物理課堂有效實(shí)施科學(xué)探究初探

在2017年版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中將科學(xué)探究與物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任并列為物理學(xué)科核心素養(yǎng)。其中對(duì)科學(xué)探究的定義為：科學(xué)探究是指基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對(duì)科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力。[1]

科學(xué)探究既是學(xué)生要學(xué)習(xí)和掌握的一種能力--科學(xué)探究能力，同時(shí)科學(xué)探究也是物理教學(xué)的有效教學(xué)方法。目的在于將科學(xué)家的探究引入課堂，讓學(xué)生以類似科學(xué)探究的方式學(xué)習(xí)，使他們?cè)讷@得知識(shí)的同時(shí)，掌握科學(xué)方法，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度。[2]

目前科學(xué)探究教學(xué)已經(jīng)得到普遍重視，近幾年各種等級(jí)的賽課和公開課中，基本上都采用科學(xué)探究的教學(xué)方法。但是在目前采用科學(xué)探究方法的教學(xué)中仍然存在一些問題，致使在物理教學(xué)中科學(xué)探究不能有效的實(shí)施：有形式化的虛假探究，有高于學(xué)生的認(rèn)知水平，讓學(xué)生力不從心的拔高探究;有任憑學(xué)生擺弄器材的沒有探究目的的胡亂探究;有學(xué)生沒有主動(dòng)參與的被動(dòng)探究等等，造成科學(xué)探究教學(xué)的無序和低效。那么如何在物理教學(xué)中，注重科學(xué)探究的有效實(shí)施呢？下面以楞次定律教學(xué)為例談一下本人有效實(shí)施科學(xué)探究的探索。

楞次定律是電磁學(xué)中一條重要的規(guī)律，也是高中物理教學(xué)中的難點(diǎn)。楞次定律涉及的因素多，各因素之間的關(guān)系復(fù)雜;感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和磁通量的變化是一種辨證的“阻礙”關(guān)系，規(guī)律比較隱蔽，在文字表達(dá)上有較強(qiáng)的概括性。

學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平和實(shí)驗(yàn)分析能力不足，要在有限的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行科學(xué)探究，自主分析，歸納總結(jié)出楞次定律有一定的困難。所以既要讓學(xué)生積極參與，經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，又要在課堂上完成教學(xué)任務(wù)，必須在教師的引導(dǎo)下有效實(shí)施科學(xué)探究。

一、教師精心備課，讓學(xué)生經(jīng)歷真實(shí)的科學(xué)探究。

要想使科學(xué)探究活動(dòng)真實(shí)有效的開展，教師在課前對(duì)即將開展的科學(xué)探究活動(dòng)，進(jìn)行精心而充分的準(zhǔn)備是必不可少的。如根據(jù)班級(jí)人數(shù)，進(jìn)行分組，以小組為單位進(jìn)行科學(xué)探究，準(zhǔn)備好足夠的螺線管、條形磁鐵、靈敏電流計(jì)和導(dǎo)線，并對(duì)器材進(jìn)行測(cè)試，保證科學(xué)探究的正常進(jìn)行。如科學(xué)探究的方案，采用以螺線管、條形磁鐵、靈敏電流計(jì)為實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行探究的方案。再如將幾個(gè)易拉罐疊加固定在泡沫板上做成小船，使其漂浮于水上，用強(qiáng)磁鐵向前插入，小船向前運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)磁鐵向后拔出，小船隨之向后運(yùn)動(dòng)，這樣在課堂教學(xué)中應(yīng)用微實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)物理情境，激發(fā)學(xué)生的興趣，引發(fā)學(xué)生的探究，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力[3]。用身邊的廢舊物品來做課堂演示實(shí)驗(yàn)，就會(huì)讓學(xué)生感到親切，使學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與物理教學(xué)貼近[4]。

預(yù)先想到學(xué)生在課堂上實(shí)驗(yàn)探究可能會(huì)遇到的問題，做好相應(yīng)的預(yù)案。比如學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中可能搞不清楚流過靈敏電流計(jì)的電流方向和電流計(jì)指針的擺動(dòng)方向的關(guān)系，進(jìn)而會(huì)增加在科學(xué)探究的難度。因此，在實(shí)驗(yàn)前教師首先要指導(dǎo)學(xué)生用一節(jié)舊的干電池，采用試觸法判斷出流過靈敏電流計(jì)的電流和電流計(jì)指針擺方向之間的關(guān)系。

科學(xué)探究需要時(shí)間進(jìn)行摸索，給學(xué)生充分的思考時(shí)間，讓學(xué)生有相互交流的機(jī)會(huì)，放手讓學(xué)生去做，給他們發(fā)現(xiàn)問題、思想碰撞的機(jī)會(huì)。

