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新课程标准指出,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。为了培养学生的科学探究能力,笔者在教学实践过程中不断学习,努力拓宽自己的知识面,注重资源的开发和利用。在物理教学过程中,通过创设情境,激发学生科学探究的兴趣,培养学生的探究意识和发现问题的能力;利用物理探索题和物理学史,培养学生具备一定的科学素养;在探究教学过程中渗透科学研究方法的培养。下面是笔者近几年的教学实践,提出来与同行们交流。
一、创设问题情境,激发探究兴趣,培养学生的问题意识和发现问题的能力。
探究要从问题开始,问题可以产生于具体的情境,物理探究式课堂教学,教师必须努力创设丰富的物理问题情境,让学生在物理问题情境中不断地发现问题、提出问题。培养学生的问题意识和发现问题的能力,是提高学生探究能力的首要目标,也是培养创新意识和创新能力的关键。
例如:在讲授超重失重时,教学中可不用弹簧拉钩码,而是用细线拉重锤,当重锤处于静止状态时,细线可以提供足够的拉力来平衡重力。当教师用细线拉着重锤突然向上加速运动时,细线突然断开,铁锤便会重重地落地,学生们看后都心里一惊,达到了引发学生思考、激发学生探究欲望的目的,学生经过探究、互动讨论,既了解了超重现象,又学会了应用牛顿第二定律解释超重现象。
又如进行“研究产生感应电流的条件”的教学时,教师演示课本(粤教版选修3—2)中的3个实验后,启发和鼓励学生大胆猜想。学生提出:感应电流的有无与磁场强弱有关,与磁场方向有关,与电路是否闭合有关,与闭合电路在磁场中运动的快慢与方向有关,与闭合电路在磁场中的面积大小有关,与闭合电路的部分导体在磁场中运动快慢和方向有关等等。然后让学生通过做实验、读课本、查资料,与同学和教师讨论交流等多种方法去验证自己的猜想。最后得出结论:只要使穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生。因此,在教学过程中通过创设情境,让学生主动探究、发现和体验,学会对大量信息的收集、分析和判断,学会互相交流、互相合作的科学研究精神,从而增进学生的思考能力和创造能力,培养学生的创新精神和合作探究能力,提高学生的科学探究能力。
二、利用习题培养学生科学探究能力
高中物理新课标给出了科学探究的7个要素:提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。这是高中学生应该在科学探究中达到的要求。新教材中有许多探索题,其解题过程能较好体现科学探究的7个要素。教师在教学过程中多渗透一些这方面的探索题,对培养学生的科学探究能力大有好处。
例如:图中是高速摄影机摄的子弹射过扑克牌的照片,子弹
的平均速度是900m/s,请你估算子弹穿过扑克牌的时间?
对于这道题目,学生会认为子弹的位移为扑克牌的宽度,此时,教师可提示学生:子弹穿过扑克牌的位移是否是扑克牌的宽度?对于一些爱钻研、爱探究的学生可能会提出这样的问题:子弹穿过扑克牌的时间,应该是从子弹头进入扑克牌到子弹尾突出扑克牌的时间,那么,对应的位移就应当是子弹的长度和扑克牌的宽度之和。此时,教师应不失时机和学生一块制定计划与设计实验:子弹的大小是不便直接测量的,只好根据图上的“比例尺”测量,找来一张扑克牌测得实际宽度为5.7cm,量得图中扑克牌
宽度为2.7cm,算出“比例尺”为 ,再量得图中子弹长度为
1.2cm,这样,子弹的实际长度估测为1.2× cm﹦2.5cm。因此可
以估算出子弹穿过扑克牌的时间t﹦ ﹦ s﹦9×10-5s,
这种解法,从提出问题到得出结果,几乎要经历科学探究的7个要素。不仅解决了题目要求的时间,更重要的在于使学生体验了科学探究的过程和方法,培养了分析思考、科学探究的能力。
三、探究教学法中渗透科学研究方法,培养学生的科学探究能力。
物理新课标明确要求:教师应引导学生亲身经历科学探究过程,学习科学研究方法,领悟科学的思维和精神。其中科学研究方法是科学探究的工具,是连接知识与能力的桥梁,是提高学生科学探究能力的一个重要方面。在物理教学实践中根据学生的特点,结合新教材内容,在探究教学中渗透科学研究方法的培养,提高学生的科学探究能力。
1.控制变量法
