對(duì)初中物理科學(xué)探究的理解與實(shí)踐

游輝學(xué)

“注重科學(xué)探究，提倡學(xué)習(xí)方式的多樣化”是《初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》提出的理念之一，那么，如何理解科學(xué)探究的內(nèi)涵，怎樣在教學(xué)實(shí)踐中更好地進(jìn)行探究式教學(xué)，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力呢?

首先，我們要正確理解科學(xué)探究的內(nèi)涵，所謂科學(xué)探究就是讓學(xué)生去模擬科學(xué)家的工作過程，按照一定的科學(xué)思維程序去探索學(xué)習(xí)的過程，探究式教學(xué)也就是指在教師指導(dǎo)下，學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)的教學(xué)活動(dòng)，它是目前基礎(chǔ)教育課程改革實(shí)踐中運(yùn)用最多的，實(shí)踐證明也是行之有效的一種非常重要的教學(xué)方式。

其次，要強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究的重要性，其目的是將教學(xué)重心從過分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳承和積累向自主獲取知識(shí)的探究過程轉(zhuǎn)化，使學(xué)生從被動(dòng)接受知識(shí)向主動(dòng)獲取知識(shí)轉(zhuǎn)化，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探究精神，實(shí)踐證明，學(xué)生通過探究式學(xué)習(xí)，能夠產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，保持強(qiáng)烈的求知欲和好奇心，能夠感受到自己的失敗與錯(cuò)誤，并且在不斷糾正錯(cuò)誤，逐步走向正確的過程中真正體會(huì)到成功的喜悅，由此可見，科學(xué)探究是落實(shí)三維課程目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的最有效的方式之一。

科學(xué)探究的過程是一個(gè)創(chuàng)造的過程，而創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)造性思維，因此，探究實(shí)質(zhì)是一個(gè)思維的過程，這個(gè)思維的過程是模擬科學(xué)工作者進(jìn)行科研的思維程序來進(jìn)行的，這種思維程序由七個(gè)要素組成：提出問題；猜想與假設(shè)；制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)；分析與論證；評(píng)估；交流與合作，下面通過案例來討論，怎樣利用思維程序七個(gè)要素有效地進(jìn)行探究式教學(xué)?

一、“提出問題”要素的操作：通過實(shí)驗(yàn)或?qū)嵗箤W(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并提出要研究的課題

愛因斯坦說得好：“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要，”發(fā)現(xiàn)問題與提出問題對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力起著至關(guān)重要的作用，提出問題就等于問題解決了一半，它是探究過程中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，如果沒有這一步，探究也就無從談起，下面是《聲音的產(chǎn)生和傳播》教學(xué)實(shí)錄中提出問題的片段。

師：同學(xué)們請(qǐng)注意聽(教師演示：用棒敲擊燒杯，發(fā)出一段美妙的音樂聲)。

師：老師剛才敲出了一首曲子，發(fā)出美妙的樂音，你們想不想知道這聲音是怎樣發(fā)出來的?

全體學(xué)生：想!

師：我們今天就來研究一下聲音的發(fā)生(板書課題)。

師：聲音是怎樣產(chǎn)生的?帶著這個(gè)問題，同學(xué)們就跟著老師一起來探究一下。

這是一個(gè)典型的利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境、提出問題的教學(xué)環(huán)節(jié)，教師利用生活中常用的玻璃杯設(shè)計(jì)了一個(gè)“水杯箏”，通過敲擊“水杯箏”，產(chǎn)生了美妙的音符，這樣很自然地就提出了問題，這種提出問題的方式是在教學(xué)過程中最直接、也最能體現(xiàn)物理學(xué)科特色的提出問題方式。

二、“猜想與假設(shè)”要素的操作：通過集體思考、相互討論等方式去猜測(cè)問題的可能原因和答案或提出科學(xué)假說

猜想與假設(shè)都是科學(xué)假說的不同稱謂，雖有所不同，但實(shí)質(zhì)都是一樣的，它是在觀察和實(shí)驗(yàn)材料的基礎(chǔ)上，根據(jù)科學(xué)原理和科學(xué)事實(shí)進(jìn)行理性思維的加工以后，對(duì)未知的自然現(xiàn)象及其規(guī)律所作的假定型解釋和說明，猜想與假設(shè)是探究的重要環(huán)節(jié)，它是使學(xué)生思維發(fā)散的最為活躍的階段，這一個(gè)環(huán)節(jié)有何特點(diǎn)呢?我們來看一看《探究串聯(lián)電路的電流規(guī)律》的教學(xué)片段。

