物理教學(xué)如何培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

張野峰

“在物理教學(xué)中如要提高學(xué)生制訂探究計(jì)劃的能力，就要使學(xué)生學(xué)會(huì)把探究的課題分解為幾個(gè)相對獨(dú)立的小問題，會(huì)思考解決每個(gè)問題的不同方法，根據(jù)現(xiàn)實(shí)條件選擇、優(yōu)化有關(guān)方法，從而形成探究的方案；學(xué)會(huì)從原理、器材、信息收集技術(shù)、信息處理方法、操作程序等不同方面來構(gòu)思探究的計(jì)劃；學(xué)會(huì)在制訂探究計(jì)劃時(shí)查詢相關(guān)資料；學(xué)會(huì)在相互交流中完善探究計(jì)劃。教師應(yīng)該在教學(xué)中盡量為學(xué)生提供學(xué)習(xí)制訂探究計(jì)劃的機(jī)會(huì)?！蔽锢硇抡n程中強(qiáng)調(diào)的科學(xué)探究，是指學(xué)生通過經(jīng)歷與科學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)探究的相似過程，學(xué)習(xí)物理知識與技能，體驗(yàn)探究的樂趣，學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探究方法，領(lǐng)悟科學(xué)的思想和精神?？茖W(xué)探究的形式是多種多樣的，科學(xué)探究滲透在教材和教學(xué)過程的不同部分。所以科學(xué)探究的形式不能程序化、固定化而應(yīng)該采取靈活多樣的形式，從而充分貫徹新課程的精神。

一、提出日常生活問題讓學(xué)生探究

在日常生活和工作，人們總會(huì)遇到各種各樣的問題，大到一個(gè)技術(shù)難題，小到水壺水垢的清除。這些問題解決的途徑與科學(xué)研究往往具有令人吃驚的相似模式，同樣可以很有效地培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。如手電筒不亮了，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，猜想可能是電池“沒電”了，于是換上新的電池，再按動(dòng)開關(guān)按鈕試試。如果燈亮了，證明假設(shè)正確，如果燈還不亮，又要繼續(xù)觀察和思考，搜尋其他跡象，作出新的假設(shè)，進(jìn)行新的嘗試。這種探究方法從探究問題的確定、步驟的設(shè)計(jì)、材料的選擇、結(jié)果的分析、結(jié)論的得出等最好都由學(xué)生自己來完成。教師主要引導(dǎo)學(xué)生從日常生活和學(xué)習(xí)中去發(fā)現(xiàn)問題，并給予合理科學(xué)的解釋。

物理課程和實(shí)際生活聯(lián)系緊密，引導(dǎo)學(xué)生歸納在生活中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，提出假設(shè)，給出合理的理論分析再加以論證，最后得出正確的結(jié)論。如在學(xué)習(xí)力學(xué)的時(shí)候我就給學(xué)生提到很多生活中看似平淡的問題并用力學(xué)知識來解釋。在講重心的時(shí)候，我講了跳高運(yùn)動(dòng)員的三種不同的跳高姿勢，跨越式、俯臥式和背越式。為什么背越式被運(yùn)動(dòng)員所采用，且能夠跳得很高。啟發(fā)學(xué)生根據(jù)重心的變化來搜集相關(guān)的數(shù)據(jù)，建立分析過程，從而加深了重心這一抽象概念在學(xué)生心中的印象，對于重心的概念有了新的認(rèn)識。

