摘 要:在新課程理念中,科學(xué)探究已作為物理課程的目標(biāo)和任務(wù),培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力不是一朝一夕的事,從“探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”這個實驗的探究過程來說明如何培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。
關(guān)鍵詞:新課標(biāo);探究能力;能力培養(yǎng)
目前,我國正在進(jìn)行一場劃時代的教學(xué)改革。在新課改背景下,中學(xué)物理的教育目標(biāo)更加傾向于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)中已明確要求培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。那么如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力是擺在我們面前的新課題。下面我以“探究加速和力、質(zhì)量的關(guān)系”這個實驗為例,就如何通過實驗探究提高學(xué)生探究能力談?wù)勎业囊恍┛捶ā?br/> 一、提出問題
能夠提出可以探究的問題,并能從物理學(xué)的角度表述這些問題,認(rèn)識發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的意義,是實驗探究的基本能力之一。提出的探究問題要有可操作性,并且難度要合適,讓學(xué)生能根據(jù)自己已有的經(jīng)驗和能力,通過科學(xué)探究,能獲得問題的結(jié)果。
在學(xué)習(xí)了牛頓第一定律后,我們知道力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,而物體運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度又與自身的質(zhì)量有關(guān),我們還知道加速度是描述物體運(yùn)動狀態(tài)變化的基本物理量。那么,物體運(yùn)動的加速度與物體所受的力,以及自身的質(zhì)量一定存在著某種聯(lián)系。于是,探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系也就順理成章。
二、猜想與假設(shè)
教師要鼓勵學(xué)生大膽地對所要探究的問題提出猜想,對問題的猜想要有一定的依據(jù),這個依據(jù)就是自己以往的觀察和經(jīng)驗以及已經(jīng)掌握的科學(xué)知識。并推測實驗結(jié)果,提出假設(shè)結(jié)論。
根據(jù)日常生活經(jīng)驗,物體質(zhì)量一定時,受力越大,它獲得的加速度就越大;物體受力一定時,質(zhì)量越小,加速度也越大。我們可以先從最簡單的方面猜想:當(dāng)物體質(zhì)量一定時,物體加速度與它所受的力成正比;當(dāng)物體所受的力一定時,物體的加速度與質(zhì)量成反比,或者更復(fù)雜點(diǎn),加速度與質(zhì)量的二次方、三次方成反比。
三、制訂計劃與設(shè)計實驗
為了驗證我們的假設(shè),需要制訂相應(yīng)的計劃,設(shè)計實驗。設(shè)計實驗時,要明確哪些是自變量,哪些是因變量,需要控制哪些變量以確保實驗的可靠性;要明確觀察、測量和記錄的方法,以及需要的器材等。在設(shè)計中還要掌握相關(guān)的技能、方法和策略。
在這個實驗中,物體獲得的加速度隨物體質(zhì)量和所受力的變化而變化,我們要分別控制物體質(zhì)量和所受的力不變,探究加速度和力以及質(zhì)量之間的關(guān)系,這就是控制變量法。在設(shè)計這個實驗時還需要思考兩個問題:(1)怎樣測量物體的加速度?(2)怎樣提供并測量物體所受的恒力?這些問題可以讓學(xué)生分組探究,小組和小組之間相互交流。
四、進(jìn)行實驗與搜集證據(jù)
實驗時首先要正確安裝和使用實驗儀器,然后按照事先制訂好的計劃與步驟認(rèn)真操作、觀察實驗現(xiàn)象并如實記錄實驗數(shù)據(jù)。記錄數(shù)據(jù)時,事先要根據(jù)實驗的目的與特點(diǎn)設(shè)計合理的表格,把數(shù)據(jù)分別記錄在對應(yīng)的表格中。這個實驗采用的是控制變量法分別探究加速度與力、加速度與質(zhì)量的關(guān)系,那么我們可以設(shè)計兩個表格分別記錄數(shù)據(jù),記錄時要注意因變量和自變量一一對應(yīng),這樣才能更好地反映出它們的關(guān)系。
五、分析與論證
實驗結(jié)束后,我們得到了多組測量數(shù)據(jù),那么我們?nèi)绾胃鶕?jù)測量數(shù)據(jù)得出正確的結(jié)論,這就需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。這個實驗,我們最初的猜想和假設(shè)是:當(dāng)物體質(zhì)量一定時,物體加速度與它受的力成正比;當(dāng)物體受力一定時,物體加速度與質(zhì)量成反比。那么我們采用什么方法能夠更容易地找到變量之間的關(guān)系。當(dāng)很多數(shù)據(jù)以合適的圖象表達(dá)出來時,也就很容易判斷出數(shù)據(jù)是否符合事先的假設(shè)。用作圖法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)就是直觀、簡便。 六、評估
得出結(jié)論后,我們要對整個探究過程進(jìn)行評估。在猜測和假設(shè)過程中是否做到了科學(xué)和尊重事實;在設(shè)計實驗時是否遺漏了某些因素的影響;在記錄數(shù)據(jù)時是否如實記錄;在作圖時個別異常數(shù)據(jù)的處理是否合理等。最后還要分析假設(shè)與最終結(jié)果之間的差異,探究活動中有沒有未解決的矛盾,有沒有發(fā)現(xiàn)新的問題,有沒有更好的實驗方案等。
七、交流與合作
教師要引導(dǎo)學(xué)生寫出探究報告,在報告中能準(zhǔn)確地表達(dá)自己的觀點(diǎn)。在整個探究活動中,培養(yǎng)學(xué)生的合作意識,在合作中既堅持原則又尊重他人。
總之,學(xué)生的探究能力是綜合能力,探究能力的培養(yǎng)不是一朝一夕的事情,實驗探究是培養(yǎng)學(xué)生探究能力的一種重要途徑,只有在不斷的探究中,才能不斷地提高自己的探究能力。
參考文獻(xiàn):
[1]普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn).人民教育出版社.
[2]張熊飛.誘思探究學(xué)科教學(xué)論.
(作者單位 河南省汝陽縣第一高級中學(xué))