摘要：物理新教材中，最突出的一個特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)探究式教學(xué)，這也是課程改革最難的新探索。當(dāng)前探究的課堂離譜跑調(diào)，舍本逐末，這已成為課程改革的“瓶頸”。本文由案例談物理探究活動中需要“突破”的幾個方面，目的是引起廣大物理教師的思考和改進(jìn)，以便進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：探究活動；驗(yàn)證；引導(dǎo)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148(2011)4(S)-0077-3

探究活動是新課程物理教學(xué)的中心問題，但實(shí)際課堂教學(xué)的探究活動中教師主宰課堂，學(xué)生被動接受的局面還沒有根本改觀，學(xué)生的主體性、主動性、創(chuàng)造性沒有得到充分發(fā)揮，探究的課堂離譜跑調(diào)，舍本逐末，這已成為課程改革的“瓶頸”。存在著這樣的傾向：教師很少去科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生思考和探索，以教師的思維代替學(xué)生的思維，課堂上學(xué)生活動失真、探究失真，有些學(xué)生在探究活動中只是依葫蘆畫瓢，根本不能領(lǐng)會探究活動的原理和思想，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。本文由案例談物理探究活動中需要“突破”的幾個方面。

突破一、不要把探究活動上成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證課

案例：人教版選修35第一章第一節(jié)《實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量》

教師教學(xué)活動:

提出思考的問題：一斜槽固定在水平桌面上，斜槽末端水平，槽口在水平地面上的投影點(diǎn)為O，若小球A從斜槽上的P點(diǎn)由靜止開始滾下，經(jīng)槽口后做平拋運(yùn)動，在地面上的落點(diǎn)為P；現(xiàn)在在槽口前的水平部分安放一個與A球等大但質(zhì)量較小的小球B，讓A球仍從斜槽上的P點(diǎn)由靜止開始滾下，A、B相碰后均經(jīng)槽口后做平拋運(yùn)動，A球在水平面上的落點(diǎn)為M，B球在水平面上的落點(diǎn)為N，若已知A、B兩球的質(zhì)量分別為m1、m2，則碰撞前與碰撞后兩球的動量之和是否相等？

碰撞中兩球動量之和是否相等？教師提出這樣的問題，這實(shí)際是一個結(jié)果的驗(yàn)證，并不是學(xué)生的探究活動，實(shí)際上把學(xué)生的探究活動上成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證課，這種現(xiàn)象的造成主要是由于對探究式教學(xué)的基本要素、目的還不十分清楚，探究的各個環(huán)節(jié)落實(shí)不到位。

對此問題的探究，教師當(dāng)做好引導(dǎo)：物體碰撞前后速度發(fā)生變化會不會物體的質(zhì)量和它的速度組成的一個新的物理量在碰撞中保持不變呢？引導(dǎo)學(xué)生先猜一猜這個新的物理量與物體的質(zhì)量和速度有什么關(guān)系。

學(xué)生猜測新的物理量可能是mv，mv2，m2v，mv，vm，v2m等等。

設(shè)這兩個物體發(fā)生一維碰撞，碰前速度分別為v1、v2，碰后速度分別為v′1、v′2 ，我們猜想這個物理量在此次碰撞中守恒的表達(dá)式如何？

引導(dǎo)學(xué)生猜測：兩物體一維碰撞中守恒的可能表達(dá)式：

m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2

m1v12+m2v22=m1v′12+m2v′22

m12v1+m22v2=m12v′1+m22v′2

進(jìn)而得出結(jié)論，并對結(jié)論進(jìn)行討論和理解。

我們應(yīng)該安排足夠的時間在探究活動中讓學(xué)生對各種想法各種觀點(diǎn)進(jìn)行充分的交流和討論，學(xué)生自己在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題是至關(guān)重要的，當(dāng)學(xué)生提出有價值的問題時教師應(yīng)該因勢利導(dǎo)適當(dāng)拓展，滿足學(xué)生的好奇心和求知欲，讓學(xué)生知道在以后的學(xué)習(xí)中應(yīng)提出什么樣的問題才是有價值的，這對激發(fā)和保護(hù)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、養(yǎng)成積極思考敢于質(zhì)疑勇于探索的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣大有好處。

突破二、探究活動不能只注重情景設(shè)置，忽視問題引導(dǎo)

案例：人教版必修1第二章第五節(jié)《自由落體運(yùn)動》

教師教學(xué)活動:

設(shè)置“自由落體運(yùn)動”問題情境：① 用繩子懸掛著的物體，如果繩子斷了，物體會掉下來； ② 樹上的果實(shí)，成熟后會掉下來； ③ 手里捏著的粉筆，松開手后會掉下來。(演示)

