淺談在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

【摘要】新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：將科學(xué)探究放到了前所未有的高度，目的在于將學(xué)生學(xué)習(xí)的重心從過分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳承與積累向培養(yǎng)學(xué)生的探究能力轉(zhuǎn)化，讓學(xué)生從被動(dòng)接受知識(shí)向主動(dòng)獲取知識(shí)轉(zhuǎn)化，從而培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)探究的能力、敢于探索的創(chuàng)新精神。

【關(guān)鍵詞】問題情境實(shí)驗(yàn)探究科學(xué)研究方法STS教育

【中圖分類號(hào)】G632【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1674－4810（2012）11－0142－02

在教學(xué)過程中要讓學(xué)生積極參與、樂于探究，勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考，必須通過多樣化的教學(xué)方式，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能，培養(yǎng)其科學(xué)探究能力。如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力呢？本人在教學(xué)實(shí)踐中探索出了以下幾種方法：

一 創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)和發(fā)現(xiàn)問題的能力

探究要從問題開始，問題可以產(chǎn)生于具體的情境，物理探究式課堂教學(xué)，教師必須努力創(chuàng)設(shè)豐富的物理問題情境，讓學(xué)生在物理問題情境中不斷地提出問題、發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)和發(fā)現(xiàn)問題的能力，這是提高學(xué)生探究能力的首要目標(biāo)，也是培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵。

例如，在進(jìn)行“自由落體運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)時(shí)，教師首先演示：讓兩個(gè)大小一樣的紙片和金屬片從同一高度由靜止釋放，請(qǐng)學(xué)生觀察哪個(gè)先落到桌面上。觀察的結(jié)果是金屬片先落到桌面上。為什么金屬片先落到桌面上？直覺告訴學(xué)生：因?yàn)榻饘倨燃埰亍＝又處煂⒓埰喑珊苄〉募垐F(tuán)后重復(fù)演示一次，結(jié)果這次是紙團(tuán)先落到桌面上。劇烈的思維沖突開始了：到底是重的物體下落快還是輕的物體下落快？這個(gè)問題情境促使學(xué)生提出一系列問題：物體下落的快慢與物體的質(zhì)量有關(guān)嗎？如果沒有空氣阻力結(jié)果會(huì)怎樣？這時(shí)教師再拿出抽成真空的錢羽管讓一個(gè)學(xué)生上臺(tái)親自做實(shí)驗(yàn)，其他學(xué)生一定會(huì)瞪大眼睛仔細(xì)觀察。從而為學(xué)生提供了豐富的感性材料，使其充滿趣味性、挑戰(zhàn)性、探索性，有效激起了學(xué)生的好奇心和求知欲，教師引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、研究和分析去思考問題、探索問題，從而揭示物理現(xiàn)象的本質(zhì)。

又如進(jìn)行“研究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件”的教學(xué)時(shí)，教師演示課本（粵教版選修3－2）中的3個(gè)實(shí)驗(yàn)后，啟發(fā)和鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想。學(xué)生提出：感應(yīng)電流的有無與磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)，與磁場(chǎng)方向有關(guān)，與電路是否閉合有關(guān)，與閉合電路在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的快慢與方向有關(guān)，與閉合電路在磁場(chǎng)中的面積大小有關(guān)，與閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)快慢和方向有關(guān)等等。然后學(xué)生通過做實(shí)驗(yàn)、讀課本、查資料，與同學(xué)和教師討論交流等多種方式去驗(yàn)證自己的猜想。最后得出結(jié)論：只要使穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。因此，在教學(xué)過程中通過創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生主動(dòng)探究、發(fā)現(xiàn)和體驗(yàn)，學(xué)會(huì)對(duì)大量信息的收集、分析和判斷，學(xué)會(huì)互相交流、互相合作的科學(xué)研究精神，從而增進(jìn)學(xué)生的思考能力和創(chuàng)造能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和合作探究能力，進(jìn)而提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。

二 在教學(xué)中注重實(shí)驗(yàn)與探究，使之成為培養(yǎng)科學(xué)探究能力的重要途徑

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。高中物理新課程的各個(gè)模塊均安排了一些典型的物理實(shí)驗(yàn)，對(duì)其所要解決的問題進(jìn)行了精彩的驗(yàn)證或探索。物理實(shí)驗(yàn)從確立實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡皆O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)直至最后的結(jié)果分析，其實(shí)驗(yàn)過程實(shí)質(zhì)就是科學(xué)探究的過程，因此物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的重要途徑。

然而，過去教師在教學(xué)過程中，往往是應(yīng)用經(jīng)過幾次消化了的材料來講授，或者經(jīng)過抽象的理論分析加以表述，把已有的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)歸納，形成簡明扼要的理論體系。這樣的結(jié)論當(dāng)然是必要的，但是這樣的教學(xué)方式，往往會(huì)造成學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的產(chǎn)生和發(fā)展誤解，以為什么結(jié)論都可用數(shù)學(xué)方式推導(dǎo)出來，失去了對(duì)實(shí)驗(yàn)觀察的興趣。

