陸球

在初高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)的課程總目標(biāo)中，都把“科學(xué)探究”作為新課程理念的一個(gè)重要載體.初中階段要讓學(xué)生“經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，具有初步的科學(xué)探究能力，樂(lè)于參加與科學(xué)技術(shù)有關(guān)的活動(dòng)，有運(yùn)用研究方法的意識(shí)”；高中階段要讓學(xué)生“學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，能運(yùn)用物理知識(shí)和科學(xué)探究方法解決一些問(wèn)題”.這一課程目標(biāo)要求廣大教師在日常教學(xué)活動(dòng)中要將科學(xué)探究的要素靈活滲透在教材和教學(xué)課程內(nèi)的各個(gè)方面.在這種探究性教學(xué)活動(dòng)中，讓學(xué)生以類似于科學(xué)研究的方式學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí)與技能、獲得科學(xué)方法、感受科學(xué)思想，體驗(yàn)科學(xué)樂(lè)趣.

1 目前物理探究性教學(xué)活動(dòng)中存在的問(wèn)題

由于種種原因，目前物理課堂探究性活動(dòng)的落實(shí)程度和實(shí)施效果都存在不少問(wèn)題.具體來(lái)說(shuō)體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

（1）廣大教師在多年應(yīng)試壓力的影響下，新課程理念意識(shí)淡薄，在教學(xué)過(guò)程中往往將“探究”簡(jiǎn)化為“告知”.如此“重結(jié)果輕過(guò)程”的安排，只為留出盡可能多的時(shí)間，讓在學(xué)生對(duì)知識(shí)規(guī)律一知半解的情況下進(jìn)行大量的習(xí)題訓(xùn)練.

（2）規(guī)律結(jié)論的呈現(xiàn)需要大量實(shí)驗(yàn)素材來(lái)支撐，加上學(xué)生探究能力薄弱的制約，往往一次完整的探究活動(dòng)難以在短時(shí)間內(nèi)有效的完成.在課時(shí)有限的情況下，廣大教師大都只能減少探究性教學(xué)活動(dòng)的安排數(shù)量.

（3）在一些實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，為了讓學(xué)生不犯錯(cuò)誤，順利地得到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師往往會(huì)過(guò)于詳細(xì)地講解實(shí)驗(yàn)的原理、步驟和注意事項(xiàng)，將充滿發(fā)現(xiàn)樂(lè)趣的“探究”變成按部就班的“驗(yàn)證”，乃至索然無(wú)味的“走過(guò)場(chǎng)”.

（4）學(xué)生探究活動(dòng)的模式普遍會(huì)采用分組討論或分組實(shí)驗(yàn)，但是組內(nèi)的分工往往只是為了便于完成任務(wù)，且難以保證全員參與；組與組之間更只是零互動(dòng)的彼此重復(fù)，且缺乏競(jìng)爭(zhēng)激勵(lì)機(jī)制.

以上的問(wèn)題，不同程度地制約了學(xué)生好奇心與求知欲的發(fā)展，弱化了學(xué)生良好思維習(xí)慣和科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，違背了新課程理念.針對(duì)這種情況，筆者在日常教學(xué)教研和聽課學(xué)習(xí)過(guò)程中，摸索總結(jié)了一種開展物理探究性教學(xué)活動(dòng)的巧妙方法，現(xiàn)通過(guò)三個(gè)實(shí)際案例來(lái)闡述.

2 一種開展物理探究性教學(xué)活動(dòng)巧妙方法的案例介紹

2.1 教學(xué)案例1

（1）探究?jī)?nèi)容

同一個(gè)力在沒(méi)有條件限制的情況下，可以分解為無(wú)數(shù)對(duì)大小，方向不同的分力；而若確定了兩個(gè)分力的方向，力的分解也就成了唯一解.

（2）探究過(guò)程

①給每位學(xué)生分發(fā)一張透明投影片，一半學(xué)生（第一組）投影片上只有一個(gè)力F（如圖1所示），而另一半學(xué)生（第二組）投影片上除了有力F，還用虛線規(guī)定了兩個(gè)分力的方向（如圖2所示）.

②每位學(xué)生各自利用力的平行四邊形定則將力F分解.

