物理科学探究教学的实施要点

王黎明

摘要： 科学探究的形式是多种多样的，其要素有：提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作。

关键词： 中学物理教学科学探究七个要素

科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式。《全日制义务教育物理课程标准》（以下简称《课标》）首次将科学探究作为学生的学习目标（内容）与重要的教学方式之一列在内容标准中，规定了二十个必做的学生探究实验，“旨在将学习的重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神”。《课标》和新教科书已经将过去教学中的许多演示实验和学生实验，明确写为学生的探究活动，如学生实验“观察水的沸腾”变为“探究水的沸腾”，演示实验“观察平面镜成像”变为“探究平面镜成像的特点”，演示实验“电流跟电压、电阻的关系”变为“探究电阻上的电流跟电压的关系”，“阿基米德原理”的演示实验变为“探究浮力的大小？”，等等。

《课标》指出：“科学探究的形式是多种多样的，其要素有：提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作。”物理课程标准关于科学探究的七个要素，是按探究的一般过程来设计的，实际进行探究活动时，不一定要按照这七个要素的排列顺序进行，也可以交叉进行，也可以将后面的要素提到前面进行。教师应根据探究的要求灵活掌握在教学中，其探究过程可以涉及所有要素，也可以只涉及部分要素。有的教师将这七个要素片面理解为七个步骤，使教学效果受到了一定的影响。那么如何进行科学探究，我认为应从以下几个方面入手。

一、确定教学目标和教学方法

新《课标》在知识与技能方面降低了要求，更突出过程与方法，要求学生通过讨论、交流、合作，提出探究问题，进行合理的猜想，并设计探究实验，完成探究过程。由学法定教法，教师要创设问题情境，采用引导、讨论、交流等教学方法，让学生最大限度地参与探究的全过程，使教师的主导性和学生的主体性有机地结合。

二、设置情境，提出问题

牛顿说：“没有大胆的推测，就没有伟大的发现。”实施探究性学习，主要是培养学生把学习过程看成是发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程。教师要鼓励学生善于从日常生活或实验现象的观察中发现问题、提出问题。如：当夕阳西下时，天边为何常有红色的霞光为什么在一些特定的环境下会出现海市蜃楼？为何撑竿跳高运动员借助一根小小的撑杆，便能跨越高高的横杆？为什么吸盘能固定在墙上？为什么小鸟停在电线上却不会触电？同时，选择生活中的物理现象通过投影、多媒体等引入课堂，创设问题情境，使学生获得充分的感性认识，激发求知欲。例如“声音的产生与传播”一课，通过多媒体播放“流水潺潺、琴声悠悠、飞机轰鸣”，学生自然会提出问题：声音是怎样产生的？声音又是怎样传到我们耳朵呢？为什么声音会不同呢？《光的直线传播》一节中通过观察或回忆日常生活中的所见所闻提出问题——看到闪电提出“为什么总是先看到闪电而后听到雷声？”；引导学生回忆看电影时的情景提出“为什么当人从屏幕前走过会出现人的影子？”等等。在这样的情景中，学生探究的兴趣与热情能够得到充分激发。

三、合理猜想，提出假设

学生对日常生活中的物理现象常常熟视无睹，很少认真观察与思考。教师应该适时引导学生回忆与问题有关的现象，把已有的知识经验和要探索的内容联系在一起，让学生区分有关因素和无关因素，发现并提出自己要研究的问题，再对问题提出初步猜想与假设。如在“研究平面镜成像特点”这节课，可先让学生观察蜡烛、玩具小车在平面镜中所成的像，比较像与物体的大小，比较像与物体到平面镜的距离，再让学生猜想平面镜成像的特点，这样学生的猜想就有根有据了。再如在研究重力势能与哪些因素有关时，在提出问题后让学生回忆日常经验，如高处下落的物体破坏力强，重的物体下落危害大等，从而提出猜想：“重力势能可能与物体的高度、重力或质量等因素有关。”

四、合作交流，设计实验

当学生提出初步的猜想与假设后，要引导学生积极设计实验方法。要让学生先明确实验目的，发挥他们的想象力，再根据已学的知识、收集的资料进行思维，在此基础上，再帮助学生选择、修改或综合设计出最佳的实验方案。在实验时，根据学生的实际情况进行分组，明确分工，各自完成相关任务，充分发挥每个组员在探究活动中的作用。如：探究物体运动速度的变化的活动中，要由小组内成员分别完成计时、测距，以及运动员等工作，并且可每个同学都扮演一次相应的角色，让学生的实验中得到锻炼。又如在探究连接简单的串联电路和并联电路中可让学生自行设计实验，进行交流，找出灯泡的几种连接方式。