控制变量法是在研究多个物理量之间的关系时,使其中一些变量保持不变,只研究剩下的变量之间的关系,得到变量之间的关系,然后再综合各次结论得到总结论,从而使问题简化。如在《探究加速度与力、质量的关系》一节的探究实验时,教师先演示视频材料:飞机起飞、列车起步、普通汽车和赛车起步加速度的不同情况,同时让学生思考加速度的大小与什么因素有关?学生提出猜想:物体加速度的大小可能与物体的质量和物体受力的大小有关。然后教师点拨:实验验证时能否两个因素一起改变?学生讨论:不能,那样做将无法辨别效果。此时可向学生介绍控制变量法。学生进行实验探究时,可以先保持外力F不变,研究加速度a跟物体的质量m的关系;再保持物体的质量m不变,研究加速度a与外力F的关系,然后引导学生综合得到总结论:加速度的大小与物体所受外力成正比,与物体的质量成反比。
通过精心组织这部分内容的探究教学,不仅锻炼了学生的实验技能,而且还渗透了科学研究方法的培养,提高了学生的科学探究能力。
2.逆向思考法
逆向思考法是一种从现有事物原理机制的反面、构成要素的反面或功能结构的反面去思考、去求索以进行发明创造的创造技法。在探究教学活动中,教师要善于引导学生逆向思考,寻求解决物理问题的有效方法。例如在“磁生电”这部分内容的探究教学时,教师可以重新演示奥斯特实验,引导学生逆向思考:奥斯特发现通电导体周围存在着磁场,表明电能生磁。那么反过来,磁能否生电?怎样才能使磁生电呢?学生回答:不确定,可以试试。然后让学生自主探究、讨论,教师在旁点拨引导,探索合适的探究方案,最后由学生根据实验事实,逐步归纳、概括出结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁力线运动时,导体中就会产生电流。学生在享受成功的喜悦同时,更真切体会逆向思考法的重要性。
其他科学研究方法还有很多,如转换法、类比法、代替法、隔离法、模型法、等效法等等,教师如果在探究教学过程中,灵活掌握,及时渗透科学研究方法的培养,就等于交给学生一把科学探究的“金钥匙”,可以大大提高他们的科学探究能力,提高他们的综合素质。
一、创设问题情境,激发探究兴趣,培养学生的问题意识和发现问题的能力。
探究要从问题开始,问题可以产生于具体的情境,物理探究式课堂教学,教师必须努力创设丰富的物理问题情境,让学生在物理问题情境中不断地发现问题、提出问题。培养学生的问题意识和发现问题的能力,是提高学生探究能力的首要目标,也是培养创新意识和创新能力的关键。
例如:在讲授超重失重时,教学中可不用弹簧拉钩码,而是用细线拉重锤,当重锤处于静止状态时,细线可以提供足够的拉力来平衡重力。当教师用细线拉着重锤突然向上加速运动时,细线突然断开,铁锤便会重重地落地,学生们看后都心里一惊,达到了引发学生思考、激发学生探究欲望的目的,学生经过探究、互动讨论,既了解了超重现象,又学会了应用牛顿第二定律解释超重现象。
又如进行“研究产生感应电流的条件”的教学时,教师演示课本(粤教版选修3—2)中的3个实验后,启发和鼓励学生大胆猜想。学生提出:感应电流的有无与磁场强弱有关,与磁场方向有关,与电路是否闭合有关,与闭合电路在磁场中运动的快慢与方向有关,与闭合电路在磁场中的面积大小有关,与闭合电路的部分导体在磁场中运动快慢和方向有关等等。然后让学生通过做实验、读课本、查资料,与同学和教师讨论交流等多种方法去验证自己的猜想。最后得出结论:只要使穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生。因此,在教学过程中通过创设情境,让学生主动探究、发现和体验,学会对大量信息的收集、分析和判断,学会互相交流、互相合作的科学研究精神,从而增进学生的思考能力和创造能力,培养学生的创新精神和合作探究能力,提高学生的科学探究能力。
二、利用习题培养学生科学探究能力
高中物理新课标给出了科学探究的7个要素:提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。这是高中学生应该在科学探究中达到的要求。新教材中有许多探索题,其解题过程能较好体现科学探究的7个要素。教师在教学过程中多渗透一些这方面的探索题,对培养学生的科学探究能力大有好处。
例如:图中是高速摄影机摄的子弹射过扑克牌的照片,子弹
的平均速度是900m/s,请你估算子弹穿过扑克牌的时间?
