對初中物理教學中科學探究的思考

黃波

何為科學探究？我們現在說的科學探究是指在教師的指導和啟發下，以學生獨立自主學習和合作交流為前提，以教材為基本探究內容，為學生提供充分自由表述、質疑、討論問題的機會，讓學生通過個人、小組、集體等多種解難釋疑的嘗試活動，將自己所學知識應用于解決實際問題的一種教與學的組織形式。本文筆者就物理教學中如何實施科學探究這一問題，談談自己的一些看法。

一、提出問題

著名教育家陶行知說過：“發明千千萬，起點是一問。”問題是探究之本、思維之源，沒有問題，就沒有創新。因此，教師在教學中要善于創設問題情境，引導學生發現或提出一些有探究價值的問題。

例如，在學習“汽化和液化”這一節時，筆者是這樣創設問題情境的，先在講臺旁燒開水，然后問學生：“你是怎樣判斷水是否燒開的？”學生根據日常生活經驗給出的答案是多種多樣的，有的學生認為水燒開時溫度會很高，有的學生根據“冒白氣”來判斷，也有的學生認為水燒開時水是上下翻騰的……然后筆者進一步提問：“什么是‘白氣？沸騰時水的溫度如何變化？”很自然地引出了課題。盡管“燒開水”這一情景在日常生活中司空見慣，但把它拿到教室里來研究，學生會充滿一種期望和滿足感—原來日常生活中還蘊含了這么多物理知識啊！這一普通情境設置使學生大腦里馬上產生了“興奮劑”，他們的思維被迅速激活起來，都希望揭開其中的奧秘。

創設問題情境的方法多種多樣，其實質就在于通過揭示物理現象的矛盾，引發學生內心的沖突，打破學生已有認知結構的平衡狀態，從而喚醒學生的思維，激發學生的內驅力，引導學生提出一些高質量的問題。

二、猜想與假設

牛頓曾經說過，“沒有大膽的猜想就不會有偉大的發現”，縱觀整個物理學的發展史，假設始終貫穿于整個物理發展過程中，猜想和假設是制定探究計劃、設計實驗方案的基礎，是探究活動的前提，在整個探究活動中起到引導作用。因此，教師不但要鼓勵學生大膽猜想，而且要適時為學生的猜想鋪路、搭橋、引渡。

教師應不斷激勵學生通過觀察、實驗、歸納、類比等方法提出各種猜想和假設，然后靈活處理好在猜想與假設中出現的各種問題，讓學生逐步學會用猜想和假設解決問題，為培養學生終身學習能力奠定基礎。猜想與假設是否正確，只有通過實驗才能得到驗證。而實驗能否順利進行，能否得到正確的結果，科學、合理的實驗設計是至關重要的。

三、實驗設計

這一步驟是科學探究的主要環節，對學生的綜合要求較高。因此，教師要做好組織指導工作，根據探究問題的難易程度，給學生必要的方法指導，為學生設置探究的臺階，注意實驗設計的層次性及科學性。同時還要充分發揮學生的主體性，給學生留有思考的空間和時間，允許學生有自我發揮和自我表現的機會，使每位學生都積極參與到實驗設計中來。

例如，在學習“汽化和液化”時，學生提出了多種猜想，比如水沸騰時氣泡是由小變大的，溫度是越來越高的……要證實這些猜想是否正確，我們就要設計一個“燒開水”的實驗來驗證。

這個實驗看似很簡單，但由于實驗所需的時間較長，于是筆者設計了如下探究問題：從節省時間、節約能源的角度考慮，你會采用哪些方法？會選擇哪些器材？為了幫助學生更直觀地理解，筆者設置了一個探究平臺，發給每組學生一張探究卡，上面畫有一大一小2只燒杯，請學生參照圖片進行選擇和設計。這樣一來，課堂的氣氛非常高漲，學生各自設計出自己的方案。

歸納起來，學生提出了以下幾個方案：①采用小燒杯；②加適量的水；③加一個蓋子；④用溫水加熱；⑤不用石棉網直接加熱。對于方案5，師生通過討論后達成共識，這種方法不可取，因為這樣會加熱不均勻，容易使燒杯破裂，違背操作規則。沸騰實驗如果采用其他4個方案，那么在12分鐘內可以結束，并且實驗現象十分明顯，能較好達到預期目的。由于實驗方案是由同學們自己設計出來的，學生會更有成功的體驗與歡樂。

