在全日制義務(wù)教育《物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗稿)》中,特別將科學(xué)探究納入內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn),旨在加強對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng),將學(xué)習(xí)重心從過分強調(diào)知識的傳承和積累向知識的探究過程轉(zhuǎn)化,從學(xué)生被動接受知識向主動獲取知識轉(zhuǎn)化,從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力,實事求是的科學(xué)態(tài)度和敢干創(chuàng)新的探索精神??茖W(xué)探究既是學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)又是重要的教學(xué)方式。《課標(biāo)》中對科學(xué)探究要素中“提出問題”的基本要求是:(1)能從日常生活、自然現(xiàn)象或?qū)嶒炗^察中發(fā)現(xiàn)與物理有關(guān)的問題。(2)能書面或口頭表達(dá)這些內(nèi)容。(3)認(rèn)識發(fā)現(xiàn)問題和提出問題對科學(xué)探究的意義。
如何在目前的教學(xué)過程中,落實《課標(biāo)》精神,上好科學(xué)探究課?首先要解決好“提出問題”這一關(guān),因為沒有探究就沒有科學(xué),而提不出問題也就不會有探究。探究課是學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)問題、提出問題或猜想、通過自己的思維、動手實驗等,體驗探究過程的曲折和樂趣,發(fā)展科學(xué)探究的能力,增強對科學(xué)探究的理解。目前學(xué)生對這種學(xué)習(xí)方式普遍不適應(yīng),所以教師有必要對一些探究的物理問題,提供必要的問題背景、創(chuàng)設(shè)合理的、具體的物理情境,展示出明顯的物理現(xiàn)象,讓學(xué)生想有所想、思有所思、說有所說、做有所做,在觀察和體驗后有所發(fā)現(xiàn)、有所聯(lián)想,萌發(fā)出科學(xué)問題。
例如,在探究“光反射時的規(guī)律”這部分內(nèi)容時,老師提出:“光在反射時遵循什么規(guī)律?也就是說反射光線沿什么方向射出”。由于缺乏具體的物理情境,問題的提出顯得很突然,學(xué)生的探究顯然會比較盲目。為使探究更有針對性,我們可以創(chuàng)沒如下情境來組織教學(xué)。
(1)讓學(xué)生動手做一做,用激光手電筒將光線斜射到平面鏡上,觀察光線從什么方向射出。
(2)要求學(xué)生將觀察到的光路大致地在紙上畫出(如圖1中的①)。
(3)教師在這時向?qū)W生提出問題:對于同一束入射光線來說,出射光線可以是圖1中的②、③或其它方向嗎?光在反射時有沒有規(guī)律可循?請同學(xué)們設(shè)計實驗進(jìn)行探究。
創(chuàng)設(shè)這樣一個并不難的物理情境,使得問題更加貼近學(xué)生的認(rèn)知水平,問題的提出也順其自然,能引起學(xué)生的思考,激發(fā)探究興趣。
新課程要求,注重全體學(xué)生的發(fā)展,改變學(xué)科本位,以提高全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為主要目標(biāo),滿足每一個學(xué)生發(fā)展的基本需求。體現(xiàn)在物理探究課中,就是要教師針對不同的學(xué)生設(shè)置不同的物理情境,使每位學(xué)生都有可能發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,引導(dǎo)學(xué)生從不同層次進(jìn)行科學(xué)探究。
例如,摩擦力的教學(xué),如何讓學(xué)生猜想到,摩擦力與壓力的大小有關(guān)、與接觸的材料有關(guān)呢?我們可以創(chuàng)設(shè)如下的情境來引導(dǎo)學(xué)生提出問題并進(jìn)行猜想。
情境一 如圖3將一張A4紙夾要英漢字典里,如圖用力將紙拉出,比較紙夾在字典的上面時和下面時的用力情況。提出你的猜想,認(rèn)為摩擦力的大小與什么有關(guān)。
情境二 如圖4將兩段棉線和尼龍線按如圖方式系好并用力向兩端拉。比較兩種材料在向兩端拉后的情況,提出你的猜想,認(rèn)為摩擦力的大小與什么有關(guān)。