師：下面，我們一起來研究一下在串聯(lián)電路中電流強(qiáng)度的規(guī)律，同學(xué)們來觀察一下這一串小彩燈，從第一個(gè)，第二個(gè)，第三個(gè)……直到最后一個(gè)，每一個(gè)小彩燈中電流強(qiáng)度到底遵循怎樣的規(guī)律?換句話來說。在串聯(lián)電路中各點(diǎn)的電流之間有什么關(guān)系?同學(xué)們能不能依據(jù)學(xué)過的知識(shí)提出自己的想法?小組討論一下，等會(huì)告訴老師答案，并說明你猜想的理由。

學(xué)生討論……

老師讓不同的學(xué)生說出不同猜想并說出理由，最后老師將其板書在黑板上：①電流逐漸減小，原因是電流流經(jīng)第一個(gè)燈泡時(shí)，很多電流已消耗在第一個(gè)燈泡上，越往后電流就越小，②一樣大，因?yàn)榇?lián)電路中，電流只有一條路走，在從電源正極出來到負(fù)極應(yīng)該相等，③與用電器有關(guān)，因?yàn)橛秒娖鞑煌?，電流就不同，④與導(dǎo)線粗細(xì)有關(guān)，比如說水管，水管粗的水流大，水管細(xì)的水流小，⑤電流越來越大，因?yàn)殡娏鹘?jīng)過第一個(gè)燈泡，第二個(gè)燈泡……直到最后一個(gè)，全部堆積到負(fù)極，所以越來越大，等等。

在這一教學(xué)過程中，老師準(zhǔn)確地把握了猜想的內(nèi)涵：猜想不是胡亂臆造，猜想要以現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)為基礎(chǔ)，提出猜想必須要有一定的根據(jù)，因此提倡在學(xué)生提出猜想以后，要求學(xué)生簡(jiǎn)述猜想理由，因?yàn)閷W(xué)生在簡(jiǎn)述自己猜想理由的過程中，實(shí)際上是一個(gè)自我評(píng)價(jià)與交流的過程，在學(xué)生提出猜想的時(shí)候，老師對(duì)學(xué)生的表述不規(guī)范，或者對(duì)語言的表述不同但是所提出的猜想的問題實(shí)際上是相同的，作出同步的提煉或歸納，這樣使得學(xué)生提出的猜想的文字表述更為科學(xué)、規(guī)范，而不是學(xué)生說什么，老師就在黑板上寫什么，這也是我們?cè)诮虒W(xué)過程中應(yīng)該注意的。

三、“制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”要素的操作：通過制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。檢驗(yàn)猜想與假設(shè)是否正確

制定研究計(jì)劃可以有許多種方法，但在初中物理中，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法是最為重要的，因此，從這個(gè)意義上來看，制定計(jì)劃一般來講也就是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)首先要找到實(shí)驗(yàn)的原理，再根據(jù)這一原理去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作過程，接上面《探究串聯(lián)電路中電流的規(guī)律》教學(xué)片段，看看老師是怎樣引導(dǎo)學(xué)生制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的?

師：既然同學(xué)們有了這么多猜想，那么究竟哪一個(gè)是正確的?我們都知道對(duì)于物理而言，檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)前，請(qǐng)同學(xué)們利用所提供的實(shí)驗(yàn)器材，制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)?zāi)愕牟孪胧欠裾_。

師：要求小組通力合作：(1)邊討論，邊合作設(shè)計(jì)；(2)交流內(nèi)容(略)；(3)設(shè)計(jì)方案，包括：①所用實(shí)驗(yàn)器材；②所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖；③簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟(并板書)，

學(xué)生討論，教師巡視。

教師讓各個(gè)小組展示設(shè)計(jì)方案，并適當(dāng)、適時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生評(píng)價(jià)自己的計(jì)劃，然后通過對(duì)比分析，尋找計(jì)劃中的不當(dāng)之處，使計(jì)劃趨于完善。

對(duì)猜想最好的驗(yàn)證方法是實(shí)驗(yàn)，而實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)又是教學(xué)過程的難點(diǎn)所在，在學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的時(shí)候適當(dāng)?shù)亟o學(xué)生以任務(wù)和要求，這樣更能發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，也有利于問題的解決，這是在教學(xué)過程中應(yīng)該注意把握的問題。

四、“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)”要素的操作：依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察與記錄；也可以搜集日常經(jīng)驗(yàn)中的有關(guān)實(shí)例或查閱有關(guān)的資料