高中物理新課標(biāo)給出了科學(xué)探究的7個(gè)要素：提出問題、猜想與假設(shè)、制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與搜集證據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作。這是高中學(xué)生應(yīng)該在科學(xué)探究中達(dá)到的要求。例如在探討決定電阻的因素中，為了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力，我們可以以實(shí)驗(yàn)為載體，把影響電阻大小與哪些因素有關(guān)的問題盡可能設(shè)計(jì)成富有探究性、創(chuàng)造性，并具有可操作性的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`課題。比如：（1）提出問題：由教師直接提問影響電阻大小與哪些因素有關(guān)？（2）猜想與假設(shè)：教師引導(dǎo)學(xué)生定量地提出假設(shè)。（電阻可能與導(dǎo)線長度成正比、與導(dǎo)線長度平方成正比……）（3）制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：先引導(dǎo)和提示學(xué)生運(yùn)用“伏安法”來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路。然后，對(duì)猜想的諸多因素，采用“控制變量法”來進(jìn)行探究。材料、截面積相同，探究電阻與長度的關(guān)系。（4）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與分析論證：讓學(xué)生按自己的實(shí)驗(yàn)方案，完成教材中數(shù)據(jù)的記錄及分析。（5）評(píng)估與交流：首先，讓個(gè)別學(xué)生簡要匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及概括結(jié)論，然后教師對(duì)各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差分析。

事實(shí)證明，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)獲得的學(xué)習(xí)效果與科學(xué)探究能力，比教師做演示實(shí)驗(yàn)或在黑板上講理論的效果要好得多。只有在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立了正確的、經(jīng)得起實(shí)踐檢驗(yàn)的理論，才能由表及里，達(dá)到對(duì)客觀事物的規(guī)律性認(rèn)識(shí)。在物理教學(xué)中，創(chuàng)造條件加強(qiáng)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作和科學(xué)探究的能力、發(fā)展新知的重要途徑。

三 探究教學(xué)法中滲透科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

能力與方法密切相關(guān)，教師要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，就意味著要幫助他們掌握完成某種科學(xué)任務(wù)的方法。物理學(xué)方法是指人們?cè)趯W(xué)習(xí)或研究物理問題的過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出假說、搜集事實(shí)、作出解釋論證等所遵循的途徑和使用的手段，實(shí)際上是思維的方法和程序。物理學(xué)研究方法，主要是以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，經(jīng)過科學(xué)抽象，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具，概括總結(jié)出實(shí)驗(yàn)規(guī)律，然后經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)，發(fā)展為物理理論。

物理學(xué)方法是物理學(xué)發(fā)展的靈魂，是知識(shí)學(xué)習(xí)到能力發(fā)展的橋梁。物理學(xué)方法是指物理學(xué)的具體科學(xué)方法，通常有：觀察法、實(shí)驗(yàn)法、理想化方法、類比方法、假設(shè)方法和數(shù)學(xué)方法六種。教師如果能以物理學(xué)方法為線索組織教學(xué)過程，實(shí)施知識(shí)教學(xué)與物理學(xué)方法教育的良好結(jié)合，必然使教學(xué)過程更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，也更有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

例如，在庫侖定律的教學(xué)中，教師不必要求學(xué)生預(yù)習(xí)，直接在上課之初先讓學(xué)生進(jìn)行兩個(gè)帶電體之間相互作用力的大小可能與哪些因素有關(guān)的猜想。猜想是探索性實(shí)驗(yàn)的前提，學(xué)生可能會(huì)想到：帶電體的形狀、大小，兩帶電體帶電的多少，兩帶電體間的距離，兩帶電體間的介質(zhì)等。然后，再讓學(xué)生考慮這么多的因素怎么研究，有沒有主次之分，哪些是主要因素，哪些是次要因素，次要因素在什么條件下可以忽略，等等。當(dāng)還剩下“電荷量”和“距離”兩個(gè)因素時(shí)，再讓學(xué)生考慮兩個(gè)因素對(duì)作用力的影響，并提出控制變量法。這樣模擬科學(xué)家的探索過程使學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)物理學(xué)的方法，達(dá)到理想的教學(xué)效果。

四 嘗試STS教育，使生活成為培養(yǎng)科學(xué)探究能力的良好素材

STS是一門研究科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)相互關(guān)系的新興學(xué)科，它強(qiáng)調(diào)科學(xué)技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。在教授物理知識(shí)的同時(shí)，滲透STS教育，在拓寬知識(shí)的過程中，有利于學(xué)生提高對(duì)科學(xué)的過程與方法的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)對(duì)科學(xué)的情感、態(tài)度與價(jià)值觀的體驗(yàn)，加深對(duì)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)關(guān)系的理解。

例如，學(xué)習(xí)原子能的知識(shí)，教師既要讓學(xué)生了解核技術(shù)可以用作醫(yī)療、能源，同時(shí)也必須向?qū)W生介紹核污染、核放射可以殺傷人類甚至毀滅地球；了解聲學(xué)知識(shí)時(shí)，可以讓學(xué)生調(diào)查身邊的噪音污染情況，并嘗試提出減小噪音污染的有效措施等。這些都超出了物理學(xué)科自身的研究范圍，然而是教師培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力的良好素材。