優化探究過程培養學習能力的教學與思考

易 欣

(寧波市鎮海區蛟川書院 浙江 寧波 315201)

學習能力[1]，是指由學習動力，學習毅力直接驅動而產生的接受新知識、新信息并用所接受的知識和信息分析問題、認識問題、解決問題的智力，主要包括感知力、記憶力、思維力、想象力等．新課程實施以來，科學探究的觀念已經深入人心，圍繞培養學生“學習能力”的教學策略也越來越“給力”，課堂教學方式和學生的學習方式都有了很大改觀．但同時也看到當前探究課堂中，相當部分“形式化”的探究“猜想”無法觸動學生的“感知力”，相當部分忽視學生原有知識結構的探究“分析”無法助推學生的“思維力”，相當部分的觀賞型“成功論證”無法促進學生的“想象力、創造力”，相當部分重復“板書”試的“總結交流”無法強化學生的“記憶力”，簡而言之，當前僵化的“探究過程”蠶食著學生本來就脆弱的“學習能力”．

如何通過優化問題探究各個環節有效培養學生學習能力值得關注，下面以教學案例“電能的度量”(第一課時)的探究過程優化過程為例來談一些做法和想法．

1 圍繞學習動機的“提出問題”

1.1 實踐 拓展開放問題空間

本課教學時天氣寒冷，筆者直接采用取暖器實物引入．“今天天氣寒冷，老師帶來一份禮物，給大家送來溫暖(展示電取暖器，接上電源，燈管發紅、發熱)．通電后，電流通過取暖器，這里的取暖器把電能轉化成了熱能．你還能舉出其他用電器，并說出電能通過那些電器時轉化成了什么其他形式的能嗎？”引導學生看頭頂的電燈、電扇以及樓道外的充電中應急燈，讓學生交流、發言．

目標問題：請大家談談您認為電流做功的大小與哪些因素有關呢？

1.2 思考 創設“有價值”的問題情境

問題情境不是追求簡單的“新”“奇”，那些都是表象，問題情境可貴之處在于它必須“有價值”．“有價值”有兩層意思：一是立足學生的學習動機而言，問題情境緊密聯系學生的生活實際或者是當前學生甚為關切的事物，其中所蘊含的問題學生有強烈的探究欲望；二是立足學生的學習目標而言，問題情境中所提煉出來的問題或者問題方向能直指探究主題．問題情境必須聯系學生心理環境和認知水平，必須吸引學生眼球刺激學生興趣的同時，能夠激發學生大腦的問題意識，從而產生有探究空間的問題，強化學習動機、提供產生學習毅力載體的同時，直接驅動學習能力．

2 觸動學生“感知力”的“猜想假設”

2.1 實踐 層層遞進構建“科學猜想”

具體的感知力包括：表情神態感知力、肢體語言感知力、說話語氣感知力、文字閱讀感知力、圖形圖像感知力、觸覺感知力、嗅覺感知力、味覺感知力、還有心靈溝通感知力．學生根據電流的相關概念，“直接猜想”電功可能和電壓、電流、電阻、時間有關．但，往往很大程度是“猜”，或者看教材“看來”的．教師可以通過層層遞進的引導幫助學生構建“科學猜想”．

因為學生最初的“猜想”往往只是簡單的羅列相關概念，追問能不能舉出相關的實例來支持自己的猜想？(一般無法作答)引導：科學猜想不是胡思亂想，電流做功的概念比較抽象，有必要與類似形象的事物進行類比．學習電流時候把電流類比成水流，把電壓類比成水壓．如果把電流做功類比成水流做功，有必要先來看看影響水流做功的因素有哪些．引導：如圖1所示，水流對紙片的做功情況可通過紙片的運動觀察．相同時間內，水流沖向紙片使紙片運動離開平衡位置越遠，則水流對紙片做功越多．

