基于高中生科学思维培养的探究式教学

常晓慧+++侯恕

摘 要：高中阶段，物理学习对学生的科学思维提出了更高的要求，也给教师的教学带来了更大的挑战。而探究式教学是科学思维培养的有效途径，本文以楞次定律为例，探讨基于高中生科学思维培养的探究式教学。

关键词：科学思维；探究式教学；楞次定律

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）5-0006-3

高中生进入高中物理的学习阶段后，由于高中物理对学生的抽象思维、形象思维等科学思维有了更高的要求，所以学生往往遇到“知识一学就‘会，题目一做就错”的问题，这实际上就是学生的科学思维不完善导致的。科学思维是一个抽象的概念，不同于可视的科学活动。它是学生头脑中对科学事物的反映，是不可视的，这就给教师在教学过程中培养学生的科学思维带来了挑战。科学思维以认识客观世界的本质为目的，是对科学材料进行处理并得到科学理论的活动中产生的。学生只有在自主的探究式活动中自发地思考解决问题的办法，才能使科学思维得到发展。科学探究的主要过程包括提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。在此过程中，学生运用分析、推理、归纳等科学思维方法对科学材料进行处理，不断地提高自身的科学思维品质，使自己的科学思维更加严谨、深刻、灵活，并日趋完善。探究式教学是关于“探究之探究”，指“利用探究的形式进行科学内容的教学”[1]。因此，探究式教学是科学思维培养的有效途径。本文以“楞次定律”为例，探讨基于高中生科学思维培养的探究式教学。

1 基于科学思维培养的探究式教学思路

探究式活动是可视的外显活动，而学生的科学思维则是内隐的、不可视的过程，它伴随外显活动产生，科学思维方法的运用是它的外部反映。探究式活动与运用科学思维方法两个过程平行进行，互相影响。活动的主体都是学生，教师作为引导者，通过与学生的互动，帮助学生获得知识，完善科学思维。图1是探究式教学的基本思路。

2 基于科学思维培养的探究式教学过程

2.1 演示实验导入

教师先准备好长约50厘米的铝管和长短口径大小相同的纸管（用硬质纸卷成）。课上教师同时将两块完全相同的磁铁从铝管和纸管上方开口处释放，让学生观察：两块磁铁是否同时落地。实验发现，经铝管下落的磁铁明显比经纸管下落的磁铁慢。由于铝管并不能吸引磁铁，学生就会产生认知冲突，学习动机被激发。由此，教师引导学生猜想产生这种现象的原因。

学生甲：除重力外磁铁受到一个向上的阻力的作用。

学生乙：基于上节课的知识，磁铁在铝管中下落的过程中，磁通量发生了变化，铝管中会产生电流。

学生丙：感应电流也会产生自己的磁场。

学生丁：磁铁受到的力与铝管中感应电流产生的磁场有关。

……

教师：同学们的回答都非常精彩。这节课我们一起探究感应电流方向的规律，验证一下同学们的猜想是否正确。

2.2 引导学生进行实验探究

1）猜想与假设

教师：同学们想一想影响感应电流方向的因素可能有哪些？

学生甲：引起感应电流的磁场方向。

学生乙：磁通量的变化情况。

注：如果学生不能想到这两种因素，教师可用实验进行演示。如图2所示，磁铁插入、拔出时感应电流的方向不同，磁铁极性改变时感应电流的方向也不同。通过实验现象帮助学生总结这两种影响感应电流方向的因素。

2）设计、实施实验及收集数据

“楞次环”的实验装置如图3所示，在横梁上固定A环和B环，A环闭合，B环不闭合，横梁可以在顶针轴上转动。教师将学生分组进行探究实验，每小组发放一套“楞次环”实验装置，根据上面对影响感应电流方向的因素的猜想，请同学们思考如何设计实验。

3）引导学生得出结论

①楞次定律结论的得出

引导学生得出初步结论：

第一、当通过A环的磁通量增加时，A环中产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当通过A环的磁通量减少时，A环中产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，可以将其总结为“增反减同”。

第二、当磁铁靠近A环时，A环会因“拒绝”磁铁靠近而远离磁铁运动；当磁铁远离A环时，A环“挽留”磁铁而靠近磁铁运动。可总结为“来拒去留”，其实质是感应电流对运动的阻碍。

最后，引导学生运用“甄美”的科学思维方法得出最终结论即“楞次定律”。

②对楞次定律的理解

教师请学生运用“楞次定律”解释课程最初的落磁实验的原理，并帮助学生从能量守恒的角度认识楞次定律。铝管中感应电流的能量不会凭空而来，磁铁的势能除了转化为动能之外，还有一部分转化为电能。因此，铝管中的磁铁不如纸管中的磁铁下落得快。

3 分析与结论

在探究式教学中培养学生的科学思维，教师要注意做到以下几点：

第一、提供足够的感性材料，丰富的感性材料是学生进行探究式活动的基础。例如，在“楞次定律”的教学中，通过演示落磁实验，引发学生的认知冲突；利用四组实验，演示影响感应电流方向的因素；利用楞次环实验收集大量资料，为后续得到的结论提供依据。

第二、在学生的最近发展区内设置问题情境，教师不断提出问题，使学生的思维始终处于活跃的状态。实际教学中，因为学生的差异性，教师预设的问题不能得到预期的回答，这时，教师就要不断地调整自己的提问策略，使学生在原有的认知基础上通过思考发生认知结构的转化。

第三、注重科学思维方法的渗透，科学探究的过程伴随着学生科学思维方法的运用。例如，在“楞次定律”的教学中，学生观察实验现象，类比四组实验，推理影响感应电流的方向，分析楞次环实验结果，归纳实验结论，最后通过“甄美”得到完美的“楞次定律”。

教师在教学的过程中要不断强化学生使用科学思维方法解决问题。

参考文献：

[1]李华.探究式科学教学的本质特征及问题探讨[J].课程·教材·教法，2003（4）：55—59.

[2]邢红军，宁成，胡扬洋.楞次定律教学的高端备课[J].中学物理教学参考，2013，42（4）：18—20.