物理學(xué)科探究性學(xué)習初探
張 燕
關鍵詞：探究性學(xué)習；物理教學(xué)；實驗；教學(xué)改革
[2]
時代的進(jìn)步、科技的發(fā)展，要求人才具有可持續發(fā)展的能(néng)力，要求他們應具備自主獲得知識的能(néng)力；善于發(fā)現問題、提出問題和解決問題的能(néng)力；善于溝通與合作、有責任感和有誠信精神，此外，還(hái)應身體和心理都(dōu)健康，具有經(jīng)受挫折和克服困難的能(néng)力。這(zhè)樣的人才才能(néng)爲發(fā)展科技與國(guó)家建設提供不竭的動力。
課堂教學(xué)要爲培養可持續發(fā)展的人才服務，探究性學(xué)習是學(xué)生從各種(zhǒng)學(xué)科領域或現實生活的問題或任務出發(fā)，通過(guò)形式多樣的探究性活動，以獲得知識和技能(néng)、培養探究能(néng)力和應用能(néng)力、獲得情感體驗爲目的的學(xué)習方式。采用探究性學(xué)習的教學(xué)方法，可以發(fā)展學(xué)生的觀察能(néng)力、思維能(néng)力、實際操作能(néng)力，培養學(xué)生搜集資料和閱讀能(néng)力，善于提出問題、設計實驗方案，培養實驗驗證和評估結果的能(néng)力以及交流與合作能(néng)力，這(zhè)種(zhǒng)教學(xué)法既發(fā)展了學(xué)生的智力因素，也發(fā)展了學(xué)生的非智力因素，是當前課堂教學(xué)方法改革的方向(xiàng)之一。
物理、化學(xué)、生物是中學(xué)學(xué)習中的重要課程，而理、化、生實驗是人類認識世界的一種(zhǒng)重要活動，但長(cháng)期以來，在教學(xué)中一直不受重視。其實實驗教學(xué)是進(jìn)行科學(xué)探究的基礎：它引導學(xué)生從各種(zhǒng)現象中發(fā)現問題、去提出猜想，爲了弄清猜想的正确性而去收集資料、處理信息，主動投入、實際操作，在這(zhè)個過(guò)程中去經(jīng)曆、感受和領悟，由此建構和發(fā)展新的學(xué)科知識與技能(néng)，發(fā)現新的問題和研究方向(xiàng)，從而引出更進(jìn)一步的學(xué)科探究，提高了學(xué)生科學(xué)探究的水平。其次，實驗室是實現探究學(xué)習的基地：探究性學(xué)習運用到學(xué)科教學(xué)中，就需要讓學(xué)生去從現象中發(fā)現問題、搜集相關資料進(jìn)行分析、調查和了解以獲得結論。而要讓學(xué)生對(duì)探究任務進(jìn)行探究，就必須有供其探究的場所，實驗室正是這(zhè)樣的探究場所。在課前，在一些教研活動的時間中，如果把實驗員和各位本學(xué)科教師聚在一起(qǐ)共同來設計實驗，設計教學(xué)方案，提供學(xué)生打開(kāi)思路、發(fā)現問題的方法與場所，提供學(xué)生發(fā)展能(néng)力的空間，使實驗儀器設備得到合理高效的利用，使實驗教學(xué)在探究性的教學(xué)過(guò)程中充分發(fā)揮作用，使教學(xué)改革向(xiàng)更有利于人才發(fā)展的方向(xiàng)發(fā)展。所以我認爲：探究性學(xué)習是培養可持續發(fā)展要人才的主要路徑之一，而實驗教學(xué)是探究性學(xué)習的重要手段。
一、探究學(xué)習在學(xué)科教學(xué)中的應用
探究是發(fā)展學(xué)生多種(zhǒng)能(néng)力的一種(zhǒng)重要的學(xué)習方式，而教育是爲了促進(jìn)學(xué)生發(fā)展多方面(miàn)能(néng)力來更深刻地探索科學(xué)的内涵，中學(xué)學(xué)科教學(xué)正是通過(guò)在理論教學(xué)中結合培養學(xué)生能(néng)力的訓練來理解學(xué)科知識，培養實踐能(néng)力，發(fā)展探索科技領域的本領，體驗其獲得知識的過(guò)程和方法，進(jìn)而形成(chéng)科學(xué)的态度、情感與價值觀，因此教學(xué)中應着重探究活動與知識傳授的結合。
