基于高中生科學思維培養的探究式教學

常曉慧+++侯恕

摘 要：高中階段，物理學習對學生的科學思維提出了更高的要求，也給教師的教學帶來了更大的挑戰。而探究式教學是科學思維培養的有效途徑，本文以楞次定律為例，探討基于高中生科學思維培養的探究式教學。

關鍵詞：科學思維；探究式教學；楞次定律

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）5-0006-3

高中生進入高中物理的學習階段后，由于高中物理對學生的抽象思維、形象思維等科學思維有了更高的要求，所以學生往往遇到“知識一學就‘會，題目一做就錯”的問題，這實際上就是學生的科學思維不完善導致的。科學思維是一個抽象的概念，不同于可視的科學活動。它是學生頭腦中對科學事物的反映，是不可視的，這就給教師在教學過程中培養學生的科學思維帶來了挑戰。科學思維以認識客觀世界的本質為目的，是對科學材料進行處理并得到科學理論的活動中產生的。學生只有在自主的探究式活動中自發地思考解決問題的辦法，才能使科學思維得到發展。科學探究的主要過程包括提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作。在此過程中，學生運用分析、推理、歸納等科學思維方法對科學材料進行處理，不斷地提高自身的科學思維品質，使自己的科學思維更加嚴謹、深刻、靈活，并日趨完善。探究式教學是關于“探究之探究”，指“利用探究的形式進行科學內容的教學”[1]。因此，探究式教學是科學思維培養的有效途徑。本文以“楞次定律”為例，探討基于高中生科學思維培養的探究式教學。

1 基于科學思維培養的探究式教學思路

探究式活動是可視的外顯活動，而學生的科學思維則是內隱的、不可視的過程，它伴隨外顯活動產生，科學思維方法的運用是它的外部反映。探究式活動與運用科學思維方法兩個過程平行進行，互相影響。活動的主體都是學生，教師作為引導者，通過與學生的互動，幫助學生獲得知識，完善科學思維。圖1是探究式教學的基本思路。

2 基于科學思維培養的探究式教學過程

2.1 演示實驗導入

教師先準備好長約50厘米的鋁管和長短口徑大小相同的紙管（用硬質紙卷成）。課上教師同時將兩塊完全相同的磁鐵從鋁管和紙管上方開口處釋放，讓學生觀察：兩塊磁鐵是否同時落地。實驗發現，經鋁管下落的磁鐵明顯比經紙管下落的磁鐵慢。由于鋁管并不能吸引磁鐵，學生就會產生認知沖突，學習動機被激發。由此，教師引導學生猜想產生這種現象的原因。

學生甲：除重力外磁鐵受到一個向上的阻力的作用。

學生乙：基于上節課的知識，磁鐵在鋁管中下落的過程中，磁通量發生了變化，鋁管中會產生電流。

學生丙：感應電流也會產生自己的磁場。

學生丁：磁鐵受到的力與鋁管中感應電流產生的磁場有關。

……

教師：同學們的回答都非常精彩。這節課我們一起探究感應電流方向的規律，驗證一下同學們的猜想是否正確。

2.2 引導學生進行實驗探究

1）猜想與假設

教師：同學們想一想影響感應電流方向的因素可能有哪些？

學生甲：引起感應電流的磁場方向。

學生乙：磁通量的變化情況。

注：如果學生不能想到這兩種因素，教師可用實驗進行演示。如圖2所示，磁鐵插入、拔出時感應電流的方向不同，磁鐵極性改變時感應電流的方向也不同。通過實驗現象幫助學生總結這兩種影響感應電流方向的因素。

2）設計、實施實驗及收集數據

“楞次環”的實驗裝置如圖3所示，在橫梁上固定A環和B環，A環閉合，B環不閉合，橫梁可以在頂針軸上轉動。教師將學生分組進行探究實驗，每小組發放一套“楞次環”實驗裝置，根據上面對影響感應電流方向的因素的猜想，請同學們思考如何設計實驗。

3）引導學生得出結論

①楞次定律結論的得出

引導學生得出初步結論：

第一、當通過A環的磁通量增加時，A環中產生的感應電流的磁場方向與原磁場方向相反；當通過A環的磁通量減少時，A環中產生的感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，可以將其總結為“增反減同”。

第二、當磁鐵靠近A環時，A環會因“拒絕”磁鐵靠近而遠離磁鐵運動；當磁鐵遠離A環時，A環“挽留”磁鐵而靠近磁鐵運動。可總結為“來拒去留”，其實質是感應電流對運動的阻礙。

最后，引導學生運用“甄美”的科學思維方法得出最終結論即“楞次定律”。

②對楞次定律的理解

教師請學生運用“楞次定律”解釋課程最初的落磁實驗的原理，并幫助學生從能量守恒的角度認識楞次定律。鋁管中感應電流的能量不會憑空而來，磁鐵的勢能除了轉化為動能之外，還有一部分轉化為電能。因此，鋁管中的磁鐵不如紙管中的磁鐵下落得快。

3 分析與結論

在探究式教學中培養學生的科學思維，教師要注意做到以下幾點：

第一、提供足夠的感性材料，豐富的感性材料是學生進行探究式活動的基礎。例如，在“楞次定律”的教學中，通過演示落磁實驗，引發學生的認知沖突；利用四組實驗，演示影響感應電流方向的因素；利用楞次環實驗收集大量資料，為后續得到的結論提供依據。

第二、在學生的最近發展區內設置問題情境，教師不斷提出問題，使學生的思維始終處于活躍的狀態。實際教學中，因為學生的差異性，教師預設的問題不能得到預期的回答，這時，教師就要不斷地調整自己的提問策略，使學生在原有的認知基礎上通過思考發生認知結構的轉化。

第三、注重科學思維方法的滲透，科學探究的過程伴隨著學生科學思維方法的運用。例如，在“楞次定律”的教學中，學生觀察實驗現象，類比四組實驗，推理影響感應電流的方向，分析楞次環實驗結果，歸納實驗結論，最后通過“甄美”得到完美的“楞次定律”。

教師在教學的過程中要不斷強化學生使用科學思維方法解決問題。

參考文獻：

[1]李華.探究式科學教學的本質特征及問題探討[J].課程·教材·教法，2003（4）：55—59.

[2]邢紅軍，寧成，胡揚洋.楞次定律教學的高端備課[J].中學物理教學參考，2013，42（4）：18—20.