在講摩擦力的時(shí)候，我提出了三個(gè)生活現(xiàn)象并告訴學(xué)生，這三個(gè)生活現(xiàn)象都和摩擦力有關(guān)，讓學(xué)生進(jìn)行分析探究摩擦力在生活中的各種形態(tài)。第一個(gè)問題是為什么多股細(xì)繩捻在一塊的抗拉伸強(qiáng)度要大于不捻在一塊的繩的抗拉伸強(qiáng)度；第二個(gè)問題是，為什么純羊毛的羊毛衫會(huì)縮水，而腈綸的毛衫不會(huì)縮水。第三個(gè)問題是，銹死的螺絲用力擰很容易擰斷，但是如果在擰的同時(shí)用小錘不斷地敲擊螺絲，則很容易就能將螺絲擰下；在拔插入地下的木樁時(shí)不斷地晃動(dòng)才能比較容易地拔出來。這些現(xiàn)象都和摩擦力有關(guān)，讓學(xué)生試著進(jìn)行歸納并用理論加以合理的解釋。于是學(xué)生分工合作，分成幾組，分別對這些現(xiàn)象進(jìn)行了研究。第一組研究捻繩的問題，他們通過對事物的觀察和實(shí)際實(shí)驗(yàn)得出假設(shè)，應(yīng)該是由于纖維間的摩擦導(dǎo)致的，于是他們設(shè)計(jì)了一個(gè)驗(yàn)證試驗(yàn)：將一條繩子的一端由四到五人拉著，另一端繞過一棵樹，由一個(gè)人拉著，看一個(gè)人能否對抗四五個(gè)人，實(shí)驗(yàn)表明：繞在樹上的繩子圈數(shù)越多，這個(gè)人用力越小。從這一方面也印證了捻在一起的繩子抗拉伸強(qiáng)度大是因?yàn)槟Σ亮Φ拇嬖?。另一組研究羊毛衫為什么縮水，他們也得出是因?yàn)槟Σ亮Φ拇嬖诩僭O(shè)，在驗(yàn)證時(shí)卻是由反向驗(yàn)證的。他們找出一名同學(xué)，將一根頭發(fā)絲打上死扣然后表演如何解開頭發(fā)絲的死扣。這名同學(xué)用兩手不斷撞擊最終解開了頭發(fā)絲扣。然后在黑板上畫出了示意圖，最終完成了對題目的研究。第三組研究銹死的螺絲帽和深插地下的木樁，他們則直接將研究問題做成了幻燈片，用示意圖加理論完成了問題的探究。由生活中的問題入手便于學(xué)生接受，學(xué)生也樂于接受，在搜集材料方面也比較便利。學(xué)生在不自覺的過程中就形成了探究方案并得以實(shí)施。

二、完善實(shí)驗(yàn)中的探究、鼓勵(lì)開放式探究

高中物理實(shí)驗(yàn)中有很多探究式實(shí)驗(yàn)，但學(xué)生往往注重的是結(jié)果，對實(shí)驗(yàn)的真諦并沒有真正理解。實(shí)驗(yàn)的基本特征是有意識地改變某種變量，控制其他變量，然后探尋改變變量和結(jié)果之間的因果關(guān)系。在用課本上的內(nèi)容進(jìn)行探究時(shí)，學(xué)生由于通過預(yù)習(xí)會(huì)知道實(shí)驗(yàn)該怎么做，甚至通過參考書知道實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這樣就不利于學(xué)生進(jìn)行探究，應(yīng)特別重視學(xué)生生活實(shí)際中的探究題材。有利于學(xué)生進(jìn)行真正的探究，如學(xué)習(xí)了二力平衡后，通過舉行拔河比賽，觀察和探究“拔河時(shí)要取得勝利與哪些因素有關(guān)”。學(xué)生總以為只與體重有關(guān)系，在一次拔河中，由于交換場地“胖子”隊(duì)失敗了，通過探究學(xué)生知道了成敗與否還與場地的粗糙程度有關(guān)，由于這些知識在書本中較難找到，要使學(xué)生真正體驗(yàn)到探究的樂趣，就應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生多觀察一些課外的現(xiàn)象，給與判斷加以探究。