科學(xué)探究具體包括（科學(xué)探究的要素）：
1、 發(fā)展觀察現象和提出問題的能(néng)力，理解提出問題的意義。
2、 發(fā)展提出猜想和形成(chéng)假設的能(néng)力，理解假設對(duì)科學(xué)探究的作用。
3、 發(fā)展收集信息和處理信息的能(néng)力，理解收集、處理信息的技能(néng)對(duì)科學(xué)探究的意義。
4、 發(fā)展制定計劃、進(jìn)行簡單的技術設計和實踐的能(néng)力，認識技術設計的重要性。
5、 發(fā)展科學(xué)解釋和評價的能(néng)力，理解科學(xué)探究需要運用科學(xué)原理、模型和理論。
6、 發(fā)展表達和合作的能(néng)力，認識合作和交流對(duì)科學(xué)發(fā)展的意義，認識探究的成(chéng)果可[3][4]以對(duì)科學(xué)決策産生積極的影響。
而這(zhè)一切我們均可以從實驗教學(xué)改進(jìn)開(kāi)始實施。
在物理的探究性學(xué)習中，我們是怎樣運用實驗教學(xué)的呢？
現代科學(xué)教育是以學(xué)生爲主體，促進(jìn)學(xué)生各種(zhǒng)能(néng)力的發(fā)展爲中心，以主動獲取科學(xué)知識、獲得情感體驗爲目的教育方式，而開(kāi)展探究式的實驗活動是主動參與的最好(hǎo)方式。在物理學(xué)科教學(xué)中融入實驗探究，我們認爲可以從以下幾個方面(miàn)來操作：
二、中學(xué)物理教學(xué)中的探究學(xué)習運用的實例：
在中學(xué)物理教學(xué)中，探究性學(xué)習主要分爲課堂探究性學(xué)習和課外探究活動。
（一）課堂探究性學(xué)習
讓學(xué)生邊動手邊探究的教學(xué)方法是大家公認的較好(hǎo)的教學(xué)方法，這(zhè)種(zhǒng)方法能(néng)體現學(xué)生的主體作用，但由于每節課的時間限制和教學(xué)進(jìn)度的要求，對(duì)課堂的探究教學(xué)不能(néng)放任自流，應該加強指導。
教師的指導作用主要在“善于啓發(fā)”上下功夫，主要體現在：
（1）、啓發(fā)學(xué)生提出問題或猜想。
（2）、啓發(fā)學(xué)生設計驗證猜想的實驗。
（3）、引導學(xué)生做好(hǎo)實驗。
（4）、認真做好(hǎo)實驗總結，及時表揚，同時提出進(jìn)一步的要求。
切忌教師把實驗方案和結論源源本本的交給學(xué)生，讓學(xué)生成(chéng)爲“應聲蟲”和“傀儡”，這(zhè)樣做和“在黑闆上做實驗”沒(méi)有本質的區别。
而有指導的課堂探究性學(xué)習又可分爲引課教學(xué)、演示教學(xué)、分組式教學(xué)（包括随堂實驗）、習題教學(xué)綜合教學(xué)等方式。
１、生動有趣的引課實驗
用精彩的實驗引入新課，既能(néng)吸引所有學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生興趣，又能(néng)爲新課鋪墊，在此基礎上，讓學(xué)生動手探究學(xué)習或者教師在探究思想指導下進(jìn)行教學(xué)，這(zhè)種(zhǒng)引課的教學(xué)方式已被越來越多緊跟改革步伐的教師所運用。
例題一 用如圖一所示來引入平面(miàn)鏡成(chéng)像的課題。
先演示燒杯中的蠟燭火焰風吹不滅；再將(jiāng)水倒入燒杯中直到淹沒(méi)火焰，火焰也不滅，爲什麼(me)呢？
再將(jiāng)整個裝置水平轉動90度，學(xué)生看到原來燒杯中既沒(méi)有蠟燭更沒(méi)有火焰，剛才看到的蠟燭和火焰不過(guò)是的玻璃闆前蠟燭和火焰的虛像。
