淺談物理課堂教學中學生科學探究能力的培養

摘 要：新課程教育的核心是促進學生的全面發展，而學生發展的一個重要方面就是探究意識的形成與探究能力的培養。新課程倡導探究性學習，就是要利用學生的探究本能，通過實驗探究，激發學生的探究意識，使學生保持積極的學習興趣和強烈的學習動機。

關鍵詞： 科學探究；創設情景；有效引導；提高效率

新《物理課程標準》特別強調科學探究在物理課程中的作用，將學習重心從知識的傳承積累向知識的研究過程轉化，從學生被動接受知識向主動獲取知識轉化。探究性學習是由學生在學習和社會生活情境中發現問題，選擇課題，設計方案，通過自主性探究，收集和處理信息，研究和討論，最終解決問題，從而體驗和了解科學探索過程，養成自主探究、創新的意識和習慣，形成和提高創新能力，建構知識積累和豐富直接經驗的活動過程。《物理課程標準》將科學探究作為一種重要的學習方式，十分重視和強調學生自主的、開放的探究學習。

以下就如何在課堂教學中培養學生的科學探究能力談談自己的觀點。

一、要創設清晰的物理情景，設置激思的疑問

在教學過程中，要善于為學生創設探究的情境，設置激思的疑問，提供探究創造的機會和條件，切切實實地開展探究性教學。學生的大腦并不是一張白紙，生活使他們積累了許多經驗，因此對學生的原有知識結構要有一個比較準確的估計。在引入新課時，要剖析學生的原有知識結構，找到切入點，激發學生學習、探究的興趣和愿望。切入點可以是一個易激起學生思考的問題或一個演示實驗，也可以是生活常識，也可以是一些出乎學生意外、卻又吸引他們的現象等等。例如在“靜電現象”中，教師展示“手按在起電機上的人的爆炸發型”、“人在高壓的鐵籠子內安全無事”、在“電磁感應”教學環節，磁鐵吸引、排斥鋁環的現象，與學生的生活經驗似乎有矛盾，都能夠較好地創設物理情景，激起學生的好奇心，引發學生學習探究的愿望。

二、在探究教學中重視學生的主體地位，教師適時作有效的引導

學生的主體地位是進行教學的出發點、依據和歸宿，是教學過程中實施素質教育的核心。學生具有主觀能動性，能夠自覺地、主動地、積極地認識客觀世界，并獲得自身主體性的不斷完善，這就要求教師應該努力去培養學生主動學習的態度和能力，把學生真正看成是課堂學習的主體。學生通過實驗探究獲得的學習效果與科學探究能力發展，比教師做演示實驗或在黑板上講理論的效果要好得多，加強探究性實驗教學，是培養學生實踐操作和科學探究的能力、發展新知的重要途徑。教師的主導作用，就是要把學習態度和學習方法傳授給學生，教學過程就是教師引導學生發現的過程。課堂教學中教師應通過有效引導，讓學生從模仿到主動，逐步進行探究學習，真正從探究活動中掌握科學的探究方法，培養學生科學探究能力。例如要引導學生了解并掌握實驗探究中常用的控制變量法、歸納法，處理實驗數據時常用的圖像法、列表法；在探究單擺擺動及彈簧振子振動時引導學生了解理想模型法，探究牛頓第一定律時引導學生了解實驗觀察與合理的科學推理相結合的方法等等。教師如果能以物理學方法為線索組織教學過程，實施知識教學與物理學方法教育的良好結合，必然使教學過程更符合學生的認識規 律，也更有利于培養學生的科學探究能力。

三、借助先進的教學手段，提高探究效率

現代化教學手段是重要的輔助教學的工具，它能更好地為常規教學服務，促進常規教學發生改良。

1.應用多媒體教學

在中學物理階段有很多內容由于條件限制很難用實驗和教師講解讓學生弄明白，利用多媒體課件可以彌補這一缺陷。它能直觀而形象的展示物理現象，有助于學生理解并掌握物理概念，探究物理規律。例如在研究電路中的電流方向、α粒子散射實驗及光電效應現象及規律時，學生對實際中電流方向、α粒子、電子是無法看見的，但用課件就可以直觀而形象地模擬顯示，有助于引導學生探究相關的規律。如圖1為α粒子散射實驗的PPT動態演示，它直觀而形象的展示α粒子散射實驗現象及規律。

2.應用DISLab系統處理數據

DISLab即數字信息系統實驗室（Digital Information System Laboratory）。它是在傳統的實驗室儀器設備的基礎上，通過加載智能化的傳感器、數據采集器和實驗分析軟件包構成的新型實驗系統。它的應用主要是基于新課程的理念與思想，即培養學生運用信息技術的能力，培養學生利用現代傳感技術、計算機技術等工具開展實驗進行探究的能力。它改變了傳統實驗教學模式，對煩瑣的數據處理進行了整合，實現了數據采集、處理、描述同步進行的實時實驗模式，使學生能更高效地開展探究活動，提高學生科學探究的能力。

