王黎明

摘要： 科學(xué)探究的形式是多種多樣的，其要素有：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、評估、交流與合作。

關(guān)鍵詞： 中學(xué)物理教學(xué)科學(xué)探究七個要素

科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式?！度罩屏x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《課標(biāo)》）首次將科學(xué)探究作為學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)（內(nèi)容）與重要的教學(xué)方式之一列在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了二十個必做的學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，“旨在將學(xué)習(xí)的重心從過分強(qiáng)調(diào)知識的傳承和積累向知識的探究過程轉(zhuǎn)化，從學(xué)生被動接受知識向主動獲取知識轉(zhuǎn)化，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神”?！墩n標(biāo)》和新教科書已經(jīng)將過去教學(xué)中的許多演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，明確寫為學(xué)生的探究活動，如學(xué)生實(shí)驗(yàn)“觀察水的沸騰”變?yōu)椤疤骄克姆序v”，演示實(shí)驗(yàn)“觀察平面鏡成像”變?yōu)椤疤骄科矫骁R成像的特點(diǎn)”，演示實(shí)驗(yàn)“電流跟電壓、電阻的關(guān)系”變?yōu)椤疤骄侩娮枭系碾娏鞲妷旱年P(guān)系”，“阿基米德原理”的演示實(shí)驗(yàn)變?yōu)椤疤骄扛×Φ拇笮?？”，等等?/p>

《課標(biāo)》指出：“科學(xué)探究的形式是多種多樣的，其要素有：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、評估、交流與合作。”物理課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于科學(xué)探究的七個要素，是按探究的一般過程來設(shè)計(jì)的，實(shí)際進(jìn)行探究活動時，不一定要按照這七個要素的排列順序進(jìn)行，也可以交叉進(jìn)行，也可以將后面的要素提到前面進(jìn)行。教師應(yīng)根據(jù)探究的要求靈活掌握在教學(xué)中，其探究過程可以涉及所有要素，也可以只涉及部分要素。有的教師將這七個要素片面理解為七個步驟，使教學(xué)效果受到了一定的影響。那么如何進(jìn)行科學(xué)探究，我認(rèn)為應(yīng)從以下幾個方面入手。

一、確定教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)方法

新《課標(biāo)》在知識與技能方面降低了要求，更突出過程與方法，要求學(xué)生通過討論、交流、合作，提出探究問題，進(jìn)行合理的猜想，并設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，完成探究過程。由學(xué)法定教法，教師要創(chuàng)設(shè)問題情境，采用引導(dǎo)、討論、交流等教學(xué)方法，讓學(xué)生最大限度地參與探究的全過程，使教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主體性有機(jī)地結(jié)合。

二、設(shè)置情境，提出問題

牛頓說：“沒有大膽的推測，就沒有偉大的發(fā)現(xiàn)?！睂?shí)施探究性學(xué)習(xí)，主要是培養(yǎng)學(xué)生把學(xué)習(xí)過程看成是發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的過程。教師要鼓勵學(xué)生善于從日常生活或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的觀察中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。如：當(dāng)夕陽西下時，天邊為何常有紅色的霞光為什么在一些特定的環(huán)境下會出現(xiàn)海市蜃樓？為何撐竿跳高運(yùn)動員借助一根小小的撐桿，便能跨越高高的橫桿？為什么吸盤能固定在墻上？為什么小鳥停在電線上卻不會觸電？同時，選擇生活中的物理現(xiàn)象通過投影、多媒體等引入課堂，創(chuàng)設(shè)問題情境，使學(xué)生獲得充分的感性認(rèn)識，激發(fā)求知欲。例如“聲音的產(chǎn)生與傳播”一課，通過多媒體播放“流水潺潺、琴聲悠悠、飛機(jī)轟鳴”，學(xué)生自然會提出問題：聲音是怎樣產(chǎn)生的？聲音又是怎樣傳到我們耳朵呢？為什么聲音會不同呢？《光的直線傳播》一節(jié)中通過觀察或回憶日常生活中的所見所聞提出問題——看到閃電提出“為什么總是先看到閃電而后聽到雷聲？”；引導(dǎo)學(xué)生回憶看電影時的情景提出“為什么當(dāng)人從屏幕前走過會出現(xiàn)人的影子？”等等。在這樣的情景中，學(xué)生探究的興趣與熱情能夠得到充分激發(fā)。

