高中物理教學(xué)要注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力

郭春豐

高中《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》將科學(xué)探究放到前所未有的高度，目的在于將學(xué)生學(xué)習(xí)的重心從過分強(qiáng)調(diào)知識的傳承與積累向培養(yǎng)學(xué)生的探究能力轉(zhuǎn)化，讓學(xué)生從被動接受知識向主動獲取知識轉(zhuǎn)化，從而培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)探究的能力、敢于探索的創(chuàng)新精神。在物理教學(xué)中，教師應(yīng)該創(chuàng)設(shè)多樣化的教學(xué)情境，重視學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。

注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使之成為培養(yǎng)科學(xué)探究能力的重要途徑

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。高中物理新課程的各個模塊均安排了一些典型的物理實(shí)驗(yàn)，對其所要解決的問題進(jìn)行精彩的驗(yàn)證或探索。物理實(shí)驗(yàn)從確立實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡皆O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)直至最后的結(jié)果分析，其實(shí)驗(yàn)過程實(shí)質(zhì)就是科學(xué)探究的過程，因此物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的重要途徑。

為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力，以實(shí)驗(yàn)為載體，把有關(guān)的問題盡可能設(shè)計(jì)成富有探究性、創(chuàng)造性，并具有可操作性的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`課題。比如：1）提出問題：由教師直接提問變壓器的輸出電壓與哪些因素有關(guān)？2）猜想與假說：由學(xué)生思考并互相補(bǔ)充得出輸出電壓可能會跟輸入電壓、原副線圈匝數(shù)、電流頻率、鐵芯等因素有關(guān)。3）制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：引導(dǎo)學(xué)生制定利用控制變量法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的計(jì)劃，思考需要測量的數(shù)據(jù)與可能需要的實(shí)驗(yàn)器材，如電源、原副線圈可變的變壓器、多用電表等。4）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集證據(jù)：對學(xué)生進(jìn)行分組，并各選擇一個因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。5）根據(jù)證據(jù)進(jìn)行解釋：由各組選派代表，提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并做出解釋：與鐵芯、頻率無關(guān)。6）交流與檢驗(yàn)：引導(dǎo)學(xué)生從理論上推導(dǎo)結(jié)論，將其與學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行比較，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差分析。

事實(shí)證明，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)獲得的學(xué)習(xí)效果與科學(xué)探究能力發(fā)展，比教師做演示實(shí)驗(yàn)或在黑板上講理論的效果要好得多。只有在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立了正確的、經(jīng)得起實(shí)踐檢驗(yàn)的理論，才能由表及里，達(dá)到對客觀事物的規(guī)律性認(rèn)識。在物理教學(xué)中，創(chuàng)造條件加強(qiáng)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作和科學(xué)探究的能力、發(fā)展新知的重要途徑。

授以方法，為培養(yǎng)科學(xué)探究能力尋找路徑

能力與方法是密切相關(guān)的。教師要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，就意味著要幫助他們掌握完成某種科學(xué)任務(wù)的方法。物理學(xué)方法是指人們在學(xué)習(xí)或研究物理問題的過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出假說、搜集事實(shí)、做出解釋論證等所遵循的途徑和使用的手段，實(shí)際上是思維的方法和程序。物理學(xué)研究方法，主要是以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，經(jīng)過科學(xué)抽象，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具，概括總結(jié)出實(shí)驗(yàn)規(guī)律，然后經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)，發(fā)展為物理理論。

物理學(xué)方法是物理學(xué)發(fā)展的靈魂，是以知識學(xué)習(xí)到能力發(fā)展的橋梁。物理學(xué)方法是指物理學(xué)的具體科學(xué)方法，通常認(rèn)為有觀察法、實(shí)驗(yàn)法、理想化方法、類比方法、假設(shè)方法和數(shù)學(xué)方法6種。教師如果能以物理學(xué)方法為線索組織教學(xué)過程，實(shí)施知識教學(xué)與物理學(xué)方法教育的良好結(jié)合，必然使教學(xué)過程更符合學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律，也更有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

例如，在庫侖定律的教學(xué)中，教師不必要求學(xué)生預(yù)習(xí)，直接在上課之初先讓學(xué)生進(jìn)行兩個帶電體之間相互作用力的大小可能與哪些因素有關(guān)的猜想。猜想是探索性實(shí)驗(yàn)的前提，學(xué)生可能會想到：帶電體的形狀、大小，兩帶電體帶電的多少，兩帶電體間的距離，兩帶電體間的介質(zhì)等。然后，再讓學(xué)生考慮這么多的因素怎么研究，有沒有主次之分，哪些是主要因素，哪些是次要因素，次要因素在什么條件下可以忽略等等。當(dāng)還剩下“電荷量”和“距離”兩個因素時，再讓學(xué)生考慮兩個因素對作用力的影響如何思考，并提出控制變量法。這樣模擬科學(xué)家的探索過程使學(xué)生體會與學(xué)習(xí)物理學(xué)方法，達(dá)到理想的教學(xué)效果。

建構(gòu)物理概念規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力

物理概念是反映物理現(xiàn)象和過程的本質(zhì)屬性的思維形式；物理規(guī)律是物理現(xiàn)象、過程在一定條件下發(fā)生、發(fā)展和變化的必然趨勢及其本質(zhì)聯(lián)系的反映。形成概念和掌握規(guī)律就是對觀察和實(shí)驗(yàn)得到的感性材料進(jìn)行理性加工，并把有關(guān)物理問題的本質(zhì)抽象出來。

教師應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生明白，任何概念和規(guī)律都是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究的結(jié)果，使學(xué)生在建構(gòu)新的概念規(guī)律時，要學(xué)會質(zhì)疑，學(xué)會盡可能經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶骄吭俳?gòu)自己可以接受的知識體系。例如在講解牛頓第一定律時，可把牛頓和古希臘自然哲學(xué)家亞里士多德的觀點(diǎn)進(jìn)行比較，并結(jié)合伽利略的實(shí)驗(yàn)研究成果。牛頓認(rèn)為任何物體都將保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止；而亞里士多德認(rèn)為物體的運(yùn)動需要靠外力來維持。孰是孰非，只有通過實(shí)驗(yàn)才能得出肯定的回答。在此基礎(chǔ)上，再來講述伽利略的實(shí)驗(yàn)研究成果，就可以讓學(xué)生清楚地認(rèn)識到亞里士多德的觀點(diǎn)的錯誤性。

為豐富科學(xué)探究能力培養(yǎng)的內(nèi)容，可以將某些科學(xué)概念規(guī)律的典型探究方法作為重點(diǎn)使之凸現(xiàn)。針對于學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)突出某些能力的培養(yǎng)，從而實(shí)現(xiàn)對于科學(xué)探究能力的滲透式培養(yǎng)。

（作者單位：河北省玉田縣林南倉高級中學(xué)）