物理教学如何培养学生的探究能力

张野峰

“在物理教学中如要提高学生制订探究计划的能力，就要使学生学会把探究的课题分解为几个相对独立的小问题，会思考解决每个问题的不同方法，根据现实条件选择、优化有关方法，从而形成探究的方案；学会从原理、器材、信息收集技术、信息处理方法、操作程序等不同方面来构思探究的计划；学会在制订探究计划时查询相关资料；学会在相互交流中完善探究计划。教师应该在教学中尽量为学生提供学习制订探究计划的机会。”物理新课程中强调的科学探究，是指学生通过经历与科学工作者进行科学探究的相似过程，学习物理知识与技能，体验探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。科学探究的形式是多种多样的，科学探究渗透在教材和教学过程的不同部分。所以科学探究的形式不能程序化、固定化而应该采取灵活多样的形式，从而充分贯彻新课程的精神。

一、提出日常生活问题让学生探究

在日常生活和工作，人们总会遇到各种各样的问题，大到一个技术难题，小到水壶水垢的清除。这些问题解决的途径与科学研究往往具有令人吃惊的相似模式，同样可以很有效地培养学生分析和解决问题的能力。如手电筒不亮了，根据经验，猜想可能是电池“没电”了，于是换上新的电池，再按动开关按钮试试。如果灯亮了，证明假设正确，如果灯还不亮，又要继续观察和思考，搜寻其他迹象，作出新的假设，进行新的尝试。这种探究方法从探究问题的确定、步骤的设计、材料的选择、结果的分析、结论的得出等最好都由学生自己来完成。教师主要引导学生从日常生活和学习中去发现问题，并给予合理科学的解释。

物理课程和实际生活联系紧密，引导学生归纳在生活中发现的现象，提出假设，给出合理的理论分析再加以论证，最后得出正确的结论。如在学习力学的时候我就给学生提到很多生活中看似平淡的问题并用力学知识来解释。在讲重心的时候，我讲了跳高运动员的三种不同的跳高姿势，跨越式、俯卧式和背越式。为什么背越式被运动员所采用，且能够跳得很高。启发学生根据重心的变化来搜集相关的数据，建立分析过程，从而加深了重心这一抽象概念在学生心中的印象，对于重心的概念有了新的认识。

在讲摩擦力的时候，我提出了三个生活现象并告诉学生，这三个生活现象都和摩擦力有关，让学生进行分析探究摩擦力在生活中的各种形态。第一个问题是为什么多股细绳捻在一块的抗拉伸强度要大于不捻在一块的绳的抗拉伸强度；第二个问题是，为什么纯羊毛的羊毛衫会缩水，而腈纶的毛衫不会缩水。第三个问题是，锈死的螺丝用力拧很容易拧断，但是如果在拧的同时用小锤不断地敲击螺丝，则很容易就能将螺丝拧下；在拔插入地下的木桩时不断地晃动才能比较容易地拔出来。这些现象都和摩擦力有关，让学生试着进行归纳并用理论加以合理的解释。于是学生分工合作，分成几组，分别对这些现象进行了研究。第一组研究捻绳的问题，他们通过对事物的观察和实际实验得出假设，应该是由于纤维间的摩擦导致的，于是他们设计了一个验证试验：将一条绳子的一端由四到五人拉着，另一端绕过一棵树，由一个人拉着，看一个人能否对抗四五个人，实验表明：绕在树上的绳子圈数越多，这个人用力越小。从这一方面也印证了捻在一起的绳子抗拉伸强度大是因为摩擦力的存在。另一组研究羊毛衫为什么缩水，他们也得出是因为摩擦力的存在假设，在验证时却是由反向验证的。他们找出一名同学，将一根头发丝打上死扣然后表演如何解开头发丝的死扣。这名同学用两手不断撞击最终解开了头发丝扣。然后在黑板上画出了示意图，最终完成了对题目的研究。第三组研究锈死的螺丝帽和深插地下的木桩，他们则直接将研究问题做成了幻灯片，用示意图加理论完成了问题的探究。由生活中的问题入手便于学生接受，学生也乐于接受，在搜集材料方面也比较便利。学生在不自觉的过程中就形成了探究方案并得以实施。