三、合理猜想，提出假設(shè)

學(xué)生對日常生活中的物理現(xiàn)象常常熟視無睹，很少認(rèn)真觀察與思考。教師應(yīng)該適時引導(dǎo)學(xué)生回憶與問題有關(guān)的現(xiàn)象，把已有的知識經(jīng)驗(yàn)和要探索的內(nèi)容聯(lián)系在一起，讓學(xué)生區(qū)分有關(guān)因素和無關(guān)因素，發(fā)現(xiàn)并提出自己要研究的問題，再對問題提出初步猜想與假設(shè)。如在“研究平面鏡成像特點(diǎn)”這節(jié)課，可先讓學(xué)生觀察蠟燭、玩具小車在平面鏡中所成的像，比較像與物體的大小，比較像與物體到平面鏡的距離，再讓學(xué)生猜想平面鏡成像的特點(diǎn)，這樣學(xué)生的猜想就有根有據(jù)了。再如在研究重力勢能與哪些因素有關(guān)時，在提出問題后讓學(xué)生回憶日常經(jīng)驗(yàn)，如高處下落的物體破壞力強(qiáng)，重的物體下落危害大等，從而提出猜想：“重力勢能可能與物體的高度、重力或質(zhì)量等因素有關(guān)?！?/p>

四、合作交流，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

當(dāng)學(xué)生提出初步的猜想與假設(shè)后，要引導(dǎo)學(xué)生積極設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法。要讓學(xué)生先明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，發(fā)揮他們的想象力，再根據(jù)已學(xué)的知識、收集的資料進(jìn)行思維，在此基礎(chǔ)上，再幫助學(xué)生選擇、修改或綜合設(shè)計(jì)出最佳的實(shí)驗(yàn)方案。在實(shí)驗(yàn)時，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行分組，明確分工，各自完成相關(guān)任務(wù)，充分發(fā)揮每個組員在探究活動中的作用。如：探究物體運(yùn)動速度的變化的活動中，要由小組內(nèi)成員分別完成計(jì)時、測距，以及運(yùn)動員等工作，并且可每個同學(xué)都扮演一次相應(yīng)的角色，讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)中得到鍛煉。又如在探究連接簡單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中可讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行交流，找出燈泡的幾種連接方式。

五、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)

由上述討論結(jié)果，選取最佳設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師要事先交代實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，還要指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案選取合適的器材，閱讀相關(guān)說明書，了解器材的性能和用法，按照實(shí)驗(yàn)方案，正確使用器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，及時準(zhǔn)確地收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。如研究電流與電壓的關(guān)系時主要器材是測量電流的器材——電流表，測量電壓的器材——電壓表，使電壓發(fā)生變化的器材——滑動變阻器。實(shí)驗(yàn)步驟：一般講通用的步驟是將器材組成實(shí)驗(yàn)裝置，用相應(yīng)的器材測量三組相關(guān)數(shù)據(jù)并記錄，要讓各小組的同學(xué)各司其職，分工合作對電流表、電壓表、滑動變阻器進(jìn)行控制與觀察，再對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。另外并不是所有的探究實(shí)驗(yàn)都一帆風(fēng)順，經(jīng)常會出現(xiàn)這樣那樣的問題，特別是電學(xué)的實(shí)驗(yàn)。有些不愛思考的學(xué)生總在出現(xiàn)問題時舉手發(fā)問，遇到這種情況不能立刻給他解決，而要激發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生的思維，讓他們通過運(yùn)用所學(xué)的知識對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的故障或問題進(jìn)行判斷：比如說在測定小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中就會出現(xiàn)“小燈泡不會亮”、“電流表、電壓表無示數(shù)或讀數(shù)太小”、“電流表、電壓表指針反偏”等諸多問題，要讓學(xué)生學(xué)會檢查所接的電路有沒有出現(xiàn)接觸不良，短路，電流表、電壓表有沒有接錯，引導(dǎo)學(xué)生自行排除故障，使學(xué)生加深對實(shí)驗(yàn)的印象，又增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。通過分析，我們發(fā)現(xiàn)，只要給學(xué)生充分的時間和條件，學(xué)生的表現(xiàn)足以讓教師去喝彩。

