经历科学探究 内化探究思维

经历科学探究 内化探究思维

无锡市凤翔实验学校 黄朝梅

【摘要】本文以探究“欧姆定律为例”通过经历一次完整的探究过程，来强化对探究的一般思维程序的理解，从而内化探究思维。

【关键字】科学探究 思维程序 内化

所谓科学探究（可简称为探究）就是让学生去模拟科学家的工作过程，按照一定的科学思维程序去探索学习的过程。这种思维程序有如下的各个要素组成：创设情境提出问题→猜想与假设→制定计划与设计实验→进行实验与收集证据→分析与论证→评估交流。下面就具体经历探究“欧姆定律”过程，进一步强化探究过程，内化探究思维展开阐述。

1、创设问题的情境应具有激发性

所谓问题情境是指：具有一定困难，需要学生通过努力克服且力所能及的学习情境。为了在课堂教学中顺利地实现三维目标，必须首先要创设问题情境，为教学问题创造良好的教学氛围，这样可以引起学生对教学内容的兴趣，激发学生的求知欲望，为达成课程目标打下基础，为教学活动的顺利开展创造条件。例探究欧姆定律可以这样创设问题情境：“同学们，爱迪生发明了电灯，给我们的世界带来了光明，各种各样的灯把我们的生活装扮得五彩缤纷，绚丽多彩，大家想一想，这些灯在发光时，它们的亮度都一样吗？同一盏灯，它的亮度有没有发生变化的情况呢？我给大家做个实验，请注意观察现象。你发现了什么？（学生答：电流变大，电灯变亮）。如果我再将电流调大些，灯泡会怎样？能不能无限制地调下去？（学生答：不能）如果让电流无限制的调大，行不行呢？请观察现象。灯泡损坏。”

2、提出的问题应比较明确

爱因斯坦说“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”。物理教学中提一个问题既是最佳思维状态的能动反映，又是最佳思维成果的外在体现。有了明确的问题有助于学生针对性探究，如果探究问题不够明朗，学生在探究过程中就好象在茫茫大海捞针一般，不知该往何处去。对于探究欧姆定律这一课，我们可以这样引领学生提出问题：“可见为了保护用电器，我们不能无限制的调大电流，那么，如何控制电路中的电流呢？”进一步提出本节课要探究的课题：电路中的电流到底与什么因素有关呢？

3、培养学生的猜想能力

在整个探究过程中猜想是十分重要的。通过猜想不仅有助于学生牢固掌握知识，也更有助于发展他们的思维能力，培养他们的创新意识。活动中要调动所有学生参与到猜想中来，关注全体学生共同发展。要鼓励创新，敢于奇思妙想。猜想虽然与事实有差距，但为其获得新知识增加了强烈欲望，为下一步实验起到推动作用。

教师：（请）同学们在已有电学知识和生活经验的基础上，对电流、电压、电阻的关系进行大胆的猜想或假设。（并简单说明理由）同组之间可以相互讨论一下。

学生1：电流可能与电压有关（理由1、电压是形成电流的原因，2、我们以前在实验中发现让一个灯泡发光，用两节电池的时候比较亮。等等）

学生2：可能与电阻有关（理由：电阻表示对电流的阻碍作用，电阻越大，阻碍作用越大，电流就越小。还有以前做小灯泡与铅笔芯串联的实验中也能看到这个关系。）

对于学生不合理的猜想，不要粗暴干预，阻碍削弱其探究热情，充分肯定学生各种各样的猜想。”

4、设计实验很关键

（1）计划要具有开放性

教师不可急于告诉和引导到自己或教材的要求上，以体现人的智能结构的多元性，从而培养学生的探究能力，达成对知识形成多角的、丰富的理解，从而使他们在面对新问题时，能灵活利用处理。“同学们，经历猜想，那么你们已经在科学探究的道路上迈出了重要的一步，你们的猜想是否正确，电流与电压电阻之间到底有怎样的关系，还要通过实验来验证。我们要怎样做实验呢？在做实验之前我们首先要设计实验。”让学生制定好计划做好实验准备：包括器材、过程（表格）……在这一过程中一方面要体现科学家进行科学研究的思想和方法，更重要的是使学生做事目的明确，带着问题去研究。学生把设计的方案提出后能得到教师和同学的认可，从而张扬了个性，会充满自信心。设计实验是一个创造过程，是探究中很重要的一个环节，直接影响到探究的结果。我们的做法是，先放手让学生大胆地去设计，小组之间、组与组之间讨论方案的可行性，哪组设计的方案好，对确实设计有困难的教师加以积极地引导。

（2）探究思路的“要有条不紊”

探究实验时，过程要逐渐加难，循序渐进，对复杂问题不能一蹴而就。教师要精心组织，逐步达到预期效果。对于初中学生来说，同时研究电流电压电阻关系确实存在困难，这时我们可以指导其分步进行，循序渐进的进行，以期降低解决问题的难度。

