如何培养学生探究物理问题的能力

如何培养学生探究物理问题的能力

冯瑞涛

冯瑞涛

（新疆农十三师红星四场学校新疆哈密839000）

【摘要】本文从学生的认知规律出发，认为培养学生对物理问题的探究能力应分阶段进行，并把它分成初级阶段、形成阶段和提高阶段三个阶段进行了一些探讨。

【关键词】分阶段；探究教学；探究能力；探究活动

Howtotrainstudentstoexplorethephysicalproblems

Rui-TaoFeng

【Abstract】Fromthestudents'cognitiverulesthatstudentsexplorephysicalproblemsshouldbecarriedoutinstages,andputitintotheinitialstageoftheformationstageandimprovephaseofthethreestagesofdonesomeresearch.

【Keywords】Inphases;inquiryteaching;Inquiryability;Exploreactivities

随着我国中小学教育改革的深入，探究教学受到了前所未有的重视。传统的教学方法根深蒂固，而探究教学又是一种全新的教学理念，这就为广大教师和学生提出了更高的要求。笔者对如何开展探究教学进行了一些初步探讨，认为中学阶段可采取分阶段培养学生探究物理问题的能力的策略，让学生逐步形成探究问题的思维习惯。根据认知规律，培养学生的探究能力大致可分为下面三个阶段进行。

1.初级阶段

在此阶段，考虑到低年级的学生知识能力有限，主要安排一些观察、测量、绘制图表、简单小制作、通过报刊、网络收集和处理数据等简单的探究活动，以及介绍一些科学史上的探究范例，以训练学生进行探究活动所需的基本技能，并了解探究的基本过程，同时培养其学习物理的兴趣。例如，对于初二年级的学生，让其学会使用长度、时间等测量工具，学会画全班的身高、体温等直方图。另外，教师在演示实验时所选的实验器材要尽可能取自于生活实践中比较常见、相对容易得到的器件，有的可能是玩具、废旧物品等等，要尽量符合低成本实验的思想。例如在演示声音不能在真空中传播实验时，不用课本上实验器材，我只用一只注射器，一个电子发音器来演示。课外预习时，让学生通过自己寻找一些实验器材，对课本的实验进行改装，如在验证单摆的周期时，提问学生能否用生活中的小器材来做此实验，有个学生拿出一个跌打药丸空壳、一根细长线、一支钢笔、水和细沙来做此实验。这样让学生感到“瓶瓶罐罐当器材，拼拼凑凑做实验”的乐趣，感受到实验贴近于生活，来源于生活，使学生了解到并不是只有实验室中的高精仪器才能做实验，并不是科学家才能做实验，从而激发学生的学习兴趣。与此同时，教师适时介绍一些科学史上的探究范例，如介绍伽俐略观察教堂的吊灯而发现单摆的等时性原理等，让学生了解到物理知识其实就在我们周围，只要细心观察和思考，生活中随时会有物理问题，并且有些是我们能够解释的。

只有当学生的学习兴趣提高了，掌握了这些基本技能，了解了科学探究的思想方法，才能为以后的探究打下深厚的基础。在此阶段，学生的知识、能力、方法都是有限的，提出的问题可能与本节课的内容无关、设计的实验甚至荒唐可笑，教师决不可嗤之以鼻，而要积极鼓励学生的“异想天开”，至少要保护学生的这种积极性。其实，科学发展本来就是如此，充满曲折和荆棘，要让学生体验人类认识自然的艰辛过程。

2.形成阶段

当学生掌握了探究所需的一些基本技能，并了解了探究的基本过程以后，可以给学生安排探究课题的某一部分，或者是完整的单因素探究课题，教师给予一些指导，以重点训练学生提出问题、通过简单的实验等收集数据、解释数据、提出假设、结论等综合性的探究技能，使学生认识探究的内涵。

