康金靜

【摘要】現(xiàn)階段，在高中物理教學(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)。那么在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)該如何創(chuàng)設(shè)情境并培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力呢？本文試做探析。

【關(guān)鍵詞】高中物理 科學(xué)探究 教學(xué) 培養(yǎng)

一、使實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為培養(yǎng)學(xué)生科學(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(gè)模塊均安排了一些典型的物理實(shí)驗(yàn)，對(duì)其所要解決的問(wèn)題進(jìn)行了精彩的驗(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(guò)程實(shí)質(zhì)就是科學(xué)探究的過(guò)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。然而，過(guò)去教師在教學(xué)過(guò)程中，往往是應(yīng)用經(jīng)過(guò)幾次消化了的材料來(lái)講授，或者經(jīng)過(guò)抽象的理論分析加以表述，把已有的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)歸納，形成簡(jiǎn)明扼要的理論體系。

比如研究變壓器的輸出電壓與哪些因素有關(guān)的問(wèn)題時(shí)，教材即是以變壓器的結(jié)構(gòu)與原理為切入點(diǎn)，簡(jiǎn)明扼要從理論上推導(dǎo)出了的結(jié)論。這樣的結(jié)論當(dāng)然是必要的，但是這樣的教學(xué)方式，往往會(huì)造成學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的產(chǎn)生和發(fā)展的誤解，以為什么結(jié)論都可用數(shù)學(xué)方式推導(dǎo)出來(lái)，失去了對(duì)觀察實(shí)驗(yàn)的興趣，使學(xué)生們不了解科學(xué)結(jié)論到底來(lái)自何方。為了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力，我們可以以實(shí)驗(yàn)為載體，把輸出電壓與哪些因素有關(guān)的問(wèn)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(wèn)題：由教師直接提問(wèn)變壓器的輸出電壓與哪些因素有關(guān)？（2）猜想與假說(shuō)：由學(xué)生思考并互相補(bǔ)充得出輸出電壓可能會(huì)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(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的計(jì)劃，思考需要測(cè)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(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，并各選擇一個(gè)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)并作出解釋： 與鐵芯、頻率無(wú)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(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的學(xué)習(xí)效果比教師做演示實(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(duì)客觀事物的規(guī)律性認(rèn)識(shí)。

二、注重物理學(xué)史教學(xué)，使之成為培養(yǎng)科學(xué)探究能力的有力示范

物理學(xué)史是人類在物理領(lǐng)域認(rèn)識(shí)自然、改造自然、獲得知識(shí)的歷史記錄。無(wú)數(shù)的科學(xué)家為物理學(xué)大廈的構(gòu)筑付出了艱辛的勞動(dòng)，才結(jié)出了今天造福萬(wàn)民的智慧之果。人們?cè)诨仡櫸锢韺W(xué)史時(shí)總會(huì)感慨萬(wàn)千，而在以往的物理教學(xué)過(guò)程中，我們通常更關(guān)注物理學(xué)科知識(shí)對(duì)于學(xué)生科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神的教育，而忽視了物理學(xué)史在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的示范作用。

物理學(xué)的每一步發(fā)展，都離不開(kāi)科學(xué)探究；物理學(xué)的科學(xué)觀和研究方法的演化、變革與發(fā)展就是一個(gè)探究的過(guò)程。在這過(guò)程中，存在著許多有價(jià)值的歷史爭(zhēng)論，盡管在物理教材的知識(shí)體系中并未留下太多痕跡，但是如果我們?cè)谖锢斫虒W(xué)中能適度地涉及這些內(nèi)容，無(wú)疑會(huì)讓學(xué)生隨著歷史的爭(zhēng)論而深入當(dāng)初科學(xué)探究的每一環(huán)節(jié)中去。

比如牛頓發(fā)表的《關(guān)于光和色的新理論》一文，認(rèn)為光具有微粒的性質(zhì)，在當(dāng)時(shí)就引起了物理學(xué)界極大的爭(zhēng)論，胡克就曾質(zhì)問(wèn)牛頓為什么光束相交時(shí)不發(fā)生碰撞（即“光為什么不為光自身所散射”）。從“光的微粒說(shuō)”到“光的波動(dòng)說(shuō)”，再到“光的波粒二象性學(xué)說(shuō)”的提出，其中所包含的對(duì)于科學(xué)的每一次質(zhì)疑與推敲，都會(huì)給學(xué)生以極大的智慧啟迪?？茖W(xué)家的思路是怎么產(chǎn)生的，他是如何思考的，他用了哪些方法質(zhì)疑，從哪些角度質(zhì)疑，而最終這些疑問(wèn)又是怎樣在實(shí)驗(yàn)和理論研究中得以深入并最終獲得結(jié)論的，而這些結(jié)論還有哪些疑問(wèn)等等。

所以，物理學(xué)史本身作為科學(xué)探究的歷史，也應(yīng)當(dāng)讓其更加突出探究歷程，為學(xué)生進(jìn)行自己探究開(kāi)闊思路，加深對(duì)科學(xué)探究過(guò)程的理解并發(fā)展科學(xué)探究能力，使教育功能更加完善地得以發(fā)揮。

三、注重方法的傳授，為培養(yǎng)科學(xué)探究能力做好鋪墊

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?cè)趯W(xué)習(xí)或研究物理問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出假說(shuō)、搜集事實(shí)、作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(guò)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(guò)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(shí)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)方法六種。教師如果能以物理學(xué)方法為線索組織教學(xué)過(guò)程，實(shí)施知識(shí)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(guò)程更符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)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(kù)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(gè)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(huì)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(méi)有主次之分等等。當(dāng)還剩下“電荷量”和“距離”兩個(gè)因素時(shí)，再讓學(xué)生考慮兩個(gè)因素對(duì)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(guò)程使學(xué)生體會(huì)與學(xué)習(xí)物理學(xué)方法，達(dá)到理想的教學(xué)效果。

四、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(guò)程的本質(zhì)屬性的思維形式；物理規(guī)律是物理現(xiàn)象、過(guò)程在一定條件下發(fā)生、發(fā)展和變化的必然趨勢(shì)及其本質(zhì)聯(lián)系的反映。形成概念和掌握規(guī)律就是對(duì)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(wèn)題的本質(zhì)抽象出來(lái)。

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(shí)，要學(xué)會(huì)質(zhì)疑，學(xué)會(huì)盡可能經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶骄吭俳?gòu)自己可以接受的知識(shí)體系。例如在講解牛頓第一定律時(shí)，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(dòng)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(dòng)需要靠外力來(lái)維持。牛頓和亞里士多德都是千古流芳的人物，但在此問(wèn)題上卻有著截然不同的觀點(diǎn)，孰是孰非，爭(zhēng)論也許并不能夠令人信服，只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能得出肯定的回答。在此基礎(chǔ)上，再來(lái)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(shí)到亞里士多德的觀點(diǎn)的錯(cuò)誤性。

為了豐富科學(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(duì)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(duì)于科學(xué)探究能力的滲透式培養(yǎng)。