③在第一組中選取若干位學(xué)生的分解結(jié)果，將各張投影片疊在一起（注意將力F所對(duì)應(yīng)的對(duì)角線重合），然后放上投影儀，呈現(xiàn)結(jié)果如圖1所示.引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：同一個(gè)力在沒(méi)有條件限制的情況下可以分解為無(wú)數(shù)對(duì)大小，方向不同的分力.

（4）在第二組中也選取若干位學(xué)生的投影片，用相同的方法[HJ1.45mm]放在投影儀上，呈現(xiàn)結(jié)果如圖2所示.引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：若確定了兩個(gè)分力的方向，力的分解也就成了唯一解.

（3）效果分析

在這個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)中，每位學(xué)生分到的任務(wù)都是完成一次力的分解，復(fù)習(xí)前知，且有很高的可完成度.在將個(gè)人貌似毫無(wú)關(guān)聯(lián)的分解結(jié)果重疊展示時(shí)，規(guī)律自然呈現(xiàn)，讓學(xué)生完成了一次不一樣的合作，加深了對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，同時(shí)人人都能體驗(yàn)到參與探究過(guò)程的樂(lè)趣.

2.2 教學(xué)案例2

（1）探究?jī)?nèi)容：探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系

（2）探究過(guò)程：

①各組學(xué)生在自己?jiǎn)螖[細(xì)線上的任意位置打個(gè)結(jié)作為標(biāo)記點(diǎn)（記為O點(diǎn)），以O(shè)點(diǎn)為懸點(diǎn)開展實(shí)驗(yàn)，按照教材上的實(shí)驗(yàn)要求測(cè)得此單擺的周期T；與此同時(shí)教師在黑板上用兩個(gè)吸盤固定、繃直一根細(xì)鋼絲，沿著細(xì)鋼絲畫一根時(shí)間軸，并標(biāo)注好單位長(zhǎng)度（如圖3所示）.

②請(qǐng)先后完成測(cè)量的各組學(xué)生依次上臺(tái)，找到本組所測(cè)周期T在時(shí)間軸上的對(duì)應(yīng)位置，將單擺細(xì)線于O點(diǎn)系到細(xì)鋼絲上，待各組依次懸掛的小球數(shù)量足夠多后，呈現(xiàn)的小球排布效果如圖3所示；

③引導(dǎo)學(xué)生按照?qǐng)D3所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證、探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系：ⅰ.驗(yàn)證之前猜想，得出周期和擺長(zhǎng)的關(guān)系成非線性關(guān)系；ⅱ.再次猜想：周期和擺長(zhǎng)的關(guān)系為T2∝l；

④教師提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)下一步實(shí)驗(yàn)方案：將原來(lái)的時(shí)間軸換成時(shí)間平方軸，并重新標(biāo)注好單位長(zhǎng)度（如圖4所示），各組將測(cè)得的周期換算成周期的平方，用和上一步類似的方法重新懸掛小球.

⑤最終呈現(xiàn)的小球排布效果如圖4所示，證實(shí)先前的猜想：周期和擺長(zhǎng)的關(guān)系為T∝，完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

（3）效果分析

“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”這個(gè)實(shí)驗(yàn)，若按照傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)步驟，需要測(cè)定多組數(shù)據(jù)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的嫻熟程度較弱導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，同時(shí)在數(shù)據(jù)處理、圖像擬合環(huán)節(jié)中，教材上建議在計(jì)算機(jī)上軟件處理數(shù)據(jù)，不少地區(qū)存在著硬件落后的問(wèn)題，也給實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的最終完成帶來(lái)了困難.

而在這個(gè)設(shè)計(jì)中一個(gè)小組只要測(cè)一次周期T，并且通過(guò)“懸掛”的方法，擺長(zhǎng)L用直觀的呈現(xiàn)代替了測(cè)量，大大減少了數(shù)據(jù)測(cè)量的數(shù)量，提高了數(shù)據(jù)采集的效率.其次，在各組分別完成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)一個(gè)巧妙的設(shè)計(jì)匯總展示時(shí)，各小球的位置分布等效于常規(guī)實(shí)驗(yàn)方案中數(shù)據(jù)采集后的“描點(diǎn)”，而無(wú)需采用軟件處理數(shù)據(jù)，為硬件配備落后的學(xué)校完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)提供了另一種有效的方式.另外，加入了小組間競(jìng)爭(zhēng)環(huán)節(jié)，讓探究過(guò)程更加生動(dòng)有趣.

