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【摘要】科学探究是新一轮物理课程改革的突破口。探究性物理实验能充分地体现学生学习主动性、探索性和创造性,而猜想是探究和创新的精髓。本文通过实例论述了猜想是实验探究法的关键。
【关键词】实验探究法 物理课程改革 猜想
一、实验探究法
实验探究法是学生通过一系列的探究活动进行学习的一种学习方法。它是在教师启发指导下,由学生亲自动手设计,操作大量实验,制作简单实验教具,在操作实验和自制教具过程中经过观察测量、分析、推理、概括等一系列抽象思维活动,自己建立物理概念,总结归纳物理规律,从而获得新的物理知识的教学方法。
“实验探究法”的着眼点不是物理知识的结论,而是物理知识的形成过程,使学生领略物理知识的全貌和物理学发展中所形成一系列研究物理学的科学方法的教学和研究。目前,许多教育工作者认为不能仅仅把实验课放在演示(现象)证实(已有理论)的地位上,而是应该把它当作科学学习过程的核心。德国教育家第斯多惠指出:“一个坏得教师是廉价奉送真理,一个好的教师教人发现真理”。这就要求我们物理教学中不仅告诉学生物理结论,更重要的是让学生了解物理学家是如何提出问题,采取什么样的方法研究探究问题,还要尽量创造带有研究气氛的教学环境,使学生受到物理学家思维的启发,熏陶和感染,进而领会物理学家的思维方法和研究方法。这对学生学会正确的思维,掌握科学方法,抓住知识的来龙去脉,弥补学习枯燥,激发学习的兴趣,树立热爱科学的信念是大有益处的。
近年我国的探究性学习在理论上取得了一定的成就,涌现了一批学者。徐学福介绍探究教学理论的发展及其对我国探究教学的启示,从理论上分析了目前我国教育界对探究性学习认识的偏差,靳玉乐从心理学教育学角度论述了探究学习的理论基础,对探究教学的类型、特点、条件进行了周密的分析,对探究教学的模式进行详尽的解说,还进一步指出了探究教学的实施中教师与学生的地位,应该注意的问题,评估的办法,可以说对探究教学进行了较为系统的阐述。
实验探究法的整个教学过程,一般分为提出问题,进行猜想,实验验证,获得知识和应用知识等五个环节,其中猜想是这种教学方法的关键。
什么是猜想?猜想是科学思维的一种形式,是根据已知事实或已有知识对事物或现象之间的因果性,规律性做出尝试性的解释。科学猜想不是随意的猜测,是当研究问题的已知条件很不完善,或用推理的方法极为困难时,先用想象的方法估计几种可能的探索方向和范围,然后再通过观察、实验、推理的方法检验。从方法论的角度来看,猜想也是一种科学研究方法。在物理研究领域中猜想与直觉、灵感等同属于非常规方法。
数学家高斯曾说过:“没有大胆的猜想就做不出伟大的发现”。纵观物理学史,情况正是如此。
落件运动是司空见惯的,由久以来人们只知道落体在坠落过程中不断地加速,但伽利略仔细观察后,猜想落体的加速运动是以一种最简单的方式被加速的,即在相等的时间内速度的增量相等,而后他的实验,数学计算和逻辑推理证明了这种猜想是对的。海王星的发现也是猜想的结果。19世纪40年代,天文学根据计算推断行星的运动,发现天王星的运动和计算结果不符,他们猜想在天王星附近还有另一个行星,扰乱了天王星的运行轨道,法国的勒威耶算出了猜想中的这个行星的位置,不久柏林天文台的加勒用望远镜对准勒威耶算出的位置进行观测,果然见到了一个行星,它就是海王星。
直到近代,当物理学家遇到疑难问题时,也还是习惯于先用猜想法寻找答案,发现光电效应后,有些现象旧的电磁理论解释不了,爱因斯坦则比照普朗克的量子论猜想光的发射和接受是一份份的,从而建立了光的量子理论。
