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科学探究也宜“顺其自然”

查字典物理网 2012-12-29

在新一轮课程改革中,一种新的教学方式,同时也是学习方式──“科学探究”被赋予了非同寻常的重要意义。《物理课程标准》(实验稿)明确指出:物理课程应改变过分强调知识传承的倾向,让学生经历科学探究过程,学习科学研究方法,培养学生的探索精神、实践能力和创新意识。

在这一理念的指引下,我们的课堂正在发生着质的变化,对科学探究的认识与理解正在我们的课堂中逐步得到体现,这种变化正昭示了科学探究的生命力。然而,在不少课堂中,由于教师急于培养学生科学探究的能力,因此不管什么教学内容都往探究的模式上套,过于强调学生的自主性、探究过程的完整性和探究要素的齐备性,使得原本应该充满活力的探究式教学变得有些生硬,这一点应该引起我们的思考。科学探究也应从教材和学生的实际出发,顺其自然地展开,这是课堂探究活动取得实效的有力保证。下面本文着重从科学探究的三个主要环节谈一谈自己的一点体会。

一、探究内容的选择要顺“价值”之然

虽然探究式教学是我们提倡的主要教学方式,面对众多的物理概念、规律,是否每一个内容都要学生进行探究?这显然是不必要的。那么,哪些内容该让学生探究、适合学生探究?主要根据“什么样的内容更值得重新发现、探究”,其中重要一条是考察内容中的含金量──具有方法和方法论意义的大小。只有那些具有重要方法和方法论意义的内容才值得去重新发现、探究。一般而言,任何一种客观事物及规律,都具有方法的意义,但意义的大小不同。事物性内容与原理性内容相比较,后者的方法价值更大,如牛顿第一定律、用累积法测铜丝直径、研究平面镜成像、研究密度是物质的一种属性、影响液体蒸发快慢的因素、研究决定导体电阻大小的因素等等,都具有较高的方法和方法论上的意义,值得让学生去探究。其次是对一些主干性、基础性的内容,如串、并联电路的电流、电压规律、液体内部的压强、欧姆定律等也值得考虑。再有是一些能有效地激发学生对自然科学好奇心的问题,如光的传播、声音的发生、浮力、电磁感应现象等,也应加以考虑。

二、探究要素的选择要顺“问题”之然

科学探究的基本过程是:①提出问题;②作出假设;③制定计划;④使用工具和搜集证据;⑤处理数据和解释问题;⑥表达与交流等。一堂课仅40分钟,要涉及所有探究要素是很难的,特别是在开始实施阶段,让学生自主完成完整的六个探究要素更是不现实的。如何确定课堂探究活动要素的组合,主要应根据探究的是什么问题、在这一问题中各要素体现的价值(必要性)、难易程度以及时间来决定。学生对科学探究的学习也要有一个过程,应遵循循序渐进的原则,先着重培养学生的一种探究意识,让学生学会观察,能发现问题、提出问题,进行大胆猜想,尝试解决问题(提出解决问题的设想),在教师的帮助、引导、示范下感受科学探究的过程。然后逐渐向更规范、更完整的科学探究层次发展,所探究的问题也宜由浅入深,由简单到复杂。

比如,在“光的折射”教学中,老师通过演示实验,引导学生总结出:折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线、入射光线分居在法线两侧。老师问:“光发生反射时反射角等于入射角,光发生折射时,折射角与入射还相等吗?如果不相等,那么哪个角更大?请各小组做出猜测,并用实验验证。”各小组选择器材,进行实验探究,老师汇总各小组的实验结果,引导学生归纳结论,各小组根据正确的结论修正自己的假设。在这堂课中,总结和提问需在老师的指导下完成,学生所经历的科学探究过程主要是③④⑤⑥。

三、 猜想与假设应顺“学生”之然

一次公开课中观摩到的一段教学实录:

师:液体蒸发的快慢与哪些因素有关?

生甲:可能与液体表面空气流动的快慢有关。

生乙:可能还与空气的湿度有关。

生丙:还可能与液体的温度有关。

师:还与其它因素有关吗?

(学生一时之间都想不到。)

师:同学想不到是吧。那我们来看两段录像。(启发)

多媒体演示:1.理发师用电吹风帮一个顾客吹头发;2.一个人用拖把将地上的积水拖开。

在多媒体的帮助及教师的引导下,学生终于说出:还可能与液体的表面积有关。

师:同学们的猜想都很好。因为时间关系,我们今天选其中的几个因素来研究。

……

以上的探究过程可以说在很多探究课中都可以见到。实事求是地讲,课备得很充分,教师能够预见到学生在猜想环节中可能出现的问题,并且预设了“破解之法”,这样的课确实有其示范意义,值得学习。

但疑问还是有的。当学生猜想的因素不全时,我们一定要去“启发”学生想到所有正确的因素,然后才可以实施探究吗?科学家在真实的探究过程中,怎么可能将所有的正确因素一下子都想到,然后再用实验去研究呢?真正影响事物的因素一般是在不同的阶段被发现的。虽说学生的探究并不是真正的探究,只不过是一个“模仿”的过程,但就算是模仿,也应该顺“学生”之然,从学生的真实想法出发,在一个相对自然的环境中去完成!

四、教师指导应顺“需要”之然

我们是否应该完全放手让学生“自主探究”,在自由的天空下任意飞翔,最后完成学习任务呢?这种想法未免太理想化了。物理学上的许多发现,大多是科学家经过长时间的观察、思考和实验,有的甚至几十年的艰苦努力才得以解决,期望我们的学生在短短的45分钟(当然有些探究可以课内外结合)、在完全自由的状态下解决问题,这显然是不现实的。因此,我们提倡开展自主探究,不是不需要教师,事实上学生更需教师的引导和帮助。对于探究中的难点,教师可以根据学生实际重新组织学习材料,将“大问题”分解成若干个“小问题”,引导学生将探究逐渐深入,学生在探究过程中常常会遇到似乎难以逾越的障碍,教师需要为学生搭建“脚手架”──进行适当的点拔,知识铺垫,提供相关资料等,让学生利用“脚手架”翻越“障碍”,继续进行探究。

比如,在《通电螺线管的磁场》教学中,教师将“研究通电螺线管的磁场”的大问题分解成若干个“小问题”,引导学生将探究逐渐深入。教师先让学生自制通电螺线管,探究其磁性的有无,根据各小组螺线管所吸的大头针不同,教师问:如何使通电螺线管所吸的大头针更多些?引导学生们进一步去探究影响通电螺线管磁性强弱的因素,学生们发现用滑动变阻器增大电流可以增强其磁性;增加电的节数也可以增加磁性;甲同学发现长导线绕出的螺线管磁性更强;乙同学发现用长度相同的导线绕制的螺线管,细的螺线管磁性更强等,老师引导学生分析,发现影响通电螺线管磁性强弱不是连入的长度,而是绕制的匝数,在实验探究过程中,学生还发现:(1)吸在通电螺线管的同一端的大头针下端总是分开的,说明大头针下端的极性是相同的;(2)用通电螺线管吸大头针时总是两头吸得多,中间吸不起来,根据学生们的发现,教师适时引导,又引出新的探究问题;通电螺线管有无磁极?若有磁极,磁极由什么决定?学生又开始更进一步的探究……

综上所述,笔者认为:一堂真正的科学探究课,应该努力去追求其中的真实性和自然性。顺“教学规律”之然,才可能将新课程的理念落到实处,收到实效,从而焕发其强大的生命力。

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