二、完善实验中的探究、鼓励开放式探究

高中物理实验中有很多探究式实验，但学生往往注重的是结果，对实验的真谛并没有真正理解。实验的基本特征是有意识地改变某种变量，控制其他变量，然后探寻改变变量和结果之间的因果关系。在用课本上的内容进行探究时，学生由于通过预习会知道实验该怎么做，甚至通过参考书知道实验结果，这样就不利于学生进行探究，应特别重视学生生活实际中的探究题材。有利于学生进行真正的探究，如学习了二力平衡后，通过举行拔河比赛，观察和探究“拔河时要取得胜利与哪些因素有关”。学生总以为只与体重有关系，在一次拔河中，由于交换场地“胖子”队失败了，通过探究学生知道了成败与否还与场地的粗糙程度有关，由于这些知识在书本中较难找到，要使学生真正体验到探究的乐趣，就应引导学生多观察一些课外的现象，给与判断加以探究。

再如讲热的散失时，我让学生从过桥米线的故事来了解如何防止热的散失，进一步引申如何利用太阳能。由于实验器材很好找到而且并不抽象，所以学生都很踊跃，纷纷设计出了实验报告，提出了很多假设，分别从器皿、用料、汤料等方面做出了假设。经过不同的实验对比得出过桥米线之所以能使热量散失的很少，一是承装的器皿是陶瓷罐是热的不良导体，更重要的是米线上面的那层厚重的油，由于油很轻，浮于汤的上面，阻断了汤与空气的对流，所以汤凉的较慢。得出这个结论以后，我又提出一个问题，我们在利用太阳能时遇到这样一个问题，科学家发明了一种太阳池发电方法，就是水可以吸收太阳能，但对流又不断地把热散失在空气中，如果让太阳能只进不出，池水的温度可达摄氏100度，便可以利用这个进行发电。但怎样能保温呢？于是，学生想出了很多办法，包括用玻璃、油等很多材料，当然，由于学生的知识水平和视野的局限性，没能得出一个理想的答案，最后我告诉了同学们目前一个比较理想的太阳池发电，就是利用死海的海水比一般的海水比重大的特点，在那里建成了一座发电量为5 000千瓦的太阳池发电站。学生虽然有些遗憾，但还是感到很有趣，通过对实验的探究，更增加了他们的兴趣，开阔了他们的视野。

三、鼓励学生进行制作探究

科学小制作是探究物理知识的一种形式，特别受学生欢迎，可以结合知识点的教学进行，如在学习温度计时，要求学生设计制作一个简易温度计并用它测温度。制作的过程就是探究的过程，是一个手脑并用的过程。在探究中不断完善所制作的东西，学到一些在书本上学不到的知识。再如学习电路知识后，要求探究学习楼梯间开关的特点，并制作出模型。要引导学生利用身边废旧物品、简易材料进行制作探究，以促进学生节约意识、环保意识的养成，同时还要鼓励学生发明创造，从小树立服务社会的意识。

学生喜欢看春节联欢晚会，每到开学的时候都会和我讨论某个节目是不是违反了我们熟知的一些定律。比如有一年的春节晚会上刘谦表演了一个魔术，不用手拧螺母螺母就会自动掉出来，同学觉得非常神奇，认为不符合牛顿运动定律，但又无法解释。于是我就找到了一些材料：两部手机、一个新的螺母和螺栓、还有胶带。我让一名学生将手机调成振动模式并用胶带缠到自己的手腕处，用这只手的拇指和食指像电视里刘谦一样紧紧捏住螺栓的另一头，然后再让另一名学生拨打这部手机。见证奇迹的时刻到了：学生看到了电视中魔术的奇妙景象，在他们的惊讶声和得知真相的欢呼中再一次体会到了探究的乐趣。学生学习过程中的探究方式有很多，教师应该学会不拘于某种探究方式，探讨适应学生身心特点的多方向、多角度的探究方法。

总之，教师要善于捕捉各种探究契机，通过多种形式的科学探究，培养学生对生活中的现象提出问题的能力、动手实践能力、分析论证能力及创新思维能力。endprint