再進(jìn)行以下情境設(shè)置：

情境一

取一截粉筆和一張小紙片(粉筆比紙片重)，從同一高處同時釋放?？梢姡悍酃P先落地。

師：這與我們平時常見的現(xiàn)象一樣，重的物體下落快。我們是不是可以得出結(jié)論：重的物體比輕的物體下落快？

情境二

以相同質(zhì)量紙團(tuán)和紙片下落，讓學(xué)生注意觀察，可見紙團(tuán)下落要快。

師：從這個實(shí)驗(yàn)我們看到，相同質(zhì)量的物體下落快慢不同?？梢妬喞锸慷嗟碌挠^點(diǎn)是錯誤的。

教師為了問題的研究，想方設(shè)法進(jìn)行情境的設(shè)計(jì)，這無可非議，但關(guān)鍵是如何引導(dǎo)解決問題。學(xué)生分析上述現(xiàn)象，自然會問自己，為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象？產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能條件是什么？如果讓學(xué)生對一個情景自由地或自發(fā)地進(jìn)行沒有范圍的思考，想要提出一個有意義的探究問題，這種可能性通常是不大的，如果教師希望學(xué)生開展真正的探究并有所收獲，就要引導(dǎo)學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問題，從而確立要研究的問題。

那么如何引導(dǎo)呢，主要是從上述的“自由落體運(yùn)動”的探究情景引入中，教師可以提示：為什么會有這種現(xiàn)象呢？這時學(xué)生就會想到為什么質(zhì)量相同的物體下落快慢會不一樣呢？是空氣阻力的作用嗎？從而進(jìn)入我們所需要探究的問題中去。探究的問題提出來后，教師應(yīng)清楚解決問題的科學(xué)探究方法，要引導(dǎo)學(xué)生尋找探究的方法，

引導(dǎo)1 在高中階段最常用的探究方法是控制變量法，還有歸納法等。上述的物體下落快慢和什么有關(guān)？引導(dǎo)學(xué)生大膽猜測，學(xué)生得出紙的形狀、大小、空氣阻力、風(fēng)、材料等有關(guān)，這時教師可以提問的方式進(jìn)行引導(dǎo)：到底是不是和這些因素都有關(guān)系呢？我們應(yīng)該用什么方法來研究呢？這樣學(xué)生就可能得出用控制變量的方法對這些“有關(guān)”的因素逐一驗(yàn)證。

引導(dǎo)2 教師引導(dǎo)學(xué)生通過演示實(shí)驗(yàn)得出“輕重不同的物體在真空中下落的一樣快”這一結(jié)論后，要及時引發(fā)學(xué)生深入思考：“不同的物體自由下落的情況都相同，用什么物理量來表示自由落體的運(yùn)動特征呢?”。 教師通過啟發(fā)性的問題把學(xué)生的思維引導(dǎo)到探究自由落體運(yùn)動規(guī)律這方面來，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識只要知道物體的運(yùn)動加速度(和運(yùn)動初速度)就能知道物體的運(yùn)動規(guī)律。那么，“你如何測量自由落體運(yùn)動的加速度呢?請同學(xué)們思考并設(shè)計(jì)測量自由落體運(yùn)動加速度的實(shí)驗(yàn)方案?！?/p>

引導(dǎo)3 引導(dǎo)學(xué)生交流討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案，讓他們對各種方案闡述自己的觀點(diǎn)，反思方案中的問題，比較方案實(shí)施的可行性和可操作性。

引導(dǎo)4 教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過的打點(diǎn)計(jì)時器測量勻變速直線運(yùn)動加速度的方法來測量自由落體運(yùn)動的加速度，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

物理新教材根據(jù)“課標(biāo)”的要求，將以往教材中較多的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)改為問題的科學(xué)探究，這些改變的目的是什么？從目前實(shí)施的課堂教學(xué)來看，答案很明確：科學(xué)探究是在教師的指導(dǎo)和啟發(fā)誘導(dǎo)下，以學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)與合作討論為前提，以現(xiàn)行的物理教材為基本探究內(nèi)容，以學(xué)生周圍世界和生活實(shí)際為參照對象，為學(xué)生提供自由表達(dá)、質(zhì)疑、探究、討論問題的機(jī)會，讓學(xué)生通過個人、小組、集體等多種解難釋疑嘗試活動，將自己所學(xué)知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題的一種科學(xué)的教與學(xué)組織形式，學(xué)生的主體地位，大大提高了學(xué)生在教學(xué)活動中參與程度。

突破三、強(qiáng)調(diào)操作層面的“形似”，更要重視探究教學(xué)中本質(zhì)的“神似”

案例：人教版必修2第五章第六節(jié)《探究功與物體速度變化的關(guān)系》

教師教學(xué)活動:

1、老教材的思路是：功與物體速度變化的關(guān)系是通過理論推導(dǎo)，根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，由W=FS=mv2/2，得出結(jié)論。這一過程實(shí)際上是由知識到知識，以科學(xué)知識為最重要的教學(xué)目標(biāo)。因?yàn)閷茖W(xué)素養(yǎng)和科學(xué)本質(zhì)沒有深切的把握，因而未能形成科學(xué)過程與科學(xué)知識相統(tǒng)一的科學(xué)教育觀，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和理解科學(xué)本質(zhì)的目標(biāo)。

2、新教材的思路是：以科學(xué)探究為思路，讓學(xué)生親身經(jīng)歷知識的形成過程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和幫助學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)。

提出問題：物體的動能與它的速度是密切相關(guān)的，而物體的速度變化又與它受的力有關(guān)，所以，這一節(jié)我們通過實(shí)驗(yàn)探究力對物體做的功與物體速度變化的關(guān)系。