四、牛頓第二定律探究教學案例分析

1、提出問題，猜想與假設：由于已經學過牛頓第一定律，教師可以直接提問“加速度的大小與哪些因素有關？”，學生思考討論交流后得出與物體所受合外力F及質量m有關。

2、制定計劃與設計實驗：教師要適時引導學生明確本節課的探究方法是實驗探究中常用的控制變量法，即先控制一個參量——小車的質量m不變，討論加速度a與力F的關系；再控制小盤和砝碼的質量不變，即力F不變，改變小車質量m，討論加速度a與m的關系．

3、進行實驗與收集數據：教師先不交代兩個注意事項，引導學生用鉤碼代替砂桶，自主進行實驗操作，根據實驗數據作出a-F關系圖像，引導學生熟悉并掌握直觀體現物理規律的圖像法。不少學生想當然地認為作用于小車上的合力就是鉤碼的重力，這樣學生的探究結果就會出現實驗結果相差很大的現象，這時再引導學生逐步分析探究并解決矛盾。圖2中是幾種比較有代表性的圖象：

4、分析與論證：引導學生思考、討論圖像出現較大差異的原因：

(1)平衡摩擦力的問題

①沒有平衡摩擦力或木板與桌面間的傾角太小——圖2C圖

②木板與桌面間的傾角太大——圖2B圖；

(2)作用于小車上合力問題

作用于小車上合力為F=M=，只有當所懸掛重物的質量m遠遠小于小車的質量M時，F才近似等于mg，而當m較大，m相對小車質量不能忽略時，F

歸納得出：實驗中認為作用于小車上合力為鉤碼的重力，只適用于鉤碼的質量遠小于小車的質量并平衡摩擦力的條件下。在這種條件下作出的a-F圖像如圖2A圖，說明物體的加速度與物體所受的合外力成正比。

以上探究過程，雖然教師沒有先交代兩個注意事項，課堂上多花了時間來得到結果，但卻給學生創造了獨立思考，積極探索的機會，留給學生較大的探究空間，使學生的分析、歸納能力的得到提高。

本實驗數據處理過程較繁瑣，可以引導學生用DISLab系統處理數據（如圖3），有利于學生提高探究效率。

5、探究結論：引導學生在前述的條件下探究a-M關系，作出a-的關系圖像。總結得出：物體的加速度與物體的質量成反比。進而引導學生歸納總結出牛頓第二定律。

6、思維拓展：有學生會質疑“有沒有其它的途徑解決小車所受合外力的問題？”為拓展學生的思維，提高學生的實驗探究能力，教師可進一步引導學生嘗試以鉤碼和小車作為一個系統來解決合外力的問題。在已經平衡摩擦力的條件下，作用于該系統上的合力等于掛在細線的下端鉤碼的重力。為了使系統的質量不變，可先把5個鉤碼放在小車上，一個掛在連接的細線上，然后，把小車上的鉤碼逐個疊掛在細線的下端，逐漸改變系統所受的合外力。用這種方法作出的a-F圖像如圖2中的A圖。

教師也可以引導學生探究分析用如圖4實驗裝置解決小車所受合外力的問題。開始砝碼盤中放砝碼，通過細繩與小車連接，墊高木板，使小車和砝碼盤能沿木板勻速下滑，然后拿走砝碼和砝碼盤，小車沿木板勻加速下滑。

設小車的質量為M，砝碼和砝碼盤的質量為m，木板的傾角為θ，勻速運動時，對小車而言滿足Mgsinθ－T－f＝0，對鉤碼有T－mg＝0；勻加速運動時，對小車而言滿足Mgsinθ－f＝Ma，所以F合＝Mgsinθ－f-T＝mg。

以上的探究過程中學生在教師的引導下，通過實驗收集、分析和解讀數據，進行推理、判斷和反思總結，不僅能理解、掌握相關的知識，他們的實踐能力、分析推理能力及歸納總結的能力也得到了提高，同時又發展了應用現代教育技術的能力、交流和合作的能力，學習了科學探究的科學方法，培養了創新精神。學校教育的根本任務是教會學生如何學習，如何創造，如果教師能在課堂教學中有效引導學生進行科學探究，那么新課程理念下探究性學習會變成一種非常有效的學習方式。

參考文獻：

［1］林慶峰.在物理實驗教學中培養學生的創新能力［J］.中學理科園地，2007，(1).

［2］林義青.物理探究式教學的實踐研究［J］.福建基礎教育研究，2010，(2).

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文