新课程高中物理探究式教学案例浅谈2

新课程高中物理探究式教学案例浅谈

晋江平山中学    李世平

文章摘要：探究式教学是以探究为基本特征的一种教学活动形式,符合教学改革的精神和实际,能使班级教学焕发出生机勃勃的活力。在物理课程中指导学生进行科学探究，是让学生像科学工作者进行科学研究一样，通过自主的探究活动，学习物理概念和物理规律，在探究和获取知识的同时，体会科学家研究科学时的探究过程，培养学生的科学探究能力、科学态度和科学精神，达到对学生情感、态度.价值观的最终培养。

关键词：探究式教学 学习兴趣 物理学史 探究能力

不仅在中国，就是在国际改革浪潮中，“探究”也是出现频率最高的几个关键词之一。 “科学探究”在美国《国家科学教育标准》中有这样的界定：“科学探究指的是科学家们用来研究自然界并根据研究所获事实证据做出解释的各种方式。科学探究也指的是学生构建知识、形成科学观念、领悟科学研究方法的各种活动。”本文主要在物理教学中如何开展探究式教学谈谈个人意见和做法。

    一、创设情景、激发兴趣

美国心理学家布鲁纳说：“学习的最好动机，乃是对所学教材本身的兴趣”；这就是说，浓厚的学习兴趣可激起强大的学习动力，使学生自强不息，奋发向上。“兴趣是最好的教师”，著名教育学家皮亚杰则说“儿童不是被动地接受知识，也不是被动的接受环境刺激，而是具有主动性的人，他的活动受兴趣的支配。”所以我们在课上应该触及学生的心灵，应像磁铁一样把学生牢牢吸住。

教师要充分利用学生对物理现象的好奇心、神秘感，激发学生的学习兴趣和探究动机，充分调动学生主动学习的积极性、参与性和实践性。比如给出单摆的周期公式之前，首先创造情景让学生猜猜单摆的周期与哪些因素有关？激发学生对未知事物的一种好奇心，学生可能猜出与摆球的质量有关、与摆长有关、与摆球放的振幅有关等。老师这时让学生自己去设计实验来验证。例如在讲光的色散时，提出雨后天空中的彩虹为什么是五颜六色的？在讲人造卫星时，提出人造卫星受到地球的万有引力，为什么不落回地面，却在空中运行？在讲远距离输电时，变电站为什么用高压送电？讲电磁波时，提出为什么遥控器可以遥控电器、用手机可以打电话、收音机可以听广播？通过这些问题能引起学生的兴趣，制造悬念，诱发学生去探究相应的物理规律。

    二、让学生在实验中开展探究

在物理学中，许多自然事物的本质属性要通过实验才能揭示。对于实验的宏观现象，对于实验中数据的变化，要善于分析，要透过现象看到本质；通过数据的变化来抽象出概念或规则，所以探究实验的过程，往往就是获得知识的过程。例如在欧姆定律教学中开展探究式学习，在掌握电流强度、电压和电阻三个物理概念基础上，根据实际引导学生利用控制变量法，改变电流的大小，分别研究电流与电压；电流与电阻的关系，从实验数据得出欧姆定律，并在应用中加以巩固和深化，没有实验来学习也是很抽象的，若通过仪器的数据变化来分析，就容易理解了。

在探究“电磁铁磁性的强弱与什么因素有关”的问题时，老师问学生：如果改变通过电磁铁的电流或者改变电磁铁的匝数，它的磁性强弱会改变吗？

学生相互讨论：假设通过电磁铁的电流由0.1A增加到0.2A，电磁铁的磁性会怎样？是否可以这样推测：导线中的0.2A电流是两股0.1A电流汇合而成的，每股电流都产生一个磁场，两个相同磁场合在一起，电磁铁的磁性增强了。

如果电磁铁的电流不变，线圈由200匝增加到400匝，它的磁性又会怎样？是否可以这样推测：400匝线圈是由两组200匝线圈组合而成的，每组线圈都产生一个磁场，两个相同磁场合在一起，电磁铁的磁性增强了。