从认识论角度来看,学生认识物理世界与物理学家认识物理世界在本质上没有区别,因此在教学过程中当老师提出一个新奇的问题时,学生也常常会联想过去学到的知识进行猜想,这样,他们就在探索知识旅途中正式起步了。无怪乎实验探索法的第二个环节就是猜想,下面就以两个知识点的教学案例做具体说明。
为了探索电流强度与电压的关系,教师先指出导体中电流是由电压产生的,接着提出问题,那么电流强度跟电压大小又有什么关系呢?由于前面在电压概念的教学中,电压概念是与水压类比才建立起来的,因而学生就会做出猜想,既然生活中所见水压越大水流越急,那么很可能电压越大电流强度越大,甚至猜想两者成正比,从而,在教师指导下,设计如何用干电池,小灯泡来验证。
在讲到“打水漂”的物理原理及动作要领时,为了充分调动学生的猜想力,给学生讲了一个故事:在二战期间,英美盟军为了缓解苏联红军在东线之压力,决定炸掉德国鲁尔地区的埃德、摩纳两座水坝,但水坝非常坚固,轰炸很难进行。后来工程师们发现水坝的致命的缺陷,只要有足够的炸药在水坝上爆炸,水压就足够把水坝摧毁。接下来怎么做呢?学生在下猜想后答道:用巡航导弹?飞机高空轰炸?低空俯冲轰炸?用鱼雷轰炸?但我告诉学生,在当时的现有条件下,上述办法都行不通。最后启发学生,儿时都玩过打水漂,你们是怎么做的?学生们接着热烈地讨论儿时如何打水漂,有的甚至会使石子在水面上连续跳几次。我因势利导指出,英国工程师巴恩斯先生就是借于儿时打水漂的灵感发明了“水漂弹”也叫“跳弹”。
一般的说,当教师提出问题以后,学生并不能直接设计出可供探索的实验方案来,其中必须有一个猜想的环节,猜想实际上是学生根据已经获取的知识,对所提的问题做初步回答,从而就为设计实验方案指明方向确定范围。因此,猜想对实验探法的整个教学过程有着至关重要意义。
在实施实验探究法的教学过程中,我们抓住猜想环节,不但要培养学生的猜想能力,而且要鼓励学生勇于猜想,充分发挥自己的猜想能力。
二、有效地鼓励学生猜想
1 始于问题
能够提出问题是猜想和创新的开始。一名教师在一门课中,到底是给学生教得是没了问题还是教的能提出更多的问题?学生带着问题走进教室,又带着更多的问题走出教室,这是思考的结果。学习中最重要的是学会思考,学会猜想。没有问题一定不会有创新。我们的学生要养成会猜想提问题的习惯。例如,同样对苹果落地这种现象,其他许多人也看到了,但他们会对此视而不见,认识不到现象背后的问题,而牛顿从中发现了问题,正是这些问题引导他去探索、去研究。
2 培养兴趣
“兴趣”是最好的老师。学习中有了兴趣,就可以使自己在知识的海洋中忘我的畅游,不知疲倦,就能在学习中集中精力,深入思考,真正钻研进去。为激发学生的好奇心和求知欲望,我在讲到电学部分,比较灯“220V。60W”与“220V,100w”哪只亮时,首先让学生回答,学生往往不假思索地认为“220V,100W”的亮,但通过学生的探究,对两只灯串联和并联两种不同的连接方式的实验后,很快就发现自己的猜测是错误的。从而增强学生学习物理的兴趣。
3 挖掘潜力
近年来,科学家们对人类的大脑的研究有了突破性的进展,发现人脑的潜能无比巨大。每个人都具有比已经达到的智力水平高得多的生理基础,所以要树立挖潜观,鼓励学生有效的开发自己,充分地释放自己的潜能。
4 勤于实践
学习中勤奋刻苦是任何一个人学有所成的必要条件,他是一名学生应具有的最重要的品质。任何一个人不想付出艰苦的劳动,不想经过实实在在的努力就想侥幸成功,都是不可能的。
三、结语
我们教师在应用实验探索法教学时,应该创造一种人人讲自己所猜所想氛围,形成良好的猜想环境,猜错想错不要紧,只要学生勇于猜想,教师就予以鼓励,当然猜想并非胡思乱想,教师还要引导学生根据自己学的知识和经验进行猜想,通过猜想,不仅激发学生的思维积极性,更重要的是培养学生思维的主动性、独立性和创造性,才能增强学生的探究意识,使之能有意的经过自己的努力去独立的获取知识,这是探究教学法的核心和精髓。
