物理学科教学中探究性教学思想的渗透

2013-06-26 10:22:00   来源：教师发展中心   撰稿： 江苏省吴江市高级中学 李雪林   摄影摄像：    ;  评论：0 点击：

    《普通高中物理课程标准》要求高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。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，使其逐步形成科学态度与科学精神。其实，早在几十年前我国著名的教育家陶行知先生在《教学合一》中就已提出：“我以为好的教师不是教书，不是教学生，乃是教学生学……对于一个问题，不是先生拿现成的解决方法来传授学生，乃是要把这个解决方法如何找来的手续程序，安排停当，指导他，使他以最短的时间，经过相类的经验，发生相类的理想，自己将这方法找出来，并且能够利用这种经验理想来找别的方法，解决别的问题。”陶行知先生的话可谓是对“课程标准”这一崭新教学理念进行了精辟的诠释。

    物理学作为科学技术生长的母体是博大精深的，通过对物理学的学习可以训练学生思维能力、运用数学方法解决物理问题的能力等等。因此，在物理教学中积极开展探究性教学，把对物理知识的学习和自然科学一般研究方法的训练很好结合起来，对学生，特别是对优秀生理科素养的提高有着深远的影响。笔者就自身的教学体会，谈一谈在物理教学中实施探究性教学思想渗透的几个环节。

一、观察——有准备的研究

“观察”通常是指人们考察处于自然状态下的事物，即在人们不对客观事物施加影响的情况下，对事物进行研究。在物理学发展中，观察方法起到非常重要的作用。学生的观察兴趣，最初是出于好奇，要看个究竟。这种出于好奇的观察是不稳定的，只满足于表面了解。物理课应该把出于好奇的观察提高到有准备的研究性观察。所谓有准备的研究性观察，不只是有明确具体的观察对象和要求，更重要的是在观察中注意分析、比较，寻找各个因素之间的联系。

可以说，在学习物理之前，学生在生活和学习中已经有了观察的经验和训练，并从日常观察中积累了许多问题，期待在物理课中找到答案，这是学习物理的兴趣之源，也可以说是人们探索客观世界的原始动力。如果课上能及时给学生满意的解答，会有利于保持和发展学生的观察兴趣，如果不能及时解答，教师也可以引导学生继续观察，做好记录，进一步深入研究，同时说明所观察的事物跟哪部分知识有关，也能够达到满意的效果。比如：在讲完三相交流电这一内容后，我带学生到热电厂参观，并请该厂的技术人员作介绍。在就大家一些感兴趣的电力问题进行讨论时，有的同学突然提出，刚才参观时发现输电模型中有一个像是电容的东西，而课本图形没有这个装置，其作用是什么？这一问题牵扯到交流电路中电容对电流和电压的影响，经过讲解使同学们对理论知识在工业上的实际应用也有了一个具体的认识，起到了很好的效果。物理学很多重大发现都源于观察中的疑问。因此，应该培养学生成为乐于观察、善于观察的有心人，防止形成漫不经心、视而不见的粗率作风。使学生养成良好的观察素养。

二、实验——有意识的研究

“实验”是人们根据研究的目的，利用仪器、设备人为地控制或者模拟自然现象，排除干扰，突出主要因素，在有利的条件下研究自然规律。任何一位实验科学家，在得出科学结论之前，都是采用过多种方法，做过几十次、几百次的实验，处理过浩繁的观测资料，经历过多次的失败和挫折；任何一项实验发现在得到公认之前，至少要为许多人重复这个实验加以检验。

中学物理中的实验，根据不同的分类标准可分为演示实验和学生实验，定性实验和定量实验，探索性实验和验证性实验，从培养学生科研素质和实事求是的精神来讲，任何实验都是无法替代的。可是，目前由于种种原因实验教学始终是我们教学的薄弱环节，实验全部是验证的，课题是教材规定的，方案器材是统一的，实验结论是已知的，包括实验步骤也是实验手册写好的，学生就是机械在操作、记录数据、填空表格，这种训练不利于拓展学生的思维空间。事实证明，机械地模仿、没有主动的参与是没有生命力的。实际上学生中蕴藏着巨大的聪明才智，他们有很强的主动参与意识。利如在做两列波叠加的实验中，他们主动提出改进“用两个同频率的波源在弦上是否能够完成驻波实验……”尽管这样做不很准确，但学生中迸发出的创造思维的火花还是十分可贵的。

我们课本中的学生实验，大多还是按传统的教学方法来安排的，探索性的很少，内容都比较简单，数目也不多，如何在实验中增强探索性，培养学生创造思维能力应该成为我们改革物理实验教学的最重要目标。因此，在实验教学中引导学生手脑并用，不只要求学生明确实验目的和结果跟所学理论的关系，懂得实验设计所依据的物理原理，而且实验过程中的每一项操作都应该联系已有的知识考虑应该怎样操作，而不是不动脑筋机械地照书上写的去做，或者盲目去试。例如在黑盒实验中我们就尝试突破原教材，在实验室老师的协助下，增加实验的探索性，起到了很好的作用。

