中物理課程標準》中的課程總目標明確指出：中學生應學習科學探究方法，發展自主學習能力，養成良好的思維習慣，能運用物理知識和科學探究方法解決一些問題。該標準在課程具體目標的第二點“過程與方法”中也明確提出：要求學生經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律。在內容上各個版本的高中物理教材的各個模塊中也都安排了一些典型的科學探究或物理實驗。在“內容標準”中也明確提出：高中學生應在科學探究和物理實驗中達到七個探究要素的要求。因此讓高中學生在學習物理的過程中體驗科學探究的過程，掌握科學探究的方法，培養科學的思維成為高中物理教師的重要任務，也是新世紀我國對創新型人才的重要要求。然而在探究教學的過程中教師會因為種種問題，而導致探究活動沒有達到其應有的目的。我結合自己多年的教學經驗，根據學生要經歷的七個探究要素中可能出現的問題，對高中物理探究式教學進行探討。
　　一、提出問題
　　提出問題是一節探究課的開始，屬于誘發學生探究的階段。一個好的問題的提出可以激發學生的探究欲望，增強學生的學習動力。教師需要利用合理的構想、恰當的材料、精練的語言、演示實驗現象等提出令學生困惑或感興趣的問題，激起他們探索未知的興趣和求知的強烈欲望，引發學生對探索問題的關注，形成鼓舞人心、令人興奮的課堂氣氛。而好的問題的提出就需要創設情境，即創造探究的氛圍和條件。
　　好的情境可以通過一個實驗、一段材料、一個錄像片段來完成。例如，在學習閉合電路的歐姆定律之前，教師提出問題：“為什么電池用久了小燈泡就不亮了呢？”學生的回答是電池沒電了，電壓變小了。可是分別用電壓表測量新、舊電池兩端的電壓，結果幾乎都是1.5伏。這讓學生大吃一驚，感到非常詫異，都想知道這是為什么。學生學習的積極性大為提高。這就為教師進行下一步電池的電動勢和內阻的測量的探究教學埋下了伏筆。
　　教學中教師要嘗試將一些抽象的物理知識和生活中比較常見的物理知識相結合教學。比如在講解人造衛星和宇宙速度時，可從學生已熟悉并會解決的汽車過拱形橋這一模型入手，讓學生先思考：當車速和橋的半徑為定值時地面對車的支持力是多大？駕駛員對座椅的壓力是多大？再提出：如果車速變大，以上兩力如何變化？學生對此問題已較熟悉，所以不難得出車速越大，以上兩力越小的正確答案。繼而再提出：如果把橋的半徑變成地球的半徑，會不會出現車速達到某一值時，橋對車的支持力為零、駕駛員對座椅的壓力為零這一情況？此時車速為多大？根據教師的引導，學生用已有的知識和方法進行探究分析，討論交流，會很快得出第一宇宙速度的計算方法和結果，有效地降低了知識的難度。這種問題的提出方式由于和生活聯系較密切故有利于學生理解。將物理知識進行遷移和聯系，能夠增強學生的探究興趣。
　　二、猜想與假設
　　一個好的問題提出之后，接下來要對問題進行猜想與假設，尋找探究的因素，進行實驗探究的準備工作。在這個環節中大部分探究因素比較好找，也有部分問題的物理情境比較陌生，需要探究的因素并不容易想到發現，往往是學生亂猜一氣，或者猜想的范圍過廣，提出的研究因素過多，導致課堂上無法研究。為了避免發生以上現象，教師在學生猜想前，應通過實驗或者理論分析進行適當引導，在猜想時一要提醒學生抓住主要因素忽略次要因素，二要要求學生在猜想的同時說出猜想的科學依據，避免學生瞎猜亂猜，或者猜想范圍過大，探究因素過多。
　　例如，在研究“影響物體下落快慢的因素”時，學生通過比較“羽毛和石塊的下落”及“石塊和紙團的下落”的區別后，就能回答出影響物體下落快慢有質量、體積、空氣阻力等因素。在向心力與向心加速度一節的教學中，對于向心力的大小與哪些因素有關這個問題學生比較陌生，難以猜想。教師可以課前準備一些掛線的小球讓學生拿住線的一端使小球做圓周運動，改變球的質量、半徑和轉速讓手指感受線的拉力大小變化，再利用牛頓第三定律進一步分析得出決定向心力大小的因素有哪些。通過實驗的引導，學生更易直觀得出正確的分析思路。
　　三、制訂方案