由此引入平面(miàn)鏡成(chéng)像的課題（注一）。
例題二 將(jiāng)兩(liǎng)個2.25升的可樂瓶裝滿水，一個放在講台上另一個放在裝有洗衣粉溶液的盆子裡(lǐ)，讓班上最有力氣的男同學(xué)上台來，要求他用手從可樂瓶中部將(jiāng)可樂瓶豎直拿起(qǐ)來----學(xué)生拿起(qǐ)來了；再讓他把手在盆内浸濕後(hòu)再豎直把盆中的可樂瓶拿起(qǐ)來----這(zhè)時學(xué)生卻拿不起(qǐ)來了，爲什麼(me)呢？從而引出了摩擦力這(zhè)個課題。教師不用一句提問便引發(fā)了學(xué)生探究問題的思維，使學(xué)生自發(fā)地思考摩擦力究竟與哪些因素有關，以及如何去增大或減小摩擦，而老師隻需要去圍繞同學(xué)們的主動思維而深入理論知識的探究，更體現了學(xué)生的主體性。
例題三 高中閉合電路歐姆定律的引課如下：
用兩(liǎng)個外形一樣的一号電池分别點亮同一個小燈泡，結果一次很亮，一次微微發(fā)紅，這(zhè)是爲什麼(me)呢？
用電壓表進(jìn)一步測試可以知道(dào)，兩(liǎng)個電池空載的時候路端電壓相差不多，可見，兩(liǎng)個電池的電動勢相同，而接上小燈泡後(hòu)，一個電池路端電壓減少很少，結果燈泡很亮，另一個路端電壓減少較多，所以燈泡隻能(néng)微微發(fā)紅，可見電源向(xiàng)外供電不僅跟電動勢有關，還(hái)跟電源内部情況有關，從而引入對(duì)閉合電路的歐姆定律的研究。
在以上幾個引課實驗教學(xué)中，教師進(jìn)入講堂雖然不發(fā)一言，卻緊緊地抓住了學(xué)生們的注意力，他們好(hǎo)奇地、執着地跟着老師的動作、聲音而進(jìn)入絲絲扣入的教學(xué)理論中。
２、形象直觀的演示
物理教學(xué)中隻講理論是枯燥無味而難于理解的，如果利用演示實驗教學(xué)，將(jiāng)有利于學(xué)生從實驗中去感受理論得出的原因，加深學(xué)生對(duì)知識的興趣和印象。
例一 在初中的壓強教學(xué)中，探究壓強和什麼(me)因素有關，是一個讓孩子們茫然的問題，而我們在實驗教學(xué)中運用了如圖二所示的器材，。
把一個長(cháng)方形鐵塊以“站立”、“側卧”和“平躺”三種(zhǒng)方式放在一個表面(miàn)刮平的面(miàn)粉盒上，學(xué)生很容易得出壓力相同的條件下，壓痕跟接觸面(miàn)積有關，即接觸面(miàn)積越小，壓痕越深；接觸面(miàn)積越大，壓痕越淺。
比較長(cháng)方形鐵塊和鋁塊以相同方式站立在刮平的面(miàn)粉上，又能(néng)得到在接觸面(miàn)相同的條件下，壓痕跟壓力有關，即壓力越大，壓痕越深，壓力越小壓痕越淺。
例二 在演示氣體壓強與體積的關系時，學(xué)生常常對(duì)氣體體積增大而壓強減小的說法感到難以理解，因此，在此設計一個實驗：在500ml針筒裡(lǐ)放一個色彩豔麗的小氣球，當我們拉大針筒内氣體的體積時，氣球的體積增大，由這(zhè)個實驗學(xué)生很容易地理解了這(zhè)個章節的内容。
３、靈活多變的分組
分組實驗一直是培養學(xué)生操作能(néng)力、理解物理學(xué)科知識的主要方法，也是發(fā)展學(xué)生綜合能(néng)力和探究興趣的重要的教學(xué)手段。爲了達到人人都(dōu)得到能(néng)力的培養和鍛煉，以及讓學(xué)生主動參與探究的教學(xué)目的，提供大量的随堂實驗也是必不可少的。
除了書上規定的規範化的分組實驗和探究式的分組實驗之外，我們還(hái)可以多開(kāi)展一些與探究思維并進(jìn)的随堂實驗。例如沖量、碘的升華凝華、蒸發(fā)等，以及後(hòu)面(miàn)綜合探究中會講到的平面(miàn)鏡成(chéng)像。這(zhè)類課程以學(xué)生爲主體、探究與指導共同發(fā)生作用來提高教學(xué)質量，發(fā)展學(xué)生的綜合能(néng)力。