六、分析論證，得出結(jié)論

探究實(shí)驗(yàn)過程中會出現(xiàn)各種數(shù)據(jù)，分析、比較、概括后得出的結(jié)論可能與假設(shè)相吻合，也可能相悖，教師應(yīng)給予適當(dāng)幫助，讓學(xué)生找出實(shí)驗(yàn)的成功與不足之處，鼓勵學(xué)生提出改進(jìn)方案。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生針對教材的重點(diǎn)和難點(diǎn)，運(yùn)用自己“發(fā)現(xiàn)”的規(guī)律去解決實(shí)際問題，這樣可使學(xué)生的知識與技能逐步轉(zhuǎn)化為能力。如研究蒸發(fā)快慢因素時，操作過程如下：通過大量實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了如下證據(jù)：濕衣服放在陽光下干得快，水在太陽下干得快，糧食攤晾在陽光下干得快，炒菜時將鍋放在火上可使鍋內(nèi)的水干得快，用電熱吹風(fēng)很快將頭發(fā)吹干等，讓學(xué)生分析上述證據(jù)的共性：溫度升高。學(xué)生進(jìn)一步提出結(jié)論：液體溫度越高，蒸發(fā)越快。又如在研究牛頓第一定理時，通過實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象：小車在三種表面的運(yùn)動情況。找到它們的發(fā)展趨勢：表面越光滑，小車運(yùn)動得越遠(yuǎn)。推理到理想化情況：表面非常光滑，小車將永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。

七、評估表現(xiàn)，總結(jié)反思

當(dāng)學(xué)生一走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，教師就應(yīng)該留心觀察，主要是去發(fā)現(xiàn)學(xué)生好的、積極的、新奇的、獨(dú)特的表現(xiàn)，進(jìn)行積極的評價，并由此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，要求學(xué)生對自己的探究活動進(jìn)行回顧、反思，哪些問題弄懂了，哪些問題還不清楚，分析實(shí)驗(yàn)誤差的原因，操作中有沒有失誤，設(shè)計(jì)合不合理，測量結(jié)果是否可靠……讓學(xué)生有意識地“自我評估”，學(xué)會自我發(fā)現(xiàn)，及時總結(jié)，及時調(diào)整，先討論，再交流，課后將心得體會寫下來，但是，在學(xué)生的探究活動中，由于這一環(huán)節(jié)并不影響結(jié)論的得出和探究報(bào)告的完成，往往不能引起學(xué)生的重視。而且學(xué)生常常不知道怎樣進(jìn)行評估。教師在強(qiáng)調(diào)評估重要性的同時，還可以教給學(xué)生一些評估的方法。必要時還可以要求學(xué)生把評估中考慮到問題及相應(yīng)的處理方法寫進(jìn)探究報(bào)告，以引起學(xué)生的重視。這不但可以使學(xué)生得到進(jìn)一步啟發(fā)，而且有利于學(xué)生學(xué)會勇于放棄自己的錯誤觀點(diǎn)，學(xué)會采納別人的正確意見，從而學(xué)會與別人交流與合作。例如在“探究電流與電壓、電阻關(guān)系”時，有同學(xué)提出：①測量過程中，改變電池的節(jié)數(shù)改變電壓，如果電路閉合時間太長，測量會有誤差，可能是由于電阻發(fā)熱引起的；②過程中應(yīng)更換定值電阻反復(fù)實(shí)驗(yàn)，至少測量三組以上；③前面學(xué)習(xí)了滑動變阻器和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，在利用滑動變阻調(diào)節(jié)電壓時，應(yīng)盡量使定值電阻兩端的電壓成整數(shù)倍變化（如1V、2V、3V……），這樣分析處理數(shù)據(jù)時方便些，等等。這些都是學(xué)生的智慧所在。教師做好課堂記錄，記錄學(xué)生的成長和變化，在適當(dāng)?shù)臅r候公開表揚(yáng)或私下溝通，以達(dá)到激勵學(xué)生的目的。

總之，科學(xué)探究是新一輪課程改革的要求，是物理課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，如何在現(xiàn)行的教學(xué)體制下及時、有效地教給學(xué)生探究方法，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，需要教師在物理教學(xué)的實(shí)踐和學(xué)習(xí)中不斷地探索總結(jié)，加以完善，才能帶領(lǐng)學(xué)生真正進(jìn)入科學(xué)探究的神圣殿堂。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖伯琴.全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn).2011.