學生實驗一：當用力壓針筒(使水壓增大)時，噴出的水流在相同時間內使紙片運動越遠．類比猜想：電路中，當其他條件不變時，電壓越大時，相同時間內電流做功越多．

圖1 水噴紙片實驗

學生實驗二：取下針頭，用和剛才相同大小的力壓針筒，噴出的水柱變粗，相同的時間內，水流沖向紙片使紙片運動離開平衡位置越遠．引導分析：取下針頭，橫截面積增大，通過某一橫截面積的水量多了．相同時間內，水流做功更多．電路中，將水量視作電荷量，單位時間內通過某一橫截面積的電荷量在電學中對應的物理量是電流．類比猜想：電路中，當其他條件不變時，電流越大，相同時間內電流做功越多．

2.2 思考 夯實科學猜想方法

對事物的變化、發展進行合理、正確的猜測或提出假設，是科學素養的重要組成部分．作為科學探究的核心要素之一，“猜想與假設”決定著探究的方向，是探究活動的前提．而實際教學過程中，在這一環節上教師“走過場”的現象比較普遍，甚至許多教師把它當作可有可無的環節，嚴重制約了學生思維能力的培養和科學素養的提升．高質量的猜想與假設必須同時具有三個基本特性：科學性、可驗證性、預測性[2]，初中生建構科學猜想與假設的方法有類比法、歸納法、演繹法和模型法．

3 助推學生“思維力”的“方案設計”

3.1 實踐 濃墨重彩追尋最佳方案

思維力是人腦對客觀事物間接的、概括的反映能力．控制變量法是學生熟悉的研究這類問題的方法．思維力的發散點在于如何分析控制的條件、變量概括操作性強的方案，教學中助推“思維力”的著力點是實驗方案的討論．

(1)時間的影響

如果控制電流和電壓不變，通電時間越長，電流做功會發生怎樣的改變？(預設學生回答：變多，因為功具有累積性，例如上課前帶來的取暖器，開的時間越長，消耗的電能越多，也就是消耗的電能越多．)

(2)電功的表示

電流做功太抽象了，我們看不見摸不著，如何比較電流做功的大小問題呢？——用轉化法去定性的研究：通過燈泡的亮暗來確定電功的大小，燈泡越亮，說明電流在相同時間里做功越多．

(3)變量的控制

探究電流與電功的關系，應該怎樣連接電路？引導學生要使燈泡兩端的電壓相等，要求小組討論，然后畫出電路圖．

預設學生回答：設計成并聯電路，測出每條電路上的電流，觀察燈泡亮度和電流的關系．追問沒能畫出前面問題的小組成員，探究電壓與電功的關系該如何設計電路？投影學生設計的電路(預設電路如圖2)．

圖2

3.2 思考 搭好思維“腳手架”

根據認知心理學的研究結果[3]，確定解決問題的方向和方法(制定實驗方案)時，是最需要探究的階段，這個階段的探究可以激活學生的思維，習得問題解決的方法．學生的頭腦畢竟不是一張任人描繪的白紙，他們有豐富多彩的原有認知結構，他們對于探究問題空間有著自己的圖景和認知．教師要做的是以此作為教學的起點和依據弘揚學生的“成就動機”，教師要做的是搭好學生思維活動的“腳手架”助推學生思維力，在學習能力上強化分析和推理能力．

4 促進學生“想象力、創造力”的實驗論證

4.1 實踐 師生合作呈現高質量的實驗現象

基于學生設計的實驗方案，教學中為了讓現象更加明顯(全體學生都能看見)，我們采用了兩只220 V(額定功率分別是60 W和45 W)的白熾燈泡，以教室插頭提供的220 V交流電為電源，為了學生的安全，采用教師來演示，由學生評價的方式．