例題一
在初中的浮力教學(xué)中，可以先讓學(xué)生猜想浮力和什麼(me)因素有關，然後(hòu)讓學(xué)生用對(duì)比實驗的方法設計驗證性實驗，來驗證自己的猜想是否正确，從而總結出：物體所受浮力的大小，隻跟液體的密度和物體浸入液體的體積有關。（注二）[5]
例題二 利用兩(liǎng)個一号電池之間串接一個20Ω歐姆-30Ω的[6]電阻組成(chéng)一個内阻較大的模拟電源（如圖三）可以讓學(xué)生用來探[7]究輸出功率和外電阻的關系。在學(xué)生得出初步規律之後(hòu)，教師再從理論上推導，證明實驗的結論。
例題三
利用一個線圈和一個條形磁鐵，一隻靈敏電流計和一節幹電池（外加一個高電阻），可以讓學(xué)生探究感生電流的方向(xiàng)和磁極運動方向(xiàng)之間的關系。教師在學(xué)生衆多結論的基礎上再總結出楞次定律。
４、實驗教學(xué)運用于習題的探究
習題教學(xué)中“計算、計算、最後(hòu)還(hái)是計算”這(zhè)種(zhǒng)枯燥無味的教學(xué)方法，也是當前課堂教學(xué)改革的内容之一。如果其中滲透探究活動的思想、采用精彩的實驗探讨問題，就能(néng)使物理的探究性學(xué)習課更生動和完整。
例如在證明大氣壓強存在的覆杯實驗的基礎上，另做一個如圖四所示的實驗。在杯子裡(lǐ)内隻盛三分之一的水，蓋上紙片（a圖），將(jiāng)整個裝置倒置，松開(kāi)手指之前提問學(xué)生：“松開(kāi)手指後(hòu)，杯子裡(lǐ)的水和紙片會不會掉下來？”，大多數學(xué)生會回答：“會掉下來！”結果松開(kāi)手指紙片并沒(méi)有掉下來，其中的原因可以編制成(chéng)習題讓學(xué)生計算和探究。
物理的許多習題都(dōu)是從實際生活中抽象出來的，都(dōu)可以在習題中以實驗探究和計算的方式來深化理論。
５、綜合探究課
綜合探究課實際上就是把前面(miàn)所講的幾種(zhǒng)實驗探究同時運用到課堂教學(xué)中。
例如平面(miàn)鏡成(chéng)像的課程設計如下：
（１）利用前面(miàn)所講的圖一作爲引課；
（２）演示以在平面(miàn)鏡後(hòu)面(miàn)的實物蠟燭找出鏡前蠟燭的成(chéng)像，說明了平面(miàn)鏡中點的成(chéng)像；
（３）以學(xué)生随堂的實驗探究方式找出平面(miàn)鏡中三角形的成(chéng)像，來探讨平面(miàn)鏡中物體的成(chéng)像；
（４）由學(xué)生分小組找出國(guó)際象棋的成(chéng)像，在實際操作和交流與合作中總結出物與像之間的關系；
（５）教師在講台上演示一個由18個高亮度小燈泡組成(chéng)的“上”字的成(chéng)像情況，以此細化平面(miàn)鏡物體成(chéng)像的過(guò)程。
（二）、課外探究性活動。
由于不受課堂教學(xué)時間和教學(xué)進(jìn)度的限制，而且隻是感興趣的同學(xué)參與，所以課外的探究性活動可以少指導或無指導，充分發(fā)散學(xué)生的創造性思維。少指導或無指導并不等于教師就完全不管，任學(xué)生自生自滅，教師的指導在此種(zhǒng)情形下主要體現在：指出參考書目和研究方向(xiàng)，用啓發(fā)的方式協助學(xué)生找出實驗失敗原因并且改進(jìn)實驗方法等等。
例題一
課堂上先向(xiàng)同學(xué)們展示如圖五所示的磁懸浮玩具，課後(hòu)再把玩具交給班級保管，讓同學(xué)們有充足的時間探索其中的道(dào)理，加深同學(xué)們對(duì)磁極相互作用的認識。
例題二
讓高中同學(xué)探究一分、二分、五分硬币“浮在”水面(miàn)上的原理。
教師可以引導學(xué)生參閱有關表面(miàn)張力系數以及表面(miàn)張力系數和溫度關系的參考資料（這(zhè)兩(liǎng)部分資料都(dōu)超出高中物理的範圍），而後(hòu)引導同學(xué)觀察和解釋下列現象：