制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

（1）設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W……

（2）由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時器分別測出小車獲得的速度v1、v2、v3……

（3）以橡皮筋對小車做的功為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度為橫坐標(biāo)，作出曲線；

猜想與假設(shè)：如果曲線Wv是一條直線，表明W∝v；如果不是直線，可著手考慮是否存在下列關(guān)系：W∝v2、W∝v3、W∝v ……

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)：探究過程中，并沒有測出橡皮筋對小車做功到底是多少焦耳，只是測出以后各次實(shí)驗(yàn)時橡皮筋對小車做功是第一次實(shí)驗(yàn)時的多少倍，這對本實(shí)驗(yàn)已經(jīng)足夠了，這樣做可以大大簡化操作。

數(shù)據(jù)處理、分析與論證：根據(jù)Wv草圖，大致判斷兩個量可能是什么關(guān)系，如果認(rèn)為很可能是W∝v2，就作出W∝v2曲線，如果這條曲線是一條直線，就可以說明兩者的關(guān)系真的是W∝v2……

交流與合作、評估并得到結(jié)論。

更多的教師在上述探究過程中關(guān)注的只是操作層面，其實(shí)這只是科學(xué)探究過程顯性的一步，在這一過程中，更重要的是隱性部分；這就是物理教學(xué)中科學(xué)探究的價值取向的問題，即探究教學(xué)的“神似”。上述探究可從“形”和“神”兩方面來認(rèn)識：一方面“形似”，通過科學(xué)探究學(xué)生要了解和掌握功與物體速度變化的關(guān)系，學(xué)習(xí)怎樣進(jìn)行科學(xué)探究，通過探究把未知變?yōu)橐阎?，更多關(guān)注的是科學(xué)探究的基本程序；更重要的另一方面“神似”，學(xué)生從中體會科學(xué)的研究方法、提高科學(xué)探究的能力、培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、敢于創(chuàng)新的探索精神，更多關(guān)注的是從探究學(xué)習(xí)過程中領(lǐng)悟科學(xué)探究的本質(zhì)，形成正確的科學(xué)態(tài)度。

突破四、避免“湊數(shù)據(jù)”得出完美結(jié)論，造成探究的失真

案例：人教版必修1第四章第二節(jié)《實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》

教師教學(xué)活動:

在教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，并互相交流，從中確定最佳實(shí)驗(yàn)方案。

1、教師引導(dǎo)：要研究加速度與力和質(zhì)量三者的關(guān)系，如何進(jìn)行研究比較好？為什么？

2、學(xué)生通過討論，確定實(shí)驗(yàn)的研究方法——控制變量法。我們可以先保持小車質(zhì)量不變研究加速度跟力的關(guān)系，再保持力不變研究加速度跟小車質(zhì)量的關(guān)系，請大家按照這個思路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。

3、指導(dǎo)學(xué)生安裝實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒎治鰧?shí)驗(yàn)思路、制定實(shí)驗(yàn)方案、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

數(shù)據(jù)處理：用圖象來尋找關(guān)系比較直觀和簡單。畫出“a1/m”的圖線，確定a與m的關(guān)系?！癮F”的圖線，確定a與F的關(guān)系。

在數(shù)據(jù)處理這一環(huán)節(jié)，為了圖線的完美，學(xué)生修改數(shù)據(jù)的現(xiàn)象時有發(fā)生，這是物理研究的大忌，造成探究的失真。事實(shí)上，研究物體的加速度與它所受力的大小的和質(zhì)量關(guān)系時，實(shí)際測量總會有誤差，所繪的aF； a1/m曲線總不會精確地過原點(diǎn)。學(xué)生在力求完美地過原點(diǎn)而又無法做到的情況下，難免想到“湊數(shù)據(jù)”，造成弄虛作假的現(xiàn)象?！皽悢?shù)據(jù)”除了學(xué)習(xí)態(tài)度或者說做人的態(tài)度有問題外，還有另一層次的問題，即對科學(xué)理論與實(shí)際事物的關(guān)系的認(rèn)識有偏差，沒有形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

由上分析可以看出，科學(xué)探究必須要走出探究教學(xué)的誤區(qū)，提高探究教學(xué)的課堂效率?？茖W(xué)探究能力的形成必須依賴學(xué)生的學(xué)習(xí)和探究活動，緊密結(jié)合科學(xué)知識的學(xué)習(xí)，通過動手動腦，親自實(shí)踐，在感知、體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，內(nèi)化形成，而不能簡單地通過講授教給學(xué)生。為提高探究活動的有效性，要利用身邊的物品開發(fā)、設(shè)計(jì)各種物理實(shí)驗(yàn)，豐富課內(nèi)和課外的探究活動。要認(rèn)真研究如何通過實(shí)驗(yàn)學(xué)好知識、提高技能，如何通過實(shí)驗(yàn)學(xué)會方法、提高能力，如何通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生相信科學(xué)、熱愛科學(xué)和勇于創(chuàng)新的意識。

(欄目編輯張正嚴(yán))

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文