设计思路：探究电流与电压电阻的关系，这属于研究一个物理量与另外两个物理量的关系。就要用到物理实验中常用的“控制变量法”

在这里具体怎么控制呢？我们可以先控制电阻不变，也就是拿一个定值电阻，改变它两端的电压，看电流如何变化。然后控制电压不变，研究电流与电阻的关系。再把上面两种单一关系综合起来，就能得到电流与它们的关系。

5、进行实验　“探究重在参与、重在过程”

科学探究是落实三维课程目标的重要途径，尤其是过程与方法、情感态度与价值观方面的目标，只有在科学探究的过程中进行体验，才能实现。这样更有利于师生在教学中把注意力集中在探究的过程上。

在课堂教学中，时间是最重要的学习资源。探究的问题性，实践性，参与性和开发性，决定了探究学习必须有充分的探究时间，否则就流于形式。苏霍姆林斯基所说的“自由支配时间”，其实就是这种自主探究的时间，同样它也是探究的必要条件。探究时间要充足，而不要匆忙，草草收场。

探究1：导体的电流与电压的关系？

A

V

设计你的实验方案，实验方案中要包括需要的实验器材，电路图，实验步骤。选派几个小组代表上台发言

请学生交流实验方案

设疑：怎样改变电路中的电压？

答：改变电池的个数，或串联一个滑动变阻器。

适当分析，让学生对自己的电路图进行修正

教师与学生共同设计出实验方案，教师再强调一下实验方案

教师：你认为在实验中还应注意哪些问题？

为了使实验顺利进行，规范一下实验操作

电路连接时应该注意的问题（运用多媒体，或者让学生自己说）

l         连接时开关应处于______状态.。

l         闭合开关前滑动变阻器滑片处于阻值______位置。

l         测量数据至少三组才能得出结论（为了使实验结论具有客观性，普遍性，科学性）

l         实验时间不宜过长，这样有可能会造成电阻发热，给测量带来误差。

为了能更清楚的得出电流与电压的关系，我们可以让电压成整数倍的增加。

l         注意认清电压表和电流表正负接线柱和量程。等等

探究2：导体的电流与电阻有什么关系？

设疑：怎样控制电压不变？具体由学生来说。

让学生仿照上面的程序，用最简单方式来做。

教师巡视检查指导

进行实验收集证据一、（电流跟电压的关系）

1、按电路图接好实物

2、保持电阻 R=5Ω 不变，调节滑动变阻器使电阻两端的电压分别为 1V、2V、3V，读出此时相应的电流值

3、把数据填入表格中（可以叫实验完成得又早又好的同学上台输入数据）

教师巡视检查指导

在这一过程中，要注重交流、评价的互动空间，给学生提供展示的机会”

6、分析论证要细微，实验结论要可靠

实验分析是整个探究活动的不可缺少的环节。深入细致的分析有时会得到更多的结论，也是对实验的补充。

实验结论可以看成是探究实验的成果之一，如何给探究成果下一准确结论也是值得推敲。学生往往对实验结论有所明白但能表达出一个准确的科学结论往往还缺乏这个能力。必要时就需要师生共同合作给实验下科学结论，达到准确。数据处理时，可引导学生仔细思考测量数据：分析电压是怎样发生变化，从而影响到电流的怎样变化；学生测出结果如下：当电阻一定时电压增大电流也跟着增大；电压减小电流也跟着减小。事实是那样，但还不够深入，同时还应考虑到实验会有误差，可能数据不很一致。我们可以多测几组数据，对表中数据进行分析，并可以借助于图表，借助于数学工具，使实验结论更科学，更合理。为了使实验结论更加可靠，具有普遍性，我们可以更换定值电阻，重复上述实验。运用图表，还发现什么？

结论：保持电阻不变时，导体的电流与导体的电压成正比。（板书）

电阻的伏—安特性图线（即U—I图）是过原点的一条直线

可能还会得出这样的结论：电流等于电压除以电阻，教师可对数据适当分析一下

分析误差的原因：1电阻发热  2测量次数少 3电表的读数有误差

对于得出电流与电阻的关系，比探究电流与电压关系要难些，有了上面的方法，教师可以适当点拨。

我们通过实验探究出了电流电压电阻三个物理量之间的关系即电流与电压成正比，与电阻成反比，我们还发现这三个物理量之间还存在着一定的数量关系，即电流等于电压除以电阻，I= U/R实际上19世纪初，欧姆就经过反复实验得出了这个规律，尽管当时条件很差，更没有精确测量它们的仪器。为了纪念他，我们把这个规律称为是欧姆定律。

