以“探究決定電阻大小的因素”例談學生科學探究能力的培養

王朝泰 楊善德

(瓊海市嘉積中學海桂學校 海南 瓊海 571400)

《課程標準》指出：“科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方式之一.將科學探究列入內容標準，旨在將學習重心從過分強調知識的傳承和積累向知識的探究過程轉化，從學生被動接受知識向主動獲取知識轉化，從而培養學生的科學探究能力，實事求是的科學態度和敢于創新的探索精神”.在物理課堂教學中，讓學生學會自主學習,學會探究,培養學生的科學探究能力已顯得非常重要.人教版八年級《物理》下冊電阻中的“探究決定電阻大小的因素”,下面以此節探究課為例,談一談在物理教學中如何培養學生的科學探究能力.

1 培養學生發現問題 提出問題的能力

《課程標準》指出：“發現問題和提出問題對科學探究具有重要的意義，如果沒有發現問題，不能提出問題，科學探究便無從談起，因此發現問題和提出問題是進行科學探究的前提”.因此，在課堂教學中，教師要運用多種教學策略，引導學生從生活、自然現象和實驗現象的觀察中發現問題，進而表述這些問題，培養學生的問題意識和能力.初中學生由于年齡小，抽象思維能力較差，讓學生自發地、主動地提出科學的問題是比較困難的.所以，教師要利用各種手段，創設使學生能夠發現問題的情境，讓學生在情境中產生疑問，進而去探究疑問.在本節課中，是這樣引導學生發現問題并提出問題的.

(1)設置問題情境.利用自制的展示板：將兩盞規格相同的小燈泡并聯接入電路中，閉合開關，讓學生觀察燈泡的亮暗，發現亮度一樣亮；然后分別在兩盞燈泡中串聯一段長度和橫截面積不一樣的電爐絲(一段長而細，另一段短而粗).如圖1所示，閉合開關，讓學生進一步觀察，學生發現，兩盞燈泡的亮度不一樣了.學生自然而然地產生了問題：“為什么連入不同的電爐絲后，燈泡的亮度不同了呢？”

圖1 自制的電路展示板

(2)引導學生分析.說明兩段電爐絲對電流的阻礙作用不同，這時引入電阻的概念.再讓學生觀察兩段電爐絲的不同之處，又發現電阻的大小和長度、粗細有關.

(3)引導學生提出本節課探究的問題.“決定電阻大小的因素是什么？”這樣，通過設置情境，引導分析，發現問題，從而提出問題.這樣一步步的引導，對培養初中學生的問題意識尤為重要.

2 培養學生的科學猜想能力

課程標準在談到猜想與假設在科學探究中的作用時指出，“猜想與假設在科學探究中的重要作用首先在于它是科學結論的先導，如果猜想與假設一旦能得到實驗結果的支持，它就可能發展成為科學結論.因此，猜想與假設能幫助探究者明確探究的內容和方向，指導探究沿預定目標展開，避免探究的盲目性.”在物理課堂教學中，教師在讓學生進行猜想時，一定要強調：猜想必須要根據自己的生活經驗或已有的知識，有根據地進行猜想.如果學生沒有這方面的知識或經驗，猜想不到，教師作為探究活動中的組織者和引導者，要想方設法誘導學生通過觀察、分析之后進行合理的猜想.在本節課，這樣設計的，首先提出以下幾個問題讓學生討論：

(1)生活中常見的導線多是銅芯和鋁芯，為什么不用鐵芯？

(2)為什么有的導線比較粗？有的導線比較細？

再一次利用自制的展示板讓學生觀察：與又長又細的電爐絲串聯的燈炮較暗(如圖1中上面的小燈泡)，而與又短又粗的電爐絲串聯的燈泡較亮(如圖1中下面的小燈泡).然后學生根據討論的問題和觀察到的現象進行猜想.在學生說出猜想之后，教師應及時追問猜想的依據，避免胡猜亂想，提高猜想的科學性，培養學生科學猜想的能力.這節課教學的實際證明：學生不但順利地猜想出電阻的大小與材料、長度和橫截面有關，而且有些學生還根據生活中的現象，猜想電阻的大小可能與溫度、濕度、電壓有關.

3 重視探究行為的設計 提高學生的探究能力

江西省首批特級教師黃恕伯指出，物理課的科學探究過程中要重視對探究行為的設計.在初中課堂教學中，教師引導學生根據猜想明確實驗的目的，根據實驗的目的，分析實驗中的常量和變量，思考實驗原理 ，發現實驗需要解決的問題，分析實驗需要解決的問題，思考解決問題的方法，選擇器材、構建裝置、創設方案.通過上述行為的積累形成學生的“設計實驗” 能力.在本節課中，實驗設計步驟為：

(1)根據猜想，學生之間互相討論，明確探究的目的.電阻的大小可能與導體的長度、橫截面和材料有關.根據探究的目的學生可以選擇一至二個因素進行探究，體現探究的自主性.

(2)師生共同討論交流.影響電阻大小的因素有多個因素，在探究時，應該采用控制因素的方法，把多個因素變成多個單因素的問題，加以研究.師生共同分析探究中需要解決的問題：應該在長度、橫截面和材料幾個因素中，控制其中兩個因素不變，研究電阻的大小與一個因素的關系.