2.1培养学生发现并提出问题的能力；当然，此前学生还没有达到能够完全由自己来探究问题的水平，而发现问题和找到症结所在是探究赖以进行的前提，因此，在此阶段的教学过程中，首先应培养学生发现问题的能力，发现问题可以从如下几个方面入手：①借助生活实例创设问题情景，并从中引出问题，如“揭开色彩的奥秘”一节内容，问：雨过天晴的彩虹为何是彩色的？②借助演示实验创设问题情景；这样例子比较多，不必赘述。③通过陈述故事的方式引出问题。在讲述“浮力产生的原因”时，教师可讲述俄罗斯“库尔斯克”潜艇或中山舰沉没和打捞的过程。④通过类比等方法合理地将学生当前无法解决的、需用将要学习的知识来解决的问题引出，提供给学生思考，以激发学生的认知需要。如教“大气压强”时，教师可以这样引导：大家知道液体对浸在其中的物体会产生压强，而气体和液体相似，可以流动，且没有一定的形状，那么，气体对处于其中的物体会产生压强的作用吗？如果气体也可以产生压强，这种压强又有什么特点呢？是否和液体一样遵循相同的规律呢？⑤以常见的思维定势引出问题。如“牛顿第一定律”的教学中，“有力物体就运动，没有力物体就停止运动”这种思维定势在学生的大脑中根深蒂固，教师可以反问：难道这种说法真的是正确的吗？让我们用实验来验证。

2.2培养学生大胆地猜想和假设能力；提出猜想和假设是探究的核心，以后的实验探索都要围绕着猜想进行，因此，在此阶段还应培养学生大胆地猜想能力。猜想的作用表现在以下几方面：使问题进一步明确化；使实验有了明确的目标；产生悬念，维持了动机的强度；启发直觉思维。当问题不够具体、不足以激发和维持实验动机的时候，或者指向性并非唯一时，应更多地运用猜想。教师可以适当穿插“假说和猜想”和许多重大发现之间的关系。如当卢瑟福和他的学生用α粒子轰击原子的时候，发现大部分粒子被散射，而极少部分呈大角度散射甚至180°散射，由此卢瑟福大胆提出猜想，原子的内部可能不像汤姆生说的那样，原子的大部分质量可能集中在很小的核上，有了这样的假设和猜想之后，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，为原子核的发现奠定了基础。猜想决不是胡思乱想，其根本点应该建立在实验现象上，通过实验条件的变化来判断探究的问题可能与哪些因素有关。所以教师在教学过程中，应时刻提醒学生关注实验现象，注意实验条件的变化等，让其能从复杂的实验现象中去伪存真，帮助学生获取有用的信息，以便进行大胆地猜想。当学生的猜想五花八门，师生“沉浸”在许多问题的氛围中时，教师应综合各式各样的问题，略加筛选归纳，然后正式提出和本课有关的若干问题。

2.3培养学生实验动手的能力；实验是探究能否真正完成的关键，因此，还需要再次培养学生的实验动手能力。物理学是以实验为基础的学科，从探究的角度来看，实验的作用是帮助学生接获得事实证据。教师在演示实验时应该注意以下几个方面：科学性；简易方便，可见度大，效果明显；演示过程中要讲解指导，如实验目的、原理和实验步骤，与此同时渗透物理思想方法。让学生在观察体会物理实验应该如何进行。在具体的探究过程中，有了假设和猜想作为铺垫，有了前面筛选出来的问题，学生便跃跃欲试，他们极想知道自己的猜想是否正确。这时，学生自然就想到了必须通过实验途径来解决问题。此时教师如果立即让学生去设计验证的话，学生往往会面对眼前的器材感到茫然，可能出现思维的断层，有的学生草率地应付过去，到时人云亦云，事倍功半，课堂效率低下。设计什么样的实验呢？这时教师又要发挥“导”的作用了。点拨一下，并把实验设计的思想潜移默化的渗透给学生。切记，是“导”，不是“灌”。教师绝不可把实验过程彻头彻尾地讲述一遍，然后让学生按部就班地操作，这样就“剥夺”了学生自行设计的权利，泯灭了学生的创造性思维。