勇于猜想是一种探索精神,意味着求真和创新。
【关键词】实验探究法 物理课程改革 猜想
一、实验探究法
实验探究法是学生通过一系列的探究活动进行学习的一种学习方法。它是在教师启发指导下,由学生亲自动手设计,操作大量实验,制作简单实验教具,在操作实验和自制教具过程中经过观察测量、分析、推理、概括等一系列抽象思维活动,自己建立物理概念,总结归纳物理规律,从而获得新的物理知识的教学方法。
“实验探究法”的着眼点不是物理知识的结论,而是物理知识的形成过程,使学生领略物理知识的全貌和物理学发展中所形成一系列研究物理学的科学方法的教学和研究。目前,许多教育工作者认为不能仅仅把实验课放在演示(现象)证实(已有理论)的地位上,而是应该把它当作科学学习过程的核心。德国教育家第斯多惠指出:“一个坏得教师是廉价奉送真理,一个好的教师教人发现真理”。这就要求我们物理教学中不仅告诉学生物理结论,更重要的是让学生了解物理学家是如何提出问题,采取什么样的方法研究探究问题,还要尽量创造带有研究气氛的教学环境,使学生受到物理学家思维的启发,熏陶和感染,进而领会物理学家的思维方法和研究方法。这对学生学会正确的思维,掌握科学方法,抓住知识的来龙去脉,弥补学习枯燥,激发学习的兴趣,树立热爱科学的信念是大有益处的。
近年我国的探究性学习在理论上取得了一定的成就,涌现了一批学者。徐学福介绍探究教学理论的发展及其对我国探究教学的启示,从理论上分析了目前我国教育界对探究性学习认识的偏差,靳玉乐从心理学教育学角度论述了探究学习的理论基础,对探究教学的类型、特点、条件进行了周密的分析,对探究教学的模式进行详尽的解说,还进一步指出了探究教学的实施中教师与学生的地位,应该注意的问题,评估的办法,可以说对探究教学进行了较为系统的阐述。
实验探究法的整个教学过程,一般分为提出问题,进行猜想,实验验证,获得知识和应用知识等五个环节,其中猜想是这种教学方法的关键。
什么是猜想?猜想是科学思维的一种形式,是根据已知事实或已有知识对事物或现象之间的因果性,规律性做出尝试性的解释。科学猜想不是随意的猜测,是当研究问题的已知条件很不完善,或用推理的方法极为困难时,先用想象的方法估计几种可能的探索方向和范围,然后再通过观察、实验、推理的方法检验。从方法论的角度来看,猜想也是一种科学研究方法。在物理研究领域中猜想与直觉、灵感等同属于非常规方法。
数学家高斯曾说过:“没有大胆的猜想就做不出伟大的发现”。纵观物理学史,情况正是如此。
落件运动是司空见惯的,由久以来人们只知道落体在坠落过程中不断地加速,但伽利略仔细观察后,猜想落体的加速运动是以一种最简单的方式被加速的,即在相等的时间内速度的增量相等,而后他的实验,数学计算和逻辑推理证明了这种猜想是对的。海王星的发现也是猜想的结果。19世纪40年代,天文学根据计算推断行星的运动,发现天王星的运动和计算结果不符,他们猜想在天王星附近还有另一个行星,扰乱了天王星的运行轨道,法国的勒威耶算出了猜想中的这个行星的位置,不久柏林天文台的加勒用望远镜对准勒威耶算出的位置进行观测,果然见到了一个行星,它就是海王星。
直到近代,当物理学家遇到疑难问题时,也还是习惯于先用猜想法寻找答案,发现光电效应后,有些现象旧的电磁理论解释不了,爱因斯坦则比照普朗克的量子论猜想光的发射和接受是一份份的,从而建立了光的量子理论。
从认识论角度来看,学生认识物理世界与物理学家认识物理世界在本质上没有区别,因此在教学过程中当老师提出一个新奇的问题时,学生也常常会联想过去学到的知识进行猜想,这样,他们就在探索知识旅途中正式起步了。无怪乎实验探索法的第二个环节就是猜想,下面就以两个知识点的教学案例做具体说明。