(3)在實驗器材方面，給學生提供了多種實驗器材.長度和橫截面積均相同的鎳鉻合金線；長度不同的2B鉛筆；長度相同但橫截面不同的鎳鉻合金線；長度和橫截面不同的康銅線等.從課堂的教學實際中看到，學生的設計方案有多種，其中有一組學生只利用一根鎳鉻合金線，使連入電路中的長度不同，探究電阻的大小和長度的關系，方法簡便又易行,獲得同學們的好評；還有些組選擇鉛筆作為探究器材.學生根據提供的器材，不同的小組設計了不同的方案.在設計實驗的過程中，真正體現了學生的自主學習,提高了學生的探究能力,培養了學生的創新思維能力.

4 注重交流與評價的互動空間 培養學生交流合作的能力

科學家很樂意地將自己的研究成果公布于眾，并與同行們交流，他們認為，這種交流是智慧的交換，對得出正確的結論是十分有益的.在交流過程中，他們很注意傾聽和尊重他人提出的不同觀點和評議，既堅持原則，又勇于放棄或修正自己的觀點.科學探究課的教學也應讓學生像科學家一樣，在探究的過程中，學會交流和評價，既要有準確表述自己觀點的意識，又要有在合作中注意尊重他人，能思考別人的意見，改進自己的探究方案.

本節課在教學設計時，注重在探究的過程中突出“設計方案的展示和評估”及利用展示板“匯報探究成果”.在實際的課堂中，當進行到“設計方案的展示”時，甲組的同學展示了用不同長度、相同面積的鎳鉻導線探究電阻的大小跟長度的關系設計方案.展示以后，乙組同學馬上指出，只需用一根鎳鉻導線連入電路，通過改變長度不同，即可探究電阻的大小與導線的長度的關系并立即展示了他們的方案.同學們討論后一致認為，乙組的方法既簡易又方便，是最有創意的方案.在交流中同學們各抒己見，不斷發表自己的意見.課堂既有針鋒相對的辯論，又有獲得滿意方案的笑聲.在交流展示的過程中，既培養學生的思維能力又鍛煉了學生的語言表達能力.

本節課另一個重要的環節是，利用展示板“匯報探究成果”.制作了一個展示板，圖2分別是展示板的原理圖和實物圖.其原理如下：電流表和小燈泡串聯在電路中，閉合S1可以短路電流表，閉合S2可以短路小燈泡.如果設計方案中用燈泡來推知電阻的大小的小組，可以閉合S1短路電流表，并斷開S2,使用小燈泡展示；如果閉合S2，斷開S1可以使用電流表展示；如果斷開S1，S2可以同時使用小燈泡和電流表來展示.

圖2

在課堂上，有意識地讓探究不同因素的小組或探究同一因素但方法不同的小組上臺展示.展示的小組介紹實驗的方法、電路圖并向同學們展示實驗過程和實驗結論.其他小組傾聽比較，對展示小組的探究過程進行評估.然后綜合各小組的探究結果，小組討論，師生共同對實驗的結果進行概括總結：導體的電阻是導體本身的一種性質，它的大小決定于導體的材料、長度和橫截面積.

在探究過程中，學生通過交流展示，不但向同學展示了自己的探究成果，而且在交流、評價他人的過程中，把自己已有的經驗與他人的經驗進行碰撞，從而產生新的體驗.設計方案或探究成果因為得到了別的同學的認可而獲得快樂；設計方案或探究成果不夠完善的同學能從交流中學到更多的知識，使之不足得以彌補.在展示的過程中，培養了學生的思維能力和語言表達能力，并逐步養成敢于質疑，善于交流，樂于合作的良好科學態度，為學生的終身學習奠定基礎.

5 引導學生學會科學探究的方法

科學的方法是探究活動中得出正確結論的條件，為了保證探究式學習的良好效果，教師應給學生介紹科學的方法，如控制變量法、類比法、模型法、等效替代法、放大法等，使學生在探究的過程中能夠采用科學的方法研究問題.

控制變量法是物理研究中常用的方法，在人教版初中物理教材中，本節課中第一次出現“控制變量法”的提法.如何使學生學會這種研究問題的方法.本節課中，筆者的做法是：在設計方案的過程中，通過如何選擇導線來引入控制變量法的教學.具體步驟為在上課時，筆者讓各個小組先設計方案，特別強調應如何選擇導線進行探究，巡視發現有一組的同學選擇一支鉛筆和一根鎳鉻合金線來探究電阻與材料關系.筆者向全體同學展示了他們的方法并提問：“你們認為這樣選擇有什么問題嗎？”有同學說：“鉛筆和鎳鉻合金線的長度不相同，材料也不同，會認為是長度影響了電阻的大小”.筆者立即指出，當一個物理量與多個因素有關的時候應該怎樣處理，從而引出控制變量法，并請同學閱讀教材上控制變量法的介紹.并提示要探究電阻的大小跟長度的關系，應如何控制變量，讓學生在實際活動中遇到問題，然后解決問題，從而順利地引入物理探究方法.這樣比較自然，學生也易于接受，在不知不覺中滲透了科學的探究方法.

蘇霍姆林斯基說：“在人們的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個發現者、研究者、探索者.而在青少年的精神世界中，這種需要則特別強烈.”初中學生的科學探究能力相對較弱，需要我們廣大物理教師在日常的課堂教學中運用多種方法和手段，不斷強化訓練，提高學生的科學探究能力.只有提高了學生的探究能力，科學的探究才能在課堂中得到切實實施，才能達到提高全體學生的科學素養的目.

參考文獻

1 胡明，楊國金.物理課程標準教師讀本.武漢：華中師范大學出版社，2002

2 張憲魁，陰瑞華，張德啟.新課程中學物理教法與實驗技能視頻教程.北京：開明文教音像出版社

3 廖伯琴，劉健智，楊崇顯，陳峰.走進課堂——初中物理新課程案例與評析.北京：高等教育出版社，2004