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是收集證據(jù)的一種方法，并且是物理課堂教學(xué)中最為重要、最常用的方法，有條件的學(xué)?？勺寣W(xué)生以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中教師要進(jìn)行巡視，及時(shí)指出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中出現(xiàn)的一些不規(guī)范的行為和動(dòng)作，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度以及他的未來發(fā)展都是很有好處的，必要時(shí)教師與學(xué)生一起探究，一起合作學(xué)習(xí)，這樣老師既是參與者，又是指導(dǎo)者，還是合

作者，最后還要做好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或現(xiàn)象的記錄。

五、“分析與論證”要素的操作：通過分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及有關(guān)實(shí)例。檢驗(yàn)猜想與假設(shè)的正確與否，并對(duì)猜想與假設(shè)進(jìn)行修正、發(fā)展?；?qū)Υ罅康膶?shí)例證據(jù)進(jìn)行比較、歸納，最后得出一定的科學(xué)結(jié)論

本環(huán)節(jié)的目的是對(duì)所收集的證據(jù)進(jìn)行歸納與分析，從而得出某些規(guī)律、找到某種關(guān)系，最終完成探究任務(wù)的環(huán)節(jié)，分析與論證的方法主要是歸納法、推理法和比較法，例如，根據(jù)電流強(qiáng)度與電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究，通過歸納實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出：在電阻一定時(shí)，電流強(qiáng)度與電壓成正比的結(jié)論。

面對(duì)大量的數(shù)據(jù)，如果我們不進(jìn)行分析，那么什么結(jié)論都不能得到，探究就等于半途而廢，所以“分析與論證”在科學(xué)探究過程中是必不可少的，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生自己來分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且陳述自己分析數(shù)據(jù)的理由，這比由老師自己歸納，得出結(jié)論要好得多。

六、“評(píng)估”要素的操作：讓學(xué)生對(duì)上述的探究過程進(jìn)行反思、評(píng)價(jià)，找到成功與不足之處，為今后的探究提供經(jīng)驗(yàn)

得出結(jié)論之后，一般看來科學(xué)探究過程就算大功告成了，但是在探究式教學(xué)的過程中還有一個(gè)環(huán)節(jié)，就是評(píng)估，這是我們傳統(tǒng)教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)，值得我們高度重視，評(píng)估可從實(shí)驗(yàn)過程的合理性、結(jié)論的可信度和探究方案的改進(jìn)三方面進(jìn)行。

例如，在探究了蒸發(fā)快慢的有關(guān)因素之后，讓學(xué)生相互討論，回顧剛才的探究：

(1)是否真正控制了變量?有哪些干擾因素?如扇扇子的同時(shí)也使液面變大等等，

(2)通過分析這些干擾因素，你認(rèn)為剛才的結(jié)論合理嗎?

(3)面對(duì)上述的干擾因素，你如何去改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法?

一般要求學(xué)生自己評(píng)估，學(xué)生對(duì)自己的探究過程進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)候，既可坦率承認(rèn)自己的失誤和不足，又可對(duì)產(chǎn)生這種缺陷和失誤的原因進(jìn)行自我反思，這樣不僅僅是評(píng)價(jià)者自身的進(jìn)步，同時(shí)對(duì)于別的同學(xué)也是一次技能和方法的教育，評(píng)估的價(jià)值還體現(xiàn)在：通過評(píng)估可以進(jìn)一步優(yōu)化探究方案；在評(píng)估的過程中可能會(huì)引出一些新的發(fā)現(xiàn)；評(píng)估有利于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，有利于發(fā)展學(xué)生的批判性思維。

七、“交流與合作”要素的操作：讓學(xué)生寫出簡(jiǎn)單的探究報(bào)告。并相互交流，以便能取長(zhǎng)補(bǔ)短。改進(jìn)探究方法；對(duì)探究成果進(jìn)行推廣與應(yīng)用

交流與合作可以以兩種不同的形式出現(xiàn)：一種是作為探究過程中自始至終的做法，或可稱為探究過程中必須遵循的原則；另一種是作為探究過程中的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)步驟，作為探究的一條原則應(yīng)將“交流與合作”運(yùn)用于探究過程的始終，從而為探究與創(chuàng)造營造良好的氛圍，而作為探究環(huán)節(jié)的“交流與合作”應(yīng)讓學(xué)生寫出簡(jiǎn)單的探究報(bào)告，并相互交流，以便能取長(zhǎng)補(bǔ)短，改進(jìn)探究方法，同時(shí)對(duì)探究成果進(jìn)行推廣與應(yīng)用。

上述探究思維程序中的七個(gè)要素，我們應(yīng)該根據(jù)具體的探究問題，對(duì)這七個(gè)要素進(jìn)行組合、改變順序、合理增減某些要素等等，切不可機(jī)械地套用。

(責(zé)任編輯：黃春香)