演示實驗一：電流與電功的關系

根據某個小組設計的電路圖連接實物(讓小組成員檢查電路)，閉合開關后觀察，哪盞燈較亮？

現象：如圖3所示，電壓相同的甲乙兩燈中乙燈更亮，而且通過乙燈電流比甲燈大．

圖3 電壓相同，電流大的燈(乙)亮

結論：白熾燈兩端電壓和通電時間相同的情況時，通過用電器的電流越大，電流做功越多．

演示實驗二：電壓與電功的關系

根據某個小組設計的電路圖連接實物(讓小組成員檢查電路)，閉合開關前讓同學預計哪盞燈較亮．

現象：如圖4所示，電流相同的甲乙兩燈中甲燈更亮，而且電壓表示數越大的燈泡越亮．

圖4 電流相同，電壓大的燈(甲)亮

結論：通過白熾燈的電流和通電時間相同的情況時，用電器兩端的電壓越大，電流做功越多．

4.2 思考 師生“共創”“給力”的證據

在實驗操作的階段，由于動作技能是人類長期實驗操作經驗積累的結果，難以在短時間內實施探究，即便有探究，其思維含量也不高．教學中要做的是證實或者是證偽“猜想與假設”，重要的是現象直觀、證據震撼有力．這個環節重在提升學生對實驗現象的觀察力、記憶力、抽象概括能力、注意力、理解能力等學習能力要素．

5 沉淀學習毅力的探究總結

5.1 實踐 厚積薄發歸納探究成果

在此環節，首先請同學嘗試歸納剛才兩個實驗中的結論．

預設學生歸納：電功與電壓、電流、時間的關系——電路中電壓越大，電流越大，通電時間越長，電流所做的功越多．請同學相互評價對方的歸納(略)．

引導：通過前面的探究努力，我們證明了自己的猜想，甚至發現了電功與電壓、電流之間的關系．科學家進一步的理論研究和大量精確的實驗表明電流所做的功跟電壓、電流和通電時間成正比，電功等于電壓、電流和通電時間的乘積．

5.2 思考 肯定的“過程”與審慎的“結論”

實驗探究得出的結論往往是分散的，而科學規律的結論則是從各個“表面獨立”的結論中歸納出來的，其語言的表述非常精煉．如果學生自己缺乏歸納提煉的體驗，那么學習能力的“記憶力”部分只能是死記硬背．

另一方面，在總結探究成果環節，經常聽到類似“我們一起發現XX規律”的話，嚴重削弱了學生對于“真理”應有的敬畏之情．不可否認，總結中要盡可能肯定學生的成績，加強學習的外部動機，但是不能建立在對于科學探究艱辛曲折的漠視，否則“盲目肯定”對于學生學習毅力、創新能力的培養而言無疑是飲鴆止渴．

6 研究反思

優化探究過程的出發點是學習能力．優化探究措施必須針對如何提升學生學習能力，具體優化策略必須與注意力、觀察力、思考力、應用力、自覺力、記憶力、想象力、創造力等學生能力的要素緊密關聯．優化探究過程不是一時、一處“耍花招”“秀課堂”，而是教師期待通過自己的指導而讓學生掌握科學學習方法即通常所說“會學”能力的意識反映．

優化探究過程中心點是科學思維．優化探究全過程必須緊緊圍繞學生的思維活動、緊緊盯住培養學生思維能力．把思維貫穿于優化探究全過程才能讓學生自覺自愿地去“探究”，真正提升學生學習的主動性．唯有如此，才能避免學生對知識簡單的吸收而是能動性轉化成精神的正能量，才能使學生的學習吐故納新、融會貫通具有創造性，才能從本質上提升學生學習能力．其相關具體策略可以概括地借用浙江省特級教師吳家澍老師的一句話“以思維為中心，過程為主線”，即在優化問題情境環節以趣誘思、以疑激思、以美引思；在猜想假設環節給學生以思維的方向、給學生思維的階梯和時間；在實驗設計環節突出物理思想；在論證分析環節給學生思維的空間．

優化探究過程的制高點是以生為本．“理解科學、理解教學、理解學生”已經是許多科學教師的教學共識，但“理解學生”方面很容易被忽視．優化探究實踐中，教師往往不自覺地以自己的認知方式推測學生的知識建構特點，缺乏基于學生的立場思考探究過程．優化探究過程須做到“生本”思想總攬優化全局，就是要在優化探究的準備階段、優化探究的全部環節、優化策略的縱深動態生成等方面都要首先站在學生的立場來思考、體驗、感悟．

參考文獻

1 柯偉林，金粒.學習力.海口：南方出版社，2005.7～10

2 王高.假設:基本特性與建構方法.教育研究與評論(中學教育教學),2011(6)

4 梁旭.認識物理教學研究.杭州：浙江教育出版社，2011.75