2.3 教學(xué)案例3

（1）探究?jī)?nèi)容：探究凸透鏡成像規(guī)律

（2）探究過(guò)程

①各組學(xué)生任意調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡和光屏兩兩間距離，直到光屏上呈現(xiàn)清晰的像，記錄下此時(shí)的物距u及成像特征（倒立/正立、縮小/放大），重復(fù)若干次.與此同時(shí)教師將兩把刻度尺固定在黑板上，分別在旁邊標(biāo)記“倒立縮小實(shí)像”“倒立放大實(shí)像”字樣，并且在合適的位置畫上凸透鏡示意圖（如圖5所示）

②請(qǐng)先后完成操作的各組學(xué)生依次上臺(tái)，按照實(shí)驗(yàn)記錄的物距u及對(duì)應(yīng)成像的特征，將提前分發(fā)的燭焰圖樣小貼紙貼到黑板上刻度尺旁的相應(yīng)位置，待貼紙數(shù)目足夠多后，呈現(xiàn)的貼紙分布效果如圖5所示；

③教師利用圖5所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)凸透鏡成像規(guī)律，完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

（3）效果分析

“探究凸透鏡成像的規(guī)律”這個(gè)實(shí)驗(yàn)，教材上要求學(xué)生在不同的物距下，通過(guò)調(diào)節(jié)像距，分別成“倒立縮小”和“倒立放大”的像多次，對(duì)于初次接觸該內(nèi)容的學(xué)生來(lái)說(shuō)，這個(gè)任務(wù)的難度和工作量還是偏大的.

而在這個(gè)設(shè)計(jì)中每個(gè)小組只需要得到清晰的像，不再要求細(xì)分“倒立縮小”和“倒立放大”，而且如果時(shí)間有限，每個(gè)小組最少只需記錄一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果.通過(guò)上臺(tái)貼標(biāo)簽這種方式將各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總，為引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)規(guī)律提供了直接的素材，同時(shí)也增加了競(jìng)爭(zhēng)性和趣味性.

3 對(duì)物理探究性教學(xué)活動(dòng)的一些思考

上述的三個(gè)教學(xué)案例中，都用到了這樣一種方法：教師經(jīng)過(guò)巧妙的教學(xué)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生先分組各自“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)”，再將各組數(shù)據(jù)匯總并借此來(lái)引導(dǎo)學(xué)生“分析和論證”得出結(jié)論.這樣的設(shè)計(jì)就把科學(xué)探究的要素靈活的滲透在教學(xué)活動(dòng)中，具體來(lái)說(shuō)，有以下幾個(gè)特點(diǎn)和作用：

（1）教師在探究過(guò)程中的作用不再是各環(huán)節(jié)的包辦者，而僅僅是一個(gè)物理環(huán)境的創(chuàng)設(shè)者，讓學(xué)生回歸探究的主體地位，真正參與到探究過(guò)程.

（2）各個(gè)探究小組之間的關(guān)系不再是簡(jiǎn)單的彼此重復(fù)，而是相互合作的有機(jī)整體，可以在不沖淡探究本真的前提下，加快探究進(jìn)程，提高探究效率，為課內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)提供了可能.

（3）物理探究性教學(xué)活動(dòng)不再是枯燥乏味的走過(guò)場(chǎng)式驗(yàn)證，通過(guò)分析由集體合作采集匯總的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，自行得出結(jié)論，能讓大部分學(xué)生真正體驗(yàn)探究成功的喜悅.

（4）在探究過(guò)程中同時(shí)強(qiáng)化組內(nèi)和組間分工合作，且引入競(jìng)爭(zhēng)激勵(lì)機(jī)制，可以提高學(xué)生科學(xué)探究的積極性和參與度，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)熱情.

總之，通過(guò)本文所介紹的這種巧妙方法的運(yùn)用，讓物理探究性教學(xué)更加切實(shí)可行，行之有效，在此過(guò)程中讓學(xué)生真正參與到科學(xué)探究過(guò)程，切實(shí)提高科學(xué)探究的能力，真正科學(xué)探究的艱辛和喜悅.