二、對(duì)探究過程進(jìn)行預(yù)設(shè)，讓學(xué)生有規(guī)可循，而不是亂探究。

楞次定律科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)中涉及的物理量較多，如線圈繞向，磁鐵的N、S極，感應(yīng)電流方向，磁通量及磁通量變化等，對(duì)學(xué)生來說頭緒太多，易產(chǎn)生混亂。因此，教師對(duì)科學(xué)探究過程預(yù)設(shè)為三個(gè)階段，讓學(xué)生有規(guī)可循。

1.利用試觸法探究電流計(jì)指針擺動(dòng)方向與流過螺線管中的電流方向的關(guān)系，為后面的探究做好準(zhǔn)備。

2.將靈敏電流計(jì)和螺線管組成閉合電路，將磁鐵N極插入、拔出螺線管，S極插入、拔出螺線管，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并填入設(shè)計(jì)好的表中。

3.對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果歸納分析，總結(jié)感應(yīng)電流所遵循的規(guī)律。

三、適當(dāng)?shù)奶崾竞鸵龑?dǎo)，使科學(xué)探究適合學(xué)生的認(rèn)知水平。

楞次定律是一個(gè)比較抽象、高度概括的規(guī)律，即使充分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得足夠的感性材料，要在有限的課堂時(shí)間內(nèi)自主分析，歸納總結(jié)得出楞次定理并非易事。

感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向同樣遵循安培定則，因此判斷出了感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向，就能判斷出感應(yīng)電流的方向。在科學(xué)探究過程中引導(dǎo)學(xué)生抓住感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向進(jìn)行猜想與假設(shè)，初步預(yù)設(shè)“感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向”與以下三種情況有關(guān)：（1）原磁場(chǎng)的方向，（2）原磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方向，（3）磁通量的增減變化情況。但是如果僅尋找感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與這三種情況的單一變量的關(guān)系，仍然是困難的，這時(shí)再進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生尋找感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與兩個(gè)變量的關(guān)系，進(jìn)一步抓住感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系，得出“增反減同”的規(guī)律，從而總結(jié)得出感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

四、小組合作探究，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的積極性。

在科學(xué)探究楞次定律時(shí)采用小組合作探究，便于學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究感應(yīng)電流的所遵循的規(guī)律時(shí)互動(dòng)交流，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，協(xié)調(diào)發(fā)展[5]。在探究中小組成員合理分工，有的同學(xué)負(fù)責(zé)動(dòng)手操作，有的同學(xué)負(fù)責(zé)記錄探究結(jié)果，明確職責(zé)，積極溝通，觀察現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)，分析得出結(jié)論，展示交流探究成果。利用小組積分辦法在小組間展開評(píng)比，充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生科學(xué)探究的積極性。

五、學(xué)生在教師的主導(dǎo)下自主進(jìn)行科學(xué)探究。

在科學(xué)探究楞次定律時(shí)，教師的作用是在深入了解學(xué)生認(rèn)識(shí)水平的前提下，精心設(shè)計(jì)教學(xué)流程。為學(xué)生鋪設(shè)符合認(rèn)識(shí)規(guī)律的思維軌道并設(shè)計(jì)合理的思維坡度，能夠坦然地面對(duì)課堂中突發(fā)的問題，巧妙地引導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生的信息處理和思維活動(dòng)得以順利進(jìn)行[6]。重視課堂生成，適時(shí)給予指導(dǎo)。

學(xué)生是科學(xué)探究的主體，在老師的指導(dǎo)下分析問題，提出猜想和假設(shè)，提出自己對(duì)問題的看法;展示實(shí)驗(yàn)方案的依據(jù)、要點(diǎn)。

教師的指導(dǎo)與學(xué)生的自主探究要有機(jī)地結(jié)合起來，教師既不能完全將學(xué)生的探索過程包辦，也不能對(duì)學(xué)生的困難置之不理，在學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)教師通過口頭提示、發(fā)問置疑的方式恰到好處地發(fā)揮點(diǎn)撥輔助的作用。

總之，在課堂教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)，要提高科學(xué)探究的有效性，發(fā)揮老師的引導(dǎo)作用，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生探究的主動(dòng)性，在探究中主動(dòng)獲取知識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法，發(fā)展學(xué)生的探究能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)教育部制定《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：4-5.

[2] 白秀英，王較過.有效實(shí)施科學(xué)探究的教學(xué)設(shè)計(jì)策略研究[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2010（1）：139-141.

[3] 趙海全.借助課堂微實(shí)驗(yàn) 提升學(xué)科核心素養(yǎng)---以彈力教學(xué)為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2020（3）：24-25.

[4] 趙海全.用身邊廢棄物品做高中物理實(shí)驗(yàn)[J].《河南教研》2017（9）18-20.

[5] 盧加田.對(duì)科學(xué)課堂教學(xué)中如何提高小組合作探究的有效性的嘗試[J]內(nèi)蒙古教育.基教版，2013（6）：52-53.

[6] 黃和泉.淺談物理學(xué)科教學(xué)中科學(xué)探究與問題情境的創(chuàng)設(shè)[J].新課程（上）2011（3）：34.