接下來進行實驗并收集數據，得到的實驗數據并不等于實驗結論，實驗數據是事實的反映，實驗結論則是在實驗數據的基礎上進行科學分析的結果。因此，分析論證是科學探究中相當重要的一環。

四、分析論證

作為科學探究的要素之一，分析論證主要是指對實驗數據及現象進行處理。它有多種方法：有時通過對實驗數據進行簡單比較即可得出，如“探究串聯電路中電流的關系”；有時需把數據進行比較再找出規律得出結論，如“探究杠桿平衡條件”；在探究摩擦力大小跟哪些因素有關時，描述實驗數據可用文字表達，而在探究水沸騰規律時，則通過設計記錄表格，然后在坐標中通過描點來描述實驗數據。

對于不同的探究實驗，我們要選擇與其相適應的分析論證方法，而這種能力要靠教師平時對學生的培養，只有通過不斷的實踐，才能使學生處理數據的能力不斷提升。

五、評估

與此同時，教師還要使學生養成對探究的行為、收集的信息以及結論的科學性、可靠性進行評估的習慣，這是責任心的表現，也是科學探究必不可少的環節。對于評估，教師不能流于形式，而應切實可行地展開。

例如，對探究活動中未解決的矛盾，發現的新問題，能否進行科學評估或提出改進方案等。筆者在課上探究水沸騰的實驗時，有的組在實驗中發現“水沸騰后拿去酒精燈，水仍在沸騰”，于是該組得出這樣的結論：“水沸騰時不需要吸收熱量”。這顯然和正確的實驗結論產生了沖突。對此，課堂教學中有多種處理方法，有的教師可能會考慮到無須在此多花時間，直接給出結論或輕描淡寫解釋一下一帶而過。筆者是這樣處理的：先表揚該組同學觀察得仔細，然后師生展開討論，分析出現這種現象的原因。盡管這樣處理可能會花費更多時間，但有利于學生養成尊重事實、勇于質疑的科學態度和科學精神。

六、幾個誤區

1.重過程，輕結果

科學探究的根本任務是揭示自然規律。人類在漫長的科學探究過程中建立了許多科學的概念，以及用這些概念表達的科學規律、學說和理論，這些都是人類寶貴的文化遺產，需要我們一代代繼承下去。獲得和掌握這些科學知識，將會為我們進一步的科學探究提供支持。因此，我們在重視探究過程的時候，必須要注意使學生理解和掌握正確的探究結果。

2.過分追求科學探究環節的完整性，忽視探究目標的指向性

有的教師認為每次科學探究都必須經歷完整的步驟，過分強調科學探究的完整性，使整節課變得無次重點之分，再加上在每一個環節上過分展開，最后導致在課堂教學中，常常出現前半堂課轟轟烈烈、后半堂課草草收場的現象。

3.過分追求探究式教學方法，忽視其他有價值的教學方法

自從科學探究進入課堂以來，有的教師認為任何知識都應通過探究習得，這是對科學探究的又一種誤解。接受式學習仍然是基礎教育的基本學習方式，我們要根據具體的教學目標、教學內容、教學條件選擇最佳的教學方式，有的內容根本無需進行探究，而有的內容可能采用傳統的教學方法效果會更好。

4.把科學探究等同于動手做實驗

有的教師將科學探究與學生動手做實驗簡單地等同起來，或者在探究時，教師越俎代庖代為探究，提出問題、設計實驗等都是教師做，學生只是按教師的方案操作實驗。如前述“燒開水”實驗，有的教師會省略師生共同設計實驗的過程，而直接給出實驗方案（采用小燒杯、加蓋、用適量的水、用溫水）。盡管上述探究活動始終由學生動手做實驗，但在整個活動中學生始終是被動的，是按照教師給定的指令機械地操作。這種探究充其量是培養學生的實驗操作習慣和操作技能，學生的思維得不到鍛煉，能力得不到提高，更談不上情感的培養了。

教師應該清醒地認識到，在課堂教學中進行科學探究并非是一帆風順的，要考慮到探究教學的對象—學生已習慣了填鴨式的教學方法，教師只有不斷更新教學觀念，把科學探究的精神滲透到日常課堂教學中去，改進教學方法，才能使學生順利地完成探究過程，積極推進課程改革。