再如講熱的散失時(shí)，我讓學(xué)生從過橋米線的故事來了解如何防止熱的散失，進(jìn)一步引申如何利用太陽能。由于實(shí)驗(yàn)器材很好找到而且并不抽象，所以學(xué)生都很踴躍，紛紛設(shè)計(jì)出了實(shí)驗(yàn)報(bào)告，提出了很多假設(shè)，分別從器皿、用料、湯料等方面做出了假設(shè)。經(jīng)過不同的實(shí)驗(yàn)對比得出過橋米線之所以能使熱量散失的很少，一是承裝的器皿是陶瓷罐是熱的不良導(dǎo)體，更重要的是米線上面的那層厚重的油，由于油很輕，浮于湯的上面，阻斷了湯與空氣的對流，所以湯涼的較慢。得出這個(gè)結(jié)論以后，我又提出一個(gè)問題，我們在利用太陽能時(shí)遇到這樣一個(gè)問題，科學(xué)家發(fā)明了一種太陽池發(fā)電方法，就是水可以吸收太陽能，但對流又不斷地把熱散失在空氣中，如果讓太陽能只進(jìn)不出，池水的溫度可達(dá)攝氏100度，便可以利用這個(gè)進(jìn)行發(fā)電。但怎樣能保溫呢？于是，學(xué)生想出了很多辦法，包括用玻璃、油等很多材料，當(dāng)然，由于學(xué)生的知識水平和視野的局限性，沒能得出一個(gè)理想的答案，最后我告訴了同學(xué)們目前一個(gè)比較理想的太陽池發(fā)電，就是利用死海的海水比一般的海水比重大的特點(diǎn)，在那里建成了一座發(fā)電量為5 000千瓦的太陽池發(fā)電站。學(xué)生雖然有些遺憾，但還是感到很有趣，通過對實(shí)驗(yàn)的探究，更增加了他們的興趣，開闊了他們的視野。

三、鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行制作探究

科學(xué)小制作是探究物理知識的一種形式，特別受學(xué)生歡迎，可以結(jié)合知識點(diǎn)的教學(xué)進(jìn)行，如在學(xué)習(xí)溫度計(jì)時(shí)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)制作一個(gè)簡易溫度計(jì)并用它測溫度。制作的過程就是探究的過程，是一個(gè)手腦并用的過程。在探究中不斷完善所制作的東西，學(xué)到一些在書本上學(xué)不到的知識。再如學(xué)習(xí)電路知識后，要求探究學(xué)習(xí)樓梯間開關(guān)的特點(diǎn)，并制作出模型。要引導(dǎo)學(xué)生利用身邊廢舊物品、簡易材料進(jìn)行制作探究，以促進(jìn)學(xué)生節(jié)約意識、環(huán)保意識的養(yǎng)成，同時(shí)還要鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)明創(chuàng)造，從小樹立服務(wù)社會(huì)的意識。

學(xué)生喜歡看春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)，每到開學(xué)的時(shí)候都會(huì)和我討論某個(gè)節(jié)目是不是違反了我們熟知的一些定律。比如有一年的春節(jié)晚會(huì)上劉謙表演了一個(gè)魔術(shù)，不用手?jǐn)Q螺母螺母就會(huì)自動(dòng)掉出來，同學(xué)覺得非常神奇，認(rèn)為不符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律，但又無法解釋。于是我就找到了一些材料：兩部手機(jī)、一個(gè)新的螺母和螺栓、還有膠帶。我讓一名學(xué)生將手機(jī)調(diào)成振動(dòng)模式并用膠帶纏到自己的手腕處，用這只手的拇指和食指像電視里劉謙一樣緊緊捏住螺栓的另一頭，然后再讓另一名學(xué)生撥打這部手機(jī)。見證奇跡的時(shí)刻到了：學(xué)生看到了電視中魔術(shù)的奇妙景象，在他們的驚訝聲和得知真相的歡呼中再一次體會(huì)到了探究的樂趣。學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的探究方式有很多，教師應(yīng)該學(xué)會(huì)不拘于某種探究方式，探討適應(yīng)學(xué)生身心特點(diǎn)的多方向、多角度的探究方法。

總之，教師要善于捕捉各種探究契機(jī)，通過多種形式的科學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生對生活中的現(xiàn)象提出問題的能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、分析論證能力及創(chuàng)新思維能力。endprint