通过以上推测可以想到：电磁铁的线圈匝数越多，通过的电流越大，电磁铁的磁性将越强。这就是对“电磁铁磁性强弱与什么因素有关”进行探究的可能实验结果进行的推测和假设。和猜想一样，推测和假设的根据是探究者自己的经验、知识以及所探究问题的科学事实。

在教学中多设计探索性实验来培养学生科学探究是一种有效的途径。因为学生在探究性实验中亲身经历了知识的形成过程，并成为知识的再发现者。对于课本上的许多演示实验和学生实验都可改为探索性实验。例如：在楞次定律教学时，先用实验展示情景：导线在蹄形磁铁中切割磁感线闭合回路中有电流，电流的方向可用右手定则确定。然后提出问题，当闭合圆形线圈静止在磁感应强度逐渐增大的磁场中时，方向如何判断？由于感应电流的产生是由磁通量的变化引起的，所以可以引导学生猜想感应电流的方向与磁通量变化有关，于是引导学生用实验去验证自己的猜想。首先让学生设计一个这样的实验：在实验之前，先用一节旧电池检查电流的方向与灵敏电流计指针偏转方向关系，然后，用灵敏电流计与副线圈相连，将条形磁铁在线圈中插入和抽出，观察这两个过程中感应电流的方向与原磁场的方向及磁通量变化的关系。根据实验结论，引导学生总结：当磁通量增加时，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，当磁通量减少时，感应电流磁场方向与原磁场方向相同，从而得出楞次定律。通过这样引导学生探究，就会使学生在获取基础知识的过程中又学会了科学思维的方式，掌握了探究性学习的方法。

三、利用物理学史，培养学生的情感态度与价值观

在物理教学过程中，要结合物理学史对学生进行教育，培养学生的情感态度与价值观。在物理学史上，有许多物理学家以常人难以想象的毅力、信心和意志，与困难作斗争，与传统的过时的观念作斗争，与科学界内部和外部的阻力甚至迫害作斗争，爱国奉献、追求真理、敢于创新、严谨细致、唯物唯实。他们的业绩长存史册，他们的精神彪炳千秋。例如，哥白尼经过三十多年认真仔细的天文观察，写出天体运行论，纠正了地心说的错误，引起了自然科学史上的一次革命。美国的富兰克林做风筝试验而被雷电击晕，待他醒来时，还风趣地说：“好家伙，我本想电死一只火鸡，结果差点电死一个傻瓜!”这些为科学试验而不屈不挠的高尚品质和不畏艰险，奋不顾身而又非常风趣、乐观的精神，是物理学史教学中让年轻的学子们永远铭记的。又如法拉第为实现“磁向电的转化”而艰苦探索十余年；焦耳为测定热功当量进行了四百多次实验，历尽二十多年；卡文迪许将自己一身献给科学事业，埋头实验室工作长达五十年之久等。在讲卢瑟福发现质子的核反应方程时，为了确定该核反应过程是α粒子从氮核直接打出质子，还是α粒子打进氮核后形成的复核发生衰变时放出的，布拉凯特从拍摄了两万多张云室照片中，终于从四十多万条α粒子径迹照片中发现了有八条产生分叉，从而证实质子是α粒子打进氮核后形成新的复核放出的，教育学生在探究过程中要有认真、细心、严谨的科学品质。这些事例可以激发学生向这些科学家们学习，增强他们学习的内在动机，为科学的发展和人类社会的进步作出贡献。

四、渗透科学方法，培养探究能力

在探究性教学过程中，不仅要求学生掌握探究的方法，更为重要的是培养学生的探究能力，主要是综合分析问题的能力、创新能力、实践能力的培养。

1、综合分析问题的能力培养

在探究性教学过程中，要使学生通过探究获得知识，关键是学生要在用实验验证假设的基础上，将假设上升到理论，归纳出规律性的结论，这就需要一定的综合分析能力。在新课程高中物理必修(1)滑动摩擦力的教学中，面对“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的问题，学生根据生活中的经验和已有的知识，猜想问题的可能成因：可能与物体的重力有关；可能与接触面的粗糙程度有关；可能与接触面的大小有关；可能与接触面间的压力有关；可能与物体的运动速度有关；可能与物体的运动方式有关等等。学生的猜想和假设既为进一步的实验探究提供了方向，又在猜想和假设的过程中得到了科学方法的训练。教师提供一些实验器材供学生选择，分组安排学生探究摩擦力与压力、接触面材料、接触面粗糙程度等的关系，尝试运用物理原理和研究方法来解决、认识科学规律，使其乐于探究自然界的奥秘，体验探索自然规律的艰辛与喜悦。最后，通过学生的一一探索，生生间的相互交流，师生的归纳总结，不难得出滑动摩擦力的大小与相互间的正压力成正比，还与接触面的粗糙程度、材料有关这一结论。