对于这道题目,学生会认为子弹的位移为扑克牌的宽度,此时,教师可提示学生:子弹穿过扑克牌的位移是否是扑克牌的宽度?对于一些爱钻研、爱探究的学生可能会提出这样的问题:子弹穿过扑克牌的时间,应该是从子弹头进入扑克牌到子弹尾突出扑克牌的时间,那么,对应的位移就应当是子弹的长度和扑克牌的宽度之和。此时,教师应不失时机和学生一块制定计划与设计实验:子弹的大小是不便直接测量的,只好根据图上的“比例尺”测量,找来一张扑克牌测得实际宽度为5.7cm,量得图中扑克牌
宽度为2.7cm,算出“比例尺”为 ,再量得图中子弹长度为
1.2cm,这样,子弹的实际长度估测为1.2× cm﹦2.5cm。因此可
以估算出子弹穿过扑克牌的时间t﹦ ﹦ s﹦9×10-5s,
这种解法,从提出问题到得出结果,几乎要经历科学探究的7个要素。不仅解决了题目要求的时间,更重要的在于使学生体验了科学探究的过程和方法,培养了分析思考、科学探究的能力。
三、探究教学法中渗透科学研究方法,培养学生的科学探究能力。
物理新课标明确要求:教师应引导学生亲身经历科学探究过程,学习科学研究方法,领悟科学的思维和精神。其中科学研究方法是科学探究的工具,是连接知识与能力的桥梁,是提高学生科学探究能力的一个重要方面。在物理教学实践中根据学生的特点,结合新教材内容,在探究教学中渗透科学研究方法的培养,提高学生的科学探究能力。
1.控制变量法
控制变量法是在研究多个物理量之间的关系时,使其中一些变量保持不变,只研究剩下的变量之间的关系,得到变量之间的关系,然后再综合各次结论得到总结论,从而使问题简化。如在《探究加速度与力、质量的关系》一节的探究实验时,教师先演示视频材料:飞机起飞、列车起步、普通汽车和赛车起步加速度的不同情况,同时让学生思考加速度的大小与什么因素有关?学生提出猜想:物体加速度的大小可能与物体的质量和物体受力的大小有关。然后教师点拨:实验验证时能否两个因素一起改变?学生讨论:不能,那样做将无法辨别效果。此时可向学生介绍控制变量法。学生进行实验探究时,可以先保持外力F不变,研究加速度a跟物体的质量m的关系;再保持物体的质量m不变,研究加速度a与外力F的关系,然后引导学生综合得到总结论:加速度的大小与物体所受外力成正比,与物体的质量成反比。
通过精心组织这部分内容的探究教学,不仅锻炼了学生的实验技能,而且还渗透了科学研究方法的培养,提高了学生的科学探究能力。
2.逆向思考法
逆向思考法是一种从现有事物原理机制的反面、构成要素的反面或功能结构的反面去思考、去求索以进行发明创造的创造技法。在探究教学活动中,教师要善于引导学生逆向思考,寻求解决物理问题的有效方法。例如在“磁生电”这部分内容的探究教学时,教师可以重新演示奥斯特实验,引导学生逆向思考:奥斯特发现通电导体周围存在着磁场,表明电能生磁。那么反过来,磁能否生电?怎样才能使磁生电呢?学生回答:不确定,可以试试。然后让学生自主探究、讨论,教师在旁点拨引导,探索合适的探究方案,最后由学生根据实验事实,逐步归纳、概括出结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁力线运动时,导体中就会产生电流。学生在享受成功的喜悦同时,更真切体会逆向思考法的重要性。
其他科学研究方法还有很多,如转换法、类比法、代替法、隔离法、模型法、等效法等等,教师如果在探究教学过程中,灵活掌握,及时渗透科学研究方法的培养,就等于交给学生一把科学探究的“金钥匙”,可以大大提高他们的科学探究能力,提高他们的综合素质。