师生共同归纳：导体中的电流与导体的电压成正比，与导体的电阻成反比。这就是著名的欧姆定律。（板书）

公式I= U/R  （板书）

    1A= 1U/1Ω（板书）

介绍欧姆的事迹：我们一起来认识一下欧姆。

讲解例1”

通过细致分析把平时模糊记忆的知识，清晰地呈现在学生面前。拓宽知识视野，培养学生的探究能力。

7、评估交流要全面，要为后续探究服务

评估交流

1说出你在本节课的收获，并把它与大家分享。

2、对本节课的知识你还有哪些新的问题和疑问？

巩固与升华

电压

电阻

电流

6V

5 Ω

1.2A

10 Ω

0.6A

15 Ω

0.3A

1、某同学在做研究电流跟电压、电阻关系的实验时，得到下表两组数据

电阻

电压

电流

10 Ω

2V

0.2A

4V

0.4A

6V

0.6A

结论1                                                    

结论2                                                         

综合以上结论,可得                                                         

2.试根据欧姆定律，完成下列表格。

次序

电压U/V

电流I/A

电阻R/Ω

（1）

2

0.5

（2）

10

2

（3）

3

5

3、小电灯上标注着“3.8V　0.3A”字样，它的含义是什么呢？

课后思考:

串联接入电路的滑动变阻器的电阻值是多大时，才能得到调光灯需要的电流值呢？

当然在探究过程也应注意这样几个问题

1、培养学生的科学探究能力应循序渐进：科学探究的内容应由简单到复杂；科学探究的程序应由只包括部分要素的不完整探究逐步过渡到包括所有要素的完整探究；教师在学生科学探究过程中的指导作用应逐步减弱。

2、探究问题要有探究价值

 “不是什么事情，什么问题，都需要探究的”只有那些真正有探究价值的问题，对于学生而言具有一定的思维空间的问题，才是值得探究的问题。因此，要把探究性学习和接受性学习有机结合起来，切忌“一刀切”，今天开展如何培养学生的科学探究能力，结果把什么东西都搞成探究，而不顾学生的实际能力，忽略“三基”的学习，把学生的学习兴趣扼杀在摇篮中。欧姆定律是电学基础，经历这次探究，可以让学生体会到电流电压电阻之间是有联系的，具体的关系可以用欧姆定律来表达。经历这次探究后，为以后探究测量定值电阻的电阻，测量小灯泡的电阻奠定了基础。

3、对探究过的行为要加以反思

处在探索试验阶段，难免会出现这样那样的问题。因此，教学反思尤为重要。反思实际上是一种研究活动，是对过去行为再认识的过程。教学反思，是教师实施教学和研究的基本手段，在教学反思中教师将自己的教学活动和课堂情境作为研究对象，对教学行为和教学过程进行有意识的分析与总结，认识和找到自身教学的不足，适时积累经验，以不断提高教学的质量。我们应该不断审视已有的教学实践，期盼在审视、反思的过程中寻求更为合理的答案，以便指导今后的实践。2007年12月6日,我作为支教老师,面对铜山县物理老师,开了一堂公开课,题目为"欧姆定律".这堂课获得了听课教师的一致好评,自我感觉每经历一次这样的活动,就感觉有所收获,教学教研的水平也有所提高.但这堂课上下来,自我感觉并不是十全十美的，还是有些不足的地方.以后再上这堂课还需要逐步完善.如:1、应在巩固前面所学知识的基础上，来探究欧姆定律，在上这堂课前要让学生熟练掌握串并联连接，能够很熟练的运用控制变量法来研究一个物理量与多个物理量的关系．２、在讲实验注意事项时不需要学生在那里想象，可以让学生翻开学案，看注意事项并回答就行了。3、如果学生基础很好，可以将两个实验分析透彻以后一起做，如果学生基础不是很好，可以将两个实验分开做。

4、合理分配两个实验的时间．研究电流与电压的关系,学生比较容易理解和掌握,所以可以适当把前面的时间压缩一下，而研究电流与电阻关系是个难点，学生不好理解，老师可以适当点拨．总之，这堂课可以让学生体验一个完整的探究过程，提高学生依据实验事实，分析、探索、归纳问题的能力．给学生讲有关欧姆的故事，使学生热爱科学，追求科学，从而达到寓教育于教学之中的目的．

总之，探究活动可以有多种形式和不同的水平层次。活动中包含的探究要素可多可少，教师指导的程度可强可弱，活动的场所可在课内也可在课外，探究的问题可来自教材也可源于生活实际。只有学生通过亲身经历和体验科学探究活动，激发学生学习的兴趣，增进对科学的情感，理解科学的本质，学习科学探究的方法，才能形成科学探究的能力。作为教师，我们要全面落实新课程理念，每经历一次探究，都要认真总结，让探究成为一种内化的能力。