學(xué)生經(jīng)過這兩個探究活動后,在動手實驗、動腦思考的基礎(chǔ)上,對滑動摩擦力的大小與什么因素有關(guān)會有一個初步的認(rèn)識,可能會提出如下一些猜想:與材料有關(guān)、與壓力有關(guān)。
又如,“浮力”這部分內(nèi)容,傳統(tǒng)教學(xué)是:以什么是浮力→如何測量浮力→物體的浮沉條件→浮力產(chǎn)生的原因,這種教學(xué)以知識傳授為主、學(xué)生被動接受、偏重記憶、忽視學(xué)生探究過程。為體現(xiàn)新的課程理念,可以這樣來組織教學(xué),從具體的生活現(xiàn)象中引入浮力→介紹如何測量浮力→創(chuàng)設(shè)物理情境,引導(dǎo)學(xué)生探究浮力大小與什么因素有關(guān).為能從多角度、多層次進(jìn)行探究,滿足不同能力層次的學(xué)生需要,可以設(shè)計多種不同情境來組織探究教學(xué)。
情境一 分別將木塊,鐵塊,塑料塊,石塊等放入水中,讓學(xué)生進(jìn)行觀察,然后問學(xué)生:請你猜想浮力大小與什么有關(guān)?學(xué)生在這一情境下,可能會認(rèn)為浮力的大小與材料的性質(zhì)有關(guān)(如材料的密度),密度大的浮力小,如鐵塊;密度小的浮力大,如塑料塊。
這是一個非常直觀的物理現(xiàn)象,能否透過現(xiàn)象看到本質(zhì)呢?我們可以創(chuàng)設(shè)第二個情境來幫助學(xué)生理解浮力及其大小的本質(zhì)。
情境二 將面積相同的鐵片,一個卷成團(tuán),另一個做凹形,如圖5分別放入水中。現(xiàn)象非常明顯,一個沉入水底,另一個浮在水面,這時學(xué)生的猜想可能是:浮力大小與放入水中的物質(zhì)密度無關(guān)而與放入水中物體的形狀有關(guān)。
此時引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗進(jìn)行探究,學(xué)生在知道什么是浮力和如何測量浮力的基礎(chǔ)上,他們可以得到:放入水中的同一個物體體積越小受到的浮力越小。引導(dǎo)學(xué)生分析,浮力大小與排開液體的體積大小有關(guān),排開液體的體積越大浮力越大,排開液體的體積越小浮力越小。
情境三 在上面的探究中我們發(fā)現(xiàn),放入水中的物體體積越大時,露出水面部分越多,體積越小時,露出水面部分越少(如圖6)。根據(jù)這一情境,向?qū)W生提出問題,浮力是否與浸沒在液體中的深度有關(guān)?
引導(dǎo)學(xué)生用控制變量的方法,將同一物體(如鐵塊)浸沒在同一種液體的不同深度進(jìn)行探究。學(xué)生可以得到浮力的大小與浸沒在液體中的深度無關(guān)的結(jié)論。
上面是在同一種液體中進(jìn)行探究,在不同的液體中情況又會怎樣呢?我們可以繼續(xù)創(chuàng)設(shè)情境來組織學(xué)生探究。
情境四 如圖7,把同一只雞蛋分別放入盛有濃鹽水、淡鹽水和清水的三個杯中(先不要告訴學(xué)生這三杯水有什么不同),請同學(xué)們觀察實驗現(xiàn)象,并就觀察到的現(xiàn)象提出浮力大小與哪些因素有關(guān)的猜想。
由于是同一只雞蛋(重力相等、體積相等)放入看似相同的不同液體中,所以學(xué)生提出的問題主要會圍繞浮力的大小與液體有關(guān)的方向提出,如液體的種類、液體的濃度、液體的密度……等。他們的探究可能是:將同一物體完全浸沒在不同的液體中,測出各自的浮力大小,從而得出學(xué)生自己的結(jié)論。
由于教師設(shè)置的物理情境不同,學(xué)生提出的問題或猜想也就不一樣,制定的計劃與探究的內(nèi)容就相應(yīng)的發(fā)生變化,對學(xué)生的能力也提出了不同的要求,一方面可以真正體現(xiàn)滿足每個學(xué)生發(fā)展的基本需求這一課程基本理念的精神;另一方面可以從不同層次加深對浮力概念的理解。
在課堂教學(xué)中,科學(xué)探究課應(yīng)重點訓(xùn)練學(xué)生提出問題、作出猜想、通過簡單的實驗等收集數(shù)據(jù)、解釋數(shù)據(jù)、作出結(jié)論等綜合性的探究技能,使學(xué)生認(rèn)識探究的基本內(nèi)涵。因此,營造寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境,設(shè)置合理的、盡可能與學(xué)生原有知識發(fā)生作用的物理情境顯得尤其重要。探究的內(nèi)容是豐富的,形式是多樣的,創(chuàng)設(shè)的物理情境也要與之相適應(yīng)。