五、进行实验，收集数据

由上述讨论结果，选取最佳设计方案进行实验。教师要事先交代实验的注意事项，还要指导学生根据实验方案选取合适的器材，阅读相关说明书，了解器材的性能和用法，按照实验方案，正确使用器材进行实验，并且认真观察实验现象，及时准确地收集实验数据。如研究电流与电压的关系时主要器材是测量电流的器材——电流表，测量电压的器材——电压表，使电压发生变化的器材——滑动变阻器。实验步骤：一般讲通用的步骤是将器材组成实验装置，用相应的器材测量三组相关数据并记录，要让各小组的同学各司其职，分工合作对电流表、电压表、滑动变阻器进行控制与观察，再对获得的数据进行分析。另外并不是所有的探究实验都一帆风顺，经常会出现这样那样的问题，特别是电学的实验。有些不爱思考的学生总在出现问题时举手发问，遇到这种情况不能立刻给他解决，而要激发、引导学生的思维，让他们通过运用所学的知识对实验中出现的故障或问题进行判断：比如说在测定小灯泡功率的实验中就会出现“小灯泡不会亮”、“电流表、电压表无示数或读数太小”、“电流表、电压表指针反偏”等诸多问题，要让学生学会检查所接的电路有没有出现接触不良，短路，电流表、电压表有没有接错，引导学生自行排除故障，使学生加深对实验的印象，又增强学生解决实际问题的能力。通过分析，我们发现，只要给学生充分的时间和条件，学生的表现足以让教师去喝彩。

六、分析论证，得出结论

探究实验过程中会出现各种数据，分析、比较、概括后得出的结论可能与假设相吻合，也可能相悖，教师应给予适当帮助，让学生找出实验的成功与不足之处，鼓励学生提出改进方案。在此基础上引导学生针对教材的重点和难点，运用自己“发现”的规律去解决实际问题，这样可使学生的知识与技能逐步转化为能力。如研究蒸发快慢因素时，操作过程如下：通过大量实验，学生发现了如下证据：湿衣服放在阳光下干得快，水在太阳下干得快，粮食摊晾在阳光下干得快，炒菜时将锅放在火上可使锅内的水干得快，用电热吹风很快将头发吹干等，让学生分析上述证据的共性：温度升高。学生进一步提出结论：液体温度越高，蒸发越快。又如在研究牛顿第一定理时，通过实验分析实验观察到的现象：小车在三种表面的运动情况。找到它们的发展趋势：表面越光滑，小车运动得越远。推理到理想化情况：表面非常光滑，小车将永远运动下去。

七、评估表现，总结反思

当学生一走进实验室，教师就应该留心观察，主要是去发现学生好的、积极的、新奇的、独特的表现，进行积极的评价，并由此激发学生的学习兴趣。同时，要求学生对自己的探究活动进行回顾、反思，哪些问题弄懂了，哪些问题还不清楚，分析实验误差的原因，操作中有没有失误，设计合不合理，测量结果是否可靠……让学生有意识地“自我评估”，学会自我发现，及时总结，及时调整，先讨论，再交流，课后将心得体会写下来，但是，在学生的探究活动中，由于这一环节并不影响结论的得出和探究报告的完成，往往不能引起学生的重视。而且学生常常不知道怎样进行评估。教师在强调评估重要性的同时，还可以教给学生一些评估的方法。必要时还可以要求学生把评估中考虑到问题及相应的处理方法写进探究报告，以引起学生的重视。这不但可以使学生得到进一步启发，而且有利于学生学会勇于放弃自己的错误观点，学会采纳别人的正确意见，从而学会与别人交流与合作。例如在“探究电流与电压、电阻关系”时，有同学提出：①测量过程中，改变电池的节数改变电压，如果电路闭合时间太长，测量会有误差，可能是由于电阻发热引起的；②过程中应更换定值电阻反复实验，至少测量三组以上；③前面学习了滑动变阻器和串联电路电压的规律，在利用滑动变阻调节电压时，应尽量使定值电阻两端的电压成整数倍变化（如1V、2V、3V……），这样分析处理数据时方便些，等等。这些都是学生的智慧所在。教师做好课堂记录，记录学生的成长和变化，在适当的时候公开表扬或私下沟通，以达到激励学生的目的。

总之，科学探究是新一轮课程改革的要求，是物理课程标准的要求，如何在现行的教学体制下及时、有效地教给学生探究方法，培养学生的探究能力，需要教师在物理教学的实践和学习中不断地探索总结，加以完善，才能带领学生真正进入科学探究的神圣殿堂。

参考文献：

[1]廖伯琴.全日制义务教育物理课程标准.2011.