2.4培养学生收集数据、解释数据、作出结论的能力；科学家在探究中要花大量的精力收集证据，并以以此为基础解释自然界的运行机制。在课堂教学的探究中，证据有着同等重要的作用。所以可说，证据是学生通过探究获得新知识的关键所在。在实验操作过程中，学生往往只重现象，忽略数据的处理和规律的得出。教师应及时引导学生设计表格做好实验记录，当实验无法得到相应的数据或现象时，应提醒学生检查实验有无错误，或者实验本身无法获取的，应让学生通过网络等其它途径获取。同时引导学生根据现象找出本质，寻找规律性的东西，并将实验结论与自己的假设猜想进行比较，以检验假设是否正确。在此过程中让学生体味认知过程的甘苦，深知每一个物理规律来之不易，从而培养学生收集数据、解释数据、作出结论的能力。

2.5培养学生交流评价的能力；交流评价是当今科学探究的一个重要环节，科学家就是通过交流评价把自己的研究情况告诉别人的，以获取反馈信息并加以不断修正。因此在交流中可培养学生的协作精神，评价中培养学生之间的互信精神。当学生通过自己的努力获得一定成果之后，很想把自己设计的“产品”推广给其他同学，得到其他师生的评价。有的小组动手实验能力较弱，思维相对滞后，他们也想知道别人是怎么完成的，是不是还有比自己更先进的方法。总之，学生都有被评价的需要。此时，教师应抓住这一课堂心理特点，适时地让学生把他们在实验过程中的体会以及实验后得到的结论相互交流、讨论。通过让学生自评、互评、小组互评、教师评价、有时甚至请校外专家来评，培养其交流评价的能力。

课堂上由于受接受时间、空间的限制，问题不一定能彻底解决，同时对课堂问题的引伸拓展、深入探讨还会引发更多新的问题，需要留在课后让学生反复思考、甚至实验验证才能达到满意的结果。因此，教师应有意识地“遗留”一些富有思考性、开放性、探索性的问题给学生，使教学延伸到课外，把探究问题的创造性活动引向深入，形成“余音绕梁”之势，要让学生带着问题走进教室，带着更多的问题走出教室。

形成阶段是形成学生自行探究能力的关键阶段，教师在教学过程中，应该根据学生的学习情况及时调整教学计划，采取因材施教的原则，放手优等生，指导中等生，帮助差生，使探究教学能全面开展。

3.提高阶段

在学生对探究有了一定的认识之后，教师就可安排有关控制变量、建立模型、设计实验等难度较大的活动，包括完全的和开放型的探究，以发展学生的探究能力。例如在“变压器”一节的教学中，教师将学生带进实验室且没有让学生带课本，只是说本节课的学习内容，至于电压、电流与原副线圈的匝数关系教师只字不提，完全由学生自行设计实验进行探索。这是个要求较高的探究课例，在一个等式中存在四个变量，要求采用控制变量的方法进行探索。学生当然想到牛顿第二定律的探究方法，选用交流电压电流表、可读线圈匝数的变压器和电阻箱及学生交流电电源等器材来进行探索，自行设计表格，整理数据，从数据中得出规律，与同组同学进行比较交流，与自己的猜想进行比较，此时教师介绍课本上的结论，让学生进行比较。在整个探究活动中，教师仅进行宏观调控，处理好探究活动所花时间与教学进度的关系。教师只有在学生的提出的问题发生较大偏差、猜想完全离轨时，才给予适度的点拨、启发和评价，拓展学生思维空间，调控学生思维程序，促使学生进一步探索，升华学生的思维方式，提高学生的自我调控和自我评价能力。在此阶段的教学过程中，教师精心设计一些开放型探究课题显得尤其重要，更应完全放手学生，只有这样，学生的创新思维能力才能得以培养，探究能力才能得以提高，后继学习能力才能得以真正形成。

三个阶段教学中，初级阶段是基础，形成阶段是关键，关系到学生能否真正形成科学探究的思维方式，提高阶段是提高和创新阶段。教师在教学的过程中，应充分体现学生的主体地位，发挥教师的主导作用，切实培养学生形成科学探究的学习习惯。

总之，教师在探究活动的安排上，应当适合学生的认知发展水平，遵循循序渐进的原则，注重从简单到复杂、从特殊到一般、从具体到抽象的认知发展过程，数量也应该考虑由少到多，使学生有一个逐步适应的过程，切忌搞“一刀切”。如果只是为了探究，不讲方法，不遵循事物发展的一般规律，只能适得其反，达不到应有的教学效果，违背教育改革的最终目的。

收稿日期：2012-01-15