董玉華

隨著課程改革的深入進行,廣大教師越來越重視教學中的探究式學習。但在實施探究式學習時,我們發(fā)現(xiàn)有不少教師都將探究式學習與學生動手做實驗簡單地等同起來,認為在物理教學中實施探究式學習,就是要讓學生更多地動手實驗,似乎不做實驗就不算是探究式學習。其實,這是對探究式學習的一種誤解。筆者結合自己的教學實踐,談點淺顯的認識。

在物理課堂內(nèi)進行的探究活動適合于具體的問題。根據(jù)探究內(nèi)容的特點,探究形式可以分為兩大類:一類是需要做實驗的探究活動,稱之為實驗探究;另一類是不需要做實驗,對理論性比較強的內(nèi)容所進行的探究活動,稱之為理論探究。下面分別介紹:

一、實驗探究

物理是一門以觀察、實驗為基礎的科學。做實驗、研究物理問題也為每一個物理教師所熟知,這就很容易使教師在實施探究式教學時,仍然是穿新鞋走老路,簡單地將演示實驗變?yōu)閷W生分組實驗,認為只要是學生動手做了實驗,就是進行了探究學習。其實,單純的動手實驗并不是真正意義上的探究學習,現(xiàn)以對阿基米德原理的探究活動為例進行分析:

1.給出實驗器材,讓學生檢查器材:每2~3個學生為一組,每組給一只彈簧測力計、一個大橡皮塞、一條細線、一只溢水杯(裝滿水)、一只小燒杯和一個量筒。

2.教師給出實驗步驟,學生嚴格按照步驟進行實驗。

(1)將橡皮塞懸掛在彈簧測力計下,讀出彈簧測力計的示數(shù)F1;

(2)將橡皮塞浸沒在溢水杯中,讓溢水杯溢出的水流入小燒杯,同時讀出此時彈簧測力計的示數(shù)F2;

(3)利用公式F浮= F1 –F2計算出橡皮塞浸沒在水中受到的浮力;

(4)用量筒測出被橡皮塞排出的水的體積V排水;

(5)用公式G排水=V排水ρg計算出被橡皮塞排出的水所受到的重力;

(6)將上述有關數(shù)據(jù)填入實驗冊表中;

(7)比較F浮 和G排水,可以發(fā)現(xiàn)F浮=G排水。

3.總結實驗。雖然上述活動始終貫穿于學生的動手實驗,但在整個活動中,學生完全是按照教師或文本的指令進行的操作。這是一種“照方抓藥”式的實驗操作,它充其量培養(yǎng)的是學生的實驗操作習慣和操作技能,而學生的思維卻沒有得到有效的培養(yǎng)。探究式學習是一種充滿創(chuàng)造性思維的活動,因此,僅讓學生動手實驗是不夠的,還應當使學生在活動中做到手腦并用?；谶@樣的思想,可以將阿基米德原理的學習活動進行如下改進:

(1)創(chuàng)設情境,提出問題:復習重力、彈力、摩擦力、壓力等的大小與哪些因素有關?啟發(fā)學生找出浮力的大小與哪些因素有關。

(2)猜想與假設:①物體的重力;②物體的密度;③液體的密度;④液體的多少;⑤排開液體的多少(質量、重力、體積)……

(3)設計實驗:①要驗證猜想需要測量哪些物理量?(浮力大小和排開液體的多少)②小組內(nèi)討論要驗證猜想需要哪些器材?

A.浮力大小的測量→彈簧測力計、大橡皮塞、細線、裝有水的燒杯。

B.猜想的因素→溢水杯、量筒。

C.結合A、B進行評估與交流,將A中裝有水的燒杯修正為裝滿水的燒杯。

然后,每組寫出簡單的實驗步驟,設計實驗記錄的表格,并與教師、其他組同學進行交流,以得到較為標準的實驗步驟,從而提高每組實驗的成功率。

(4)進行實驗,把實驗數(shù)據(jù)記錄在設計的表格內(nèi)。

(5)分析和論證:根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù),小組內(nèi)的同學進行分析交流、論證,最后得出結論,并嘗試用關系式來表達。

(6)評估與交流:怎樣驗證浮力的大小跟其他猜想因素無關?如換用其它液體,會得到什么結論?

(7)教師說明阿基米德原理:浸在液體里的物體,受到向上的浮力,浮力F浮的大小等于物體排開液體的重力G排液,即F浮=G排液。

實驗探究是學習物理知識的重要手段,是最常用的探究形式。它能夠體現(xiàn)探究式學習的六個要素,對培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)起著不可替代的作用,同時也是物理教師需要長期研究的課題。在應用實驗探究時,切記不能將簡單的學生動手做實驗等同于探究式學習。

二、理論研究

探究式學習有多種形式,在物理課中雖然大多數(shù)探究活動都需要用實驗進行研究,但也有不少探究活動屬于理論探究,這種探究活動與數(shù)學課中的大多數(shù)探究活動十分相似。理論研究在物理課中也具有重要的意義。尤其是在廣大農(nóng)村學校中,由于實驗條件不太具備,理論探究就顯得尤為重要。現(xiàn)舉例加以說明:

推理探究:推理探究指的是對一些物理問題我們可以根據(jù)已有的知識體系,應用數(shù)學工具進行嚴密推理,從而得出結論。例如,在研究兩個電阻R1、R2并聯(lián)后,總電阻R總與分電阻R1、R2的大小關系時,可以設計如下探究活動:

(1)提出問題:兩個電阻并聯(lián)后的總電阻與各個分電阻的大小關系如何?

(2)猜想與假設:在教師的引導下,學生通過討論自己進行猜想。

猜想1:兩個導體并聯(lián)后相當于增大了導體的橫截面積,根據(jù)電阻定律,導體的橫截面積越大,電阻越小。可知,兩個導體并聯(lián)后的總電阻小于每一個分電阻。

猜想2:兩個導體并聯(lián)后的總電阻變小。理由是家里的電器都是并聯(lián)的,用兩個電器時,電表走得快些,這表明兩個導體并聯(lián)后,電路的總電流變大了。因為電路中的總電壓不變,當電流變大時,就表明電路的總電阻變小了。

猜想3:……

(3)檢驗猜想。教師對學生的猜想進行評價,并對學生的探究方向進行引導:大家的猜想都有一定的道理,但缺乏足夠的理由,老師希望同學們拿出更為可靠的依據(jù),同時也希望得到更為精確的結論。當然,可以用實際實驗進行探究。如果我們能夠推導出并聯(lián)電路的總電阻與分電阻之間的關系式,這個問題同樣可以迎刃而解。

A.學生討論如何根據(jù)已有的知識,計算并聯(lián)后的電阻。

B.在教師的引導下學生進行如下推導:R總=U/I=U/(I₁+I₂)=U/( U/R₁+ U/R₂)=1/(1/R₁+1/R₂)=R₁R₂/(R₁+ R₂)

C.將R總與R₁、R₂進行比較,R總=R₁R₂/(R₁+ R₂)= R₁[R₂/(R₁+ R₂)]2