为了探索电流强度与电压的关系,教师先指出导体中电流是由电压产生的,接着提出问题,那么电流强度跟电压大小又有什么关系呢?由于前面在电压概念的教学中,电压概念是与水压类比才建立起来的,因而学生就会做出猜想,既然生活中所见水压越大水流越急,那么很可能电压越大电流强度越大,甚至猜想两者成正比,从而,在教师指导下,设计如何用干电池,小灯泡来验证。
在讲到“打水漂”的物理原理及动作要领时,为了充分调动学生的猜想力,给学生讲了一个故事:在二战期间,英美盟军为了缓解苏联红军在东线之压力,决定炸掉德国鲁尔地区的埃德、摩纳两座水坝,但水坝非常坚固,轰炸很难进行。后来工程师们发现水坝的致命的缺陷,只要有足够的炸药在水坝上爆炸,水压就足够把水坝摧毁。接下来怎么做呢?学生在下猜想后答道:用巡航导弹?飞机高空轰炸?低空俯冲轰炸?用鱼雷轰炸?但我告诉学生,在当时的现有条件下,上述办法都行不通。最后启发学生,儿时都玩过打水漂,你们是怎么做的?学生们接着热烈地讨论儿时如何打水漂,有的甚至会使石子在水面上连续跳几次。我因势利导指出,英国工程师巴恩斯先生就是借于儿时打水漂的灵感发明了“水漂弹”也叫“跳弹”。
一般的说,当教师提出问题以后,学生并不能直接设计出可供探索的实验方案来,其中必须有一个猜想的环节,猜想实际上是学生根据已经获取的知识,对所提的问题做初步回答,从而就为设计实验方案指明方向确定范围。因此,猜想对实验探法的整个教学过程有着至关重要意义。
在实施实验探究法的教学过程中,我们抓住猜想环节,不但要培养学生的猜想能力,而且要鼓励学生勇于猜想,充分发挥自己的猜想能力。
二、有效地鼓励学生猜想
1 始于问题
能够提出问题是猜想和创新的开始。一名教师在一门课中,到底是给学生教得是没了问题还是教的能提出更多的问题?学生带着问题走进教室,又带着更多的问题走出教室,这是思考的结果。学习中最重要的是学会思考,学会猜想。没有问题一定不会有创新。我们的学生要养成会猜想提问题的习惯。例如,同样对苹果落地这种现象,其他许多人也看到了,但他们会对此视而不见,认识不到现象背后的问题,而牛顿从中发现了问题,正是这些问题引导他去探索、去研究。
2 培养兴趣
“兴趣”是最好的老师。学习中有了兴趣,就可以使自己在知识的海洋中忘我的畅游,不知疲倦,就能在学习中集中精力,深入思考,真正钻研进去。为激发学生的好奇心和求知欲望,我在讲到电学部分,比较灯“220V。60W”与“220V,100w”哪只亮时,首先让学生回答,学生往往不假思索地认为“220V,100W”的亮,但通过学生的探究,对两只灯串联和并联两种不同的连接方式的实验后,很快就发现自己的猜测是错误的。从而增强学生学习物理的兴趣。
3 挖掘潜力
近年来,科学家们对人类的大脑的研究有了突破性的进展,发现人脑的潜能无比巨大。每个人都具有比已经达到的智力水平高得多的生理基础,所以要树立挖潜观,鼓励学生有效的开发自己,充分地释放自己的潜能。
4 勤于实践
学习中勤奋刻苦是任何一个人学有所成的必要条件,他是一名学生应具有的最重要的品质。任何一个人不想付出艰苦的劳动,不想经过实实在在的努力就想侥幸成功,都是不可能的。
三、结语
我们教师在应用实验探索法教学时,应该创造一种人人讲自己所猜所想氛围,形成良好的猜想环境,猜错想错不要紧,只要学生勇于猜想,教师就予以鼓励,当然猜想并非胡思乱想,教师还要引导学生根据自己学的知识和经验进行猜想,通过猜想,不仅激发学生的思维积极性,更重要的是培养学生思维的主动性、独立性和创造性,才能增强学生的探究意识,使之能有意的经过自己的努力去独立的获取知识,这是探究教学法的核心和精髓。
勇于猜想是一种探索精神,意味着求真和创新。