2、创新能力的培养

在探究性教学过程中，要注意引导学生将通过探究学到的知识和方法进行迁移，指导学生开展科技创新活动，进行科学探究，培养学生的创新能力。在解决问题，特别是解决实际问题的过程中，学生的创新能力将得到进一步地训练和发展。当然，这类题目绝对不是靠简单的死记硬背书本知识和套用物理公式就能解决的，而是需要从创新的角度，运用创造性思维来解决。如这样一道题：一同学要把悬挂在天花板上的两根细绳系在起，但这两根细绳相距很远，他无法同时把它们抓住；房间里只有一把椅子和一把钳子。此同学尝试用椅子来解决问题，但未能成功，那么该怎么办呢?能否运用学过的物理知识来解决此问题呢?钳子可以起什么作用?……学生经过思考，也许会想到利用单摆的知识：把钳子系在一根绳子的下端，使其摆动，然后抓住另一根绳子站到二者的中间，待第一根绳子摆过来时把它抓住，这样就可以把二者系在一块了。这类问题，既巩固了所学的知识，又培养了学生的创新能力。

爱因斯坦说过：“当一个毕业生离开学校时，如果把学到的知识忘光了，那么这时他所剩下的才是学校教师在他们身上进行教育的真正成果。”这句话充分反映创新思维能力的重要性，不要仅仅教给学生“是这样”，更重要的是要让学生弄清“为什么是这样”。“教是为了不教”，牢记这句话，只有这样，我们的教师才算是成功的教师，我们的教育才算是成功的教育。

3、实践能力的培养

“探究式教学”重在知识技能的应用，而不在于掌握知识的多少。学以致用是物理学基本特征，注重知识技能的应用为物理探究提供广阔的空间。首先要让学生理解知识的实用价值，让学生清楚学知识的目的，主要是用知识解决实际问题。为什么电视机的屏幕能够显现各种颜色？为什么滚烫的开水和凉凉的冰棍都能冒出“白气”来？为什么听声音我们就能知道是谁在说话？……教师应鼓励学生利用课余时间到工厂、建筑工地、码头等地去观察，看看哪些地方用到了所学物理知识。例如：学生学习了能量守恒定律、能源的开发和利用、磁场、电磁感应等知识，可组织学生到水力发电厂去参观，让学生将书本知识与生产实际相结合，加深学生对知识实用价值的理解，其次，要运用学生所学知识，培养学生实际动手能力。例如：学生学习了电路知识，可以让学生去了解电饭锅、电风扇、洗衣机的工作原理，并指导学生如何检查电路故障，进行简单的装修，提高学生的实际动手能力。最后要组织学生进行社会调查，指导学生写调查报告，让学生通过调查发现问题、研究问题、解决问题，最终达到培养学生实践能力的目的。

在知识飞速更新发展的时代，要求我们教育战线的教师不仅要传授知识给学生，更重要的是要教会他们学习的方法，培养他们自主去探究知识的能力。只有具备了这种能力，才能适应二十一世纪知识经济发展的要求。著名美籍华人杨振宁在南大的一次报告中曾讲到中国青年有良好的理论基础，但需要加强创新意识。开展多样化的探究式教学，无疑会给我们的教育带来盎然生机。

参考文献 

1．《普通高中物理课程标准》

2．西南大学科学教育研究中心  廖伯琴  《探究式教学非 “阿拉丁神灯”》

3．人民教育出版社课程研究室  任长松    《探究式学习18条原则》

4．北京市海淀区教师进修学校   刘丹杰   《有效进行探究式教学策略》

5．石光中学   李芝华   《探究式教学方式的实践体会》