三、自学——主动的研究

    现代教育理论认为：创造是素质教育的核心，从心理学的角度来看，学生自学与听课可能有以下两点不同：第一，人类的思维活动表现为分析、综合、比较、抽象概括等过程。一个学生在自学某一新的物理内容时，少不了理解、思考、建立正确的物理模型等工作，这里面充满了分析、综合、比较等过程。因此，相对听课而言，自学对学生思维活动提出了更高的要求，从而使他们得到更大的锻炼。第二，人们的注意可划分为无意注意、有意注意和有意后注意三种。事先没有预定的目标也不需要作意志努力的注意叫无意注意；有预定的目标，在必要时还须作一定的意志努力的注意叫做有意注意。一个学生在自学的时候，他的目的性一定是十分明确的，而且需要一定的意志努力（否则难以坚持），因此在自学时，可保证绝大多数时间都处于有意注意状态，这一点对于提高他的学习效率和学习能力有很大的帮助。有的同学在自学中往往会十分投入，进入一种旁若无人的境地，而相对来说，这种情况在听课时就比较少。一个学生坚持自学了一段时间之后，便能逐渐地从有意注意转化到有意后注意，即不需要意志努力也能够将自己的注意力长期地保持在这项工作上。有意后注意是一种高级类型的注意，它既有明确的目的，又为需要用意志努力来维持，是人类从事创造活动的必须条件。

    我认为这些探究性能力的培养，还需要通过对问题的讨论、反思、概括和分析上，也就是说在进行了一个阶段的同类内容的训练之后，要求学生独立小结，并组织他们阐述认识和心得体会，还可在此基础上将题目的可能变化和疑问列出，供其他同学进一步的深化和升华，起到举一反三的作用。这样，学生的思维才得以开拓，解题的灵活性和应变能力得以提高，强化“教会学生探究”的思想，对于提高学生思维的积极性、主动性、灵活性和创造性，具有重要意义。

四、抽象——理性的研究

    一切科学概念都是抽象的结果。中学物理课中最常遇到的抽象类型主要有：（1）分析概括，就是通过理性的研究找出某一类事物共同的本质特征；（2）理想化的方法，就是突出并抓住事物的主要矛盾，忽略次要矛盾，根据逻辑法则进一步的分析、推理的方法，主要包括物理本身理想化、条件理想化和理想实验；（3）类比的方法，是根据两个事物在某些方面的相同，推测它们在其他方面也可能相同或相近。“类比”与“比喻”不同，它不是一种修辞手法，而是一种逻辑推理方法，目的在于使人们根据已有的知识去认识事物。惠更斯根据光也象声波一样能发生反射、折射而推论光也是一种波动，提出了光的波动论。德布罗意根据光的波粒二象性而推论微观粒子也具有波动性，提出了物质波的概念。这些都是物理学史上应用类比方法的实例。

    按照心理学的观点，智力的核心是思维能力，而思维能力的核心形态是抽象逻辑思维，抽象逻辑思维是思维结构发展的最后阶段。在高中物理教学要以提高学生抽象逻辑思维能力，特别是理论型逻辑思维能力为最终目标。当前所谓初高中物理“台阶问题”的实质正是对高中学生抽象逻辑思维能力的要求较中有了一个很大的飞跃所致。

    具体到如何培养学生的抽象思维能力这个问题上，从教师的角度看，这实际上是一个教学方法问题，教师要做到的不仅是会讲解、会分析，将自己的理解阐述出来，更重要的是要学会指导、会启发、会点拨。可以说教师会教是学生会学的前提，只有这样才能激发学生的活力，最大限度地挖掘出他们自身所具有的潜能。如果说教学内容的改革还受制于课标和教材的话，教学方法的改革则完全取决于教师自己，但是人们总是习惯于用自己熟悉的方式来工作的，比好“动量定理”这节课，至少可以有如下三种上课方式。

    第一种：由老师讲述什么是动量，什么是冲量，以及它们的单位、它们的矢量性，再讲述动量定理，推导公式，再由公式讲解为什么作用时间越短则作用力越大，然后教师讲解例题，推演计算；

    第二种：老师先演示实验，通过实验来讲解动量和冲量的意义，再通过实验让学生体会动量的变化和冲量，然后再给出动量定理，再继续讲解例题等；

    第三种方式：由学生自己看书和实验来讲解动量和冲量，再通过相互讨论和启发，自己动脑筋设计实验来研究动量定理。

    大多数老师习惯前两种方式，因为这两种上课方式教学进程和秩序比较好控制，也便于由课文转入解题，能够充分体现教学内容的完整性，用第三种方式上课各个学生学习进程是不一样的，学生讨论的时候还会提出各种不同的问题，这些问题水平很不相同，有的问题是老师备课所始料不及的，老师难以控制。但是我们提倡采用第三种上课方式，它能培养学生积极思维、积极探索的良好习惯，培养学生敢于提出问题，善于动手实验的良好素质。即使是习题课，也可以改变那种单纯由老师给定题目，学生被动地去接受完成的模式，让学生更有主动性、积极性。如：可以给出最终出现的物理现象，让学生由果溯因，自己设计能产生上述物理现象的物理条件，培养学生逆向思维能力；可以只简单给出物理过程，让学生围绕某物理规律设计题目，并让大家共同完成；可以给出题目，让学生分析找出该题目的最原始、最基本的物理模型，培养学生由表及里，触类旁通的分析能力；可以对给定的题目让学生分析可以考察什么知识，可以如何设问，可能会出现哪些错误，增强学生对问题的预见能力，等等。

总之，我们的物理课堂应该着力于“教会学生学习”，高中学生不应只有升学、就业所必需的基础知识和技能，还应该有探索未知事物的能力，不能什么都靠别人教，因此让学生掌握一些“探索客观世界的方法”是当前中学物理教学中一个值得进一步深入研究的课题。

（本文将在《中学物理教学参考》2012年近期刊发）