浅谈在物理教学中培养学生的科学探究能力

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【摘要】新课程标准指出：将科学探究放到了前所未有的高度，目的在于将学生学习的重心从过分强调知识的传承与积累向培养学生的探究能力转化，让学生从被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生实事求是的科学素养、科学探究的能力、敢于探索的创新精神。

【关键词】问题情境实验探究科学研究方法STS教育

【中图分类号】G632【文献标识码】A【文章编号】1674－4810（2012）11－0142－02

在教学过程中要让学生积极参与、乐于探究，勇于实验、勤于思考，必须通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力。如何培养学生的科学探究能力呢？本人在教学实践中探索出了以下几种方法：

一 创设问题情境，激发探究兴趣，培养学生的问题意识和发现问题的能力

探究要从问题开始，问题可以产生于具体的情境，物理探究式课堂教学，教师必须努力创设丰富的物理问题情境，让学生在物理问题情境中不断地提出问题、发现问题，培养学生的问题意识和发现问题的能力，这是提高学生探究能力的首要目标，也是培养创新意识和创新能力的关键。

例如，在进行“自由落体运动”的教学时，教师首先演示：让两个大小一样的纸片和金属片从同一高度由静止释放，请学生观察哪个先落到桌面上。观察的结果是金属片先落到桌面上。为什么金属片先落到桌面上？直觉告诉学生：因为金属片比纸片重。接着教师将纸片揉成很小的纸团后重复演示一次，结果这次是纸团先落到桌面上。剧烈的思维冲突开始了：到底是重的物体下落快还是轻的物体下落快？这个问题情境促使学生提出一系列问题：物体下落的快慢与物体的质量有关吗？如果没有空气阻力结果会怎样？这时教师再拿出抽成真空的钱羽管让一个学生上台亲自做实验，其他学生一定会瞪大眼睛仔细观察。从而为学生提供了丰富的感性材料，使其充满趣味性、挑战性、探索性，有效激起了学生的好奇心和求知欲，教师引导学生通过对实验的观察、研究和分析去思考问题、探索问题，从而揭示物理现象的本质。

又如进行“研究产生感应电流的条件”的教学时，教师演示课本（粤教版选修3－2）中的3个实验后，启发和鼓励学生大胆猜想。学生提出：感应电流的有无与磁场强弱有关，与磁场方向有关，与电路是否闭合有关，与闭合电路在磁场中运动的快慢与方向有关，与闭合电路在磁场中的面积大小有关，与闭合电路的部分导体在磁场中运动快慢和方向有关等等。然后学生通过做实验、读课本、查资料，与同学和教师讨论交流等多种方式去验证自己的猜想。最后得出结论：只要使穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。因此，在教学过程中通过创设情境，让学生主动探究、发现和体验，学会对大量信息的收集、分析和判断，学会互相交流、互相合作的科学研究精神，从而增进学生的思考能力和创造能力，培养了学生的创新精神和合作探究能力，进而提高学生的科学探究能力。

二 在教学中注重实验与探究，使之成为培养科学探究能力的重要途径

物理学是一门以实验为基础的自然科学。高中物理新课程的各个模块均安排了一些典型的物理实验，对其所要解决的问题进行了精彩的验证或探索。物理实验从确立实验目的到设计实验直至最后的结果分析，其实验过程实质就是科学探究的过程，因此物理实验是培养学生科学探究能力的重要途径。

然而，过去教师在教学过程中，往往是应用经过几次消化了的材料来讲授，或者经过抽象的理论分析加以表述，把已有的知识进行系统归纳，形成简明扼要的理论体系。这样的结论当然是必要的，但是这样的教学方式，往往会造成学生对科学概念的产生和发展误解，以为什么结论都可用数学方式推导出来，失去了对实验观察的兴趣。

高中物理新课标给出了科学探究的7个要素：提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作。这是高中学生应该在科学探究中达到的要求。例如在探讨决定电阻的因素中，为了培养学生科学探究的能力，我们可以以实验为载体，把影响电阻大小与哪些因素有关的问题尽可能设计成富有探究性、创造性，并具有可操作性的实验或实践课题。比如：（1）提出问题：由教师直接提问影响电阻大小与哪些因素有关？（2）猜想与假设：教师引导学生定量地提出假设。（电阻可能与导线长度成正比、与导线长度平方成正比……）（3）制订计划与设计实验：先引导和提示学生运用“伏安法”来设计实验电路。然后，对猜想的诸多因素，采用“控制变量法”来进行探究。材料、截面积相同，探究电阻与长度的关系。（4）进行实验与分析论证：让学生按自己的实验方案，完成教材中数据的记录及分析。（5）评估与交流：首先，让个别学生简要汇报实验结果以及概括结论，然后教师对各组实验结果的差异进行分析，引导学生进行实验误差分析。

事实证明，学生通过实验获得的学习效果与科学探究能力，比教师做演示实验或在黑板上讲理论的效果要好得多。只有在实验基础上建立了正确的、经得起实践检验的理论，才能由表及里，达到对客观事物的规律性认识。在物理教学中，创造条件加强探究性实验教学，是培养学生实践操作和科学探究的能力、发展新知的重要途径。

三 探究教学法中渗透科学研究方法，培养学生的科学探究能力

能力与方法密切相关，教师要培养学生科学探究能力，就意味着要帮助他们掌握完成某种科学任务的方法。物理学方法是指人们在学习或研究物理问题的过程中发现问题、提出假说、搜集事实、作出解释论证等所遵循的途径和使用的手段，实际上是思维的方法和程序。物理学研究方法，主要是以观察和实验为基础，经过科学抽象，运用数学工具，概括总结出实验规律，然后经过实践的检验，发展为物理理论。

物理学方法是物理学发展的灵魂，是知识学习到能力发展的桥梁。物理学方法是指物理学的具体科学方法，通常有：观察法、实验法、理想化方法、类比方法、假设方法和数学方法六种。教师如果能以物理学方法为线索组织教学过程，实施知识教学与物理学方法教育的良好结合，必然使教学过程更符合学生的认知规律，也更有利于培养学生的科学探究能力。

例如，在库仑定律的教学中，教师不必要求学生预习，直接在上课之初先让学生进行两个带电体之间相互作用力的大小可能与哪些因素有关的猜想。猜想是探索性实验的前提，学生可能会想到：带电体的形状、大小，两带电体带电的多少，两带电体间的距离，两带电体间的介质等。然后，再让学生考虑这么多的因素怎么研究，有没有主次之分，哪些是主要因素，哪些是次要因素，次要因素在什么条件下可以忽略，等等。当还剩下“电荷量”和“距离”两个因素时，再让学生考虑两个因素对作用力的影响，并提出控制变量法。这样模拟科学家的探索过程使学生体会到学习物理学的方法，达到理想的教学效果。

四 尝试STS教育，使生活成为培养科学探究能力的良好素材

STS是一门研究科学、技术和社会相互关系的新兴学科，它强调科学技术在社会生产、生活中的应用。在教授物理知识的同时，渗透STS教育，在拓宽知识的过程中，有利于学生提高对科学的过程与方法的认识，增强对科学的情感、态度与价值观的体验，加深对科学、技术与社会关系的理解。

例如，学习原子能的知识，教师既要让学生了解核技术可以用作医疗、能源，同时也必须向学生介绍核污染、核放射可以杀伤人类甚至毁灭地球；了解声学知识时，可以让学生调查身边的噪音污染情况，并尝试提出减小噪音污染的有效措施等。这些都超出了物理学科自身的研究范围，然而是教师培养学生的科学探究能力的良好素材。