在物理探究教學中運用小組合作的嘗試

蘇中偉

在新課程標準中，科學探究不僅是一個重要的學習方式，也被列入課程目標中。因此，科學探究在日常的教學實踐中日益受到關注和重視。初中物理課改實驗，突出和強調“科學探究”的教學，《標準》指出：“科學探究”是學生參與式學習的學習活動。通過實踐和體驗探究過程中的要素和環節，如提出問題、猜想與假設、設計方案(計劃)、收集數據(素材)、分析與論證、交流與合作、評價與總結等，實現“知識與技能”、“過程與方法”、“情感、態度和價值觀”等培養目標，滲透課程改革的相關理念。通過開放式、互動式和合作式的探究活動，使學生體驗探究過程和科學方法；感悟科學思想和人文精神，進而內化為今后的教學，但由于初中生知識面較窄，在探究過程會遇到許多意想不到的困難，會遭受一些挫折和失敗，需要同學之間的合作與討論。本人于教學實踐中嘗試在科學探究中運用小組合作學習，取得較好的效果。下面以“物質的比熱容”為例，談談具體操作方法。

一、提出問題

利用多媒體讓學生觀看幻燈片：一同學用燃氣灶給鋁壺中的水進行加熱。提問：大家知道鋁壺中的1kg的水溫度上升1℃時所吸收的熱量為4.2×10³J，圖片中不僅水吸收熱量，鋁壺也要吸收熱量，那么1kg的鋁溫度升高1℃是不是也吸收4.2×10³J的熱量?從而提出問題：相同質量的不同種物質升高相同的溫度吸收的熱量相等嗎?這樣，通過設置問題情境，促使學生在原有知識與學習的新知識之間發生激烈沖突，激發學生意識的矛盾。教師在教學中要善于創設問題情境，使學生在閱讀、觀察、調查中對自然現象、生活現象或實驗現象產生好奇，發現或提出一些有探究價值的問題。

二、猜想與假設

牛頓說過：沒有大膽的猜想就沒有偉大的發現。對于上面提出的問題，有的同學認為吸收的熱量相等，有的認為吸收的熱量不同。比如，夏天湖邊的石頭和湖中的水經太陽曬過后，石頭燙手，溫度高，而水則不然，可以認為質量相等的水和石頭，吸收了相同的熱量，但升高的溫度不一樣，說明了質量相等的水和石頭升高相同的溫度吸收的熱量也不一樣。

在這，我只是想方設法提高同學的猜想熱情而不急于對同學的多種猜想加以甄別對錯，而是讓學生自己去驗證。這將有利于調動學生參與學習的積極性和主動性，有利于促進學生思維能力、創造能力的發展。在教學中可根據具體的內容，采用多種形式，鼓勵每位學生大膽說出自己的想法。

三、制定計劃與設計實驗

在這個環節，同學們面臨的問題是如何選擇材料。甲同學認為選用石頭和水，乙同學認為應選用銅塊和鐵塊，丙同學認為甲、乙的方案都不行，因為要想準確測量溫度，溫度計的玻璃泡必須與被測物質緊密接觸，丁同學立即建議用水和煤油兩液體可解決這一問題。那么怎樣才能判斷出質量相等的水和煤油并提高相同的溫度吸收的熱量是否相等呢?于是小組又展開討論：有的小組提出用相同的酒精燈，有的提出用相同的熱水壺，有的提出用相同的熱得快，有的提出用電飯鍋等最后統一意見用相同熱得快加熱器，因為這樣除了方便操作外，又能讓它們在單位時間放出相同熱量。于此同時各小組還就其它問題展開討論。如：怎樣放置溫度計?在實驗中如何減少熱損失等。

在這過程中，我不干擾和抑制同學的探究精神，只是對有困難的小組進行引導和提示，并允許各小組之間相互交流，取長補短，同時實驗與收集證據。

基于上面的討論，讓各小組學生分別進行分組實驗，用相同的熱得快給質量相等的水和煤油加熱，測出使它的升高相同的溫度所需的時間，并填人事先設計好的表格中。

在這環節中，我尊重學生對器材的選擇，并盡量提供器材，注意引導學生按所選器材的說明正確安全操作，同時有意識地培養學生科學、客觀地收集數據的能力。

四、分析與討證

學生經過實驗得到實驗現象和實驗數據后，進行分析、討論，揭示產生實驗現象的原因，去偽存真，把探究目標引深，經過概括和推理一系列的思維活動和簡單的計算，得出有關的物理概念、基本物理原理和物理規律，使之條理化、系統化。分析和論證能夠使學生在描述、解釋探究結果以及推理等方面的能力得到充分的訓練和提高。

各小組在分組實驗時得出，用相同的熱得快給質量相等的水和煤油同時加熱，煤油的溫度升得比水快，說明質量相等的水和煤油吸收相同的熱量，升高的溫度不同。當停止對煤油加熱繼續給水加熱到水和煤油升高了相同的溫度，由填入表中的數據發現，質量相等的水和煤油，升高相同的溫度，所需吸收的熱量不相等。由此可證實，質量相等的不同物質，升高相同的溫度、吸收的熱量不相等。在這一環節中，我鼓勵同學對所收集的數據進行比較，分析與綜合，引導他們進行簡單的因果推理，讓他們獲得從物理現象和實驗中歸納科學規律、培養他們的表達能力。

五、評估

通過實驗，各小組的實驗數據可能存在較大的差異，主要原因有：所使用的熱得快規格難以完全相同，導致相同時間內放出的熱量不完全相等；實驗中存在熱量損失。溫度計放量的位置是否恰當等，實驗方案能否進一步改進等。

在一這環節中，我主要引導同學回顧所假設的內容是否與實驗結論相等，是否出現了猜想以外的其它現象，讓學生思考這些意外現象的原因是什么，又能否有新問題發現。

六、交流與合作

各小組把實驗過程和結果寫成實驗報告，分別報告本組結果并向其它小組相互交流，取得共鳴，從而得出比熱容定義的探究方案，以便在以后進行科學探究時更好地交流合作。

通過以上七個環節小組合作進行探究的活動中，改變了以往滿堂灌，填鴨式的教學方式，讓同學在相互協作的情況下去探究并發現知識，教師是組織者和建設者。教師應注意觀察每一個學生在品德、能力、個性方面的發展，給予適時的鼓勵和指導，幫助他們建立自信，并進一步提高科學探究的積極性。教師可以在不同小組間進行巡回指導，也可作為小組的一員參與探究，但不能越俎代庖，而是想方設法給予提示信息去幫助學生探究，讓他們自己有一種“柳暗花明又一村”的感覺，并體驗成功的樂趣。

總之，通過小組合作的探究教學，給學生造疑，并引導學生釋疑激發學生獨立思考和創新的意識，切實提高教學質量。讓學生感受、理解知識產生和發展的過程，培養學生的科學精神和創新思維習慣，重視培養學生收集處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力、語言文寧表達能力以及團結協作和社會活動的能力。隨著探究實驗教學的實施，那種由教師傳遞客觀事實的模仿性、維持性學習將轉變為建構主義的創新性學習，強調以學生為中心、以探究實驗為主的教學，倡導學生主動參與、探究發現、交流合作的學習方式，注重學生的經驗與學習興趣，改變教學過程中過分依賴教材、過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現象，突出知識的社會建構以及教學方法的導引性和支撐性，從而把課堂變成一個創新性的學習社區。因此，通過小組合作的探究教學，真正能讓課堂教學煥發出生命的活力，全面提高學生的素質，順應了課程改革的發展趨勢。