　　猜想結束后下一個環節就是設計實驗方案進行研究。制訂方案主要由制定實驗的原理，選擇實驗的儀器，制定實驗的步驟，設計實驗數據的測量表格等步驟組成。在這一環節中，教師要注意根據學生的實際能力對步驟有所取舍，一些重點內容交由學生完成，次要內容課前應事先準備好，不要占用過多的課堂時間。在設計方案時還要注意根據學生的實際能力提出探究的內容，要求不要過高，任務不要過多，速度不要過快，以免學生探究時間不夠。在設計方案時教師要充分考慮實驗實際操作時遇到的問題，強調實驗的注意事項，小組成員的配合，進行錯誤的預防，以便成功快速地完成實驗。
　　例如在探究“物體的加速度與質量和合力的關系”實驗中，按照控制變量法，需分別研究“加速度和質量”及“加速度和合力”的關系。而每個因素的研究均要測量5次加速度，導致數據過多，計算量過大。再加上兩個研究的方法類似，而一個小組既難以在不到一節課的時間里完成這個探究實驗的所有步驟和計算，更沒有必要。教師可將全班分成兩個大組，一個大組研究加速度和質量關系，另一個小組研究加速度和力的關系。實驗結束后兩個小組進行交流，討論，歸納，總結。這樣既體驗了探究的過程，又完成了學習的任務。教師只有合理地安排教學的任務，才能讓學生有充分的時間去體驗探究的過程。
　　四、實驗探究
　　進入實驗探究環節時，學生開始動手實驗，教師在這一環節既要放手又要引領。放手不是放手不管，實驗中教師要積極在教室中巡視，觀察學生實驗操作，當學生遇到可以自己解決的問題時教師不要過多干預，避免錯失學生自主發現的機會。但是學生無法自主解決問題時，教師也要給予積極指導，以免學生長時間處于無助的狀態，甚至陷入危險之中，而喪失對探究學習的興趣。
　　在本環節中，教師要充分發揮小組成員的交流和合作精神。教師應要求組長合理分配小組成員任務，既要避免有的同學任務過多過重，無法按時完成任務，又要避免有的同學無事可做，得不到應有的鍛煉。在小組性的探究學習中，有的學生不注意合作，或不會合作，學習能力強的學生侵占了學習能力差的學生的探究學習資源，出現了越俎代庖的現象。有的學生由于“活性”過大，好動好說，干擾了學能差的學生認識問題，使學能差的學生還沒來得及想象、體驗、分析與思考，就被別人拖動而被迫完成學習任務，從而造成成功完成探究學習的假象。學能差的學生經過一次又一次的類似無收獲的探究學習，在內心深處往往把自己當成了“丑小鴨”而失去學習的熱情。
　　五、搜集證據
　　搜集證據包含實驗數據的測量、計算幾個過程。在這一環節教師要注意培養學生科學、嚴謹、踏實的學習態度。教師要讓學生體驗到實驗數據的精密性直接影響到得到正確的實驗結果。實驗測量和計算時單位的換算和有效數字的處理要求學生能夠得到充分的體驗，而不能由教師越俎代庖。
　　六、解釋與結論
　　解釋與結論是學生對實驗的測量結果進行分析、歸納、總結的過程。小組應在該過程利用數學的歸納、演繹、推導得出實驗的結果。在時間允許的情況下，教師在這一過程可以要求學生對實驗數據采取多種分析方式，例如計算法和圖像法，并讓學生比較各種方法的優劣，進一步開拓學生的思維。
　　探究式實驗教學和一般的驗證性實驗課最大的區別是學生在事前并不知道實驗的結論。實驗時各小組探究能力存在差異，有的小組實驗操作的誤差較大，未必能得到正確的結論。教師要允許學生犯錯誤，同時要告知學生要學會尊重數據，承認實驗失敗的同時還要找出失敗的原因，從錯誤中學習，培養科學誠實的品質。切忌實驗失敗后，把別的小組的數據抄過來當成自己的成果。
　　七、表達與交流
　　在學生完成實驗探究和得到有關結論后，要引導學生進行互相交流、展示實驗成果。可采用學生進行自評、學生互評，以及教師評價等相結合的方式。如每個小組可推薦一個學生為代表，進行成果展示和說明，其他小組的成員可以自由提問，提出的問題由答辯小組的全體成員共同回答，從而實現共同進步。在此過程中，教師對于學生的探究過程和結果應給予恰當評價，使學生獲得成功的愉悅。
　　總之，教師在實施探究式教學時注意改變以往教師講學生聽的教學方式，改變學生的學習方式，注意將“教師主導、學生主體”的教學理念融入課堂。探究式教學有利于學生體驗知識的發現過程，教師在實施的過程中應有意識將自主學習、合作學習與探究學習方式相結合。讓學生在學習知識的同時掌握學習的方法，鍛煉科學的能力，培養終身學習的能力，將課堂教學的有效性發揮到最大。