（1）
比較同一枚一分硬币“浮在”0℃的水和45℃中水的情況有什麼(me)不同？讨論露出水面(miàn)外的部分有什麼(me)不同？
（2）
比較爲什麼(me)一角硬币（或五分硬币）能(néng)“浮在”45℃水中卻不能(néng)浮在95℃的水中呢？
這(zhè)樣讨論問題既可以開(kāi)闊學(xué)生的視野，也可以加深對(duì)表面(miàn)張力的理解。
例題三 如圖六（a）所示，將(jiāng)一端封閉的長(cháng)試管灌滿水，再將(jiāng)一個外徑略小于長(cháng)試管内徑的小試管開(kāi)口向(xiàng)上輕輕壓入長(cháng)試管内，然後(hòu)將(jiāng)整個裝置倒置如圖六（b），就能(néng)看到小試管在長(cháng)試管中緩緩的上升。
（1）
讓學(xué)生解釋這(zhè)個現象。
（2）
讨論表面(miàn)張力對(duì)這(zhè)個現象的影響。
（3）
讨論水的流速對(duì)這(zhè)個現象的影響。
還(hái)可以讓學(xué)生在此基礎上自由發(fā)揮，看看還(hái)能(néng)發(fā)現什麼(me)現象，并且讨論其原因（注三）。
教師在引導學(xué)生閱讀有關表面(miàn)張力系數和流體動力學(xué)的伯努利方程資料（這(zhè)兩(liǎng)部分資料也是超出高中物理範圍的）之後(hòu)，讓學(xué)生一邊重複實驗一邊研究上述的問題。
這(zhè)種(zhǒng)課外的探究活動，可以培養學(xué)生閱讀能(néng)力、分析和解決問題的能(néng)力，在潛移默化中增強學(xué)生的求知欲和探究能(néng)力。
課外的探究性活動，還(hái)可以有一種(zhǒng)比前者要求更高的形式，就是向(xiàng)同學(xué)公布無确定答案的實驗題目，征求以不同的操作方式對(duì)實驗題目進(jìn)行展示，并根據展示方法的新穎、使用器材的經(jīng)濟、後(hòu)期效果的實用、外形制作的美觀等評出一二三等獎，發(fā)展學(xué)生多方面(miàn)的能(néng)力。
例如：（１）用一根筷子豎直提起(qǐ)一個可樂瓶。（２）用一個燒杯豎直提起(qǐ)一塊木闆。（３）怎樣使雞蛋從六樓落下而不碎裂。[8]
這(zhè)種(zhǒng)探究性活動允許學(xué)生增添一些輔助器材，也可加一些限制條件。在活動過(guò)程中教師不給指導，讓他們自己收集資料，設計方案，動手操作，以檢驗方案的正确與否，這(zhè)些活動大大提高了學(xué)生們的創新能(néng)力，活躍了學(xué)生的思維。
三、實驗在物理探究教學(xué)中的成(chéng)果及思考
我校的物理實驗運用于教學(xué)探究以後(hòu)，學(xué)生們不僅上物理課的興趣大增、課上也積極思維，緊跟老師的探究教學(xué)，而且課前課後(hòu)總追着物理教師詢問相關的知識，許多同學(xué)還(hái)主動要求在課外時間開(kāi)設實驗課，一些學(xué)生在課間也到實驗室來探究物理現象與理論形成(chéng)的原因。學(xué)生成(chéng)績普遍提高，學(xué)習風氣也大大改變了。在課外“雞蛋撞地球”（即怎樣從六樓扔下雞蛋而使雞蛋完好(hǎo)）的實驗探究性比賽中，一些學(xué)生運用了力的分解原理及緩沖方面(miàn)的知識，以簡單而新奇的構造而獲得了成(chéng)功。由此我們可以看出：探究是教學(xué)法改革的主要路徑，而實驗教學(xué)則是探究活動的重要手段。
和以往的實驗教學(xué)有所不同，探究性學(xué)習給教學(xué)注入了新的精神：同樣是讓學(xué)生動手實驗，它通過(guò)實驗探究讓學(xué)生經(jīng)曆和體驗到探索知識的樂趣，從中滲透本學(xué)科的方法和思想，同時還(hái)培養學(xué)生的合作精神和責任感以及承受挫折的能(néng)力，這(zhè)些都(dōu)是培養高素質人才不可或缺的。
在教育部頒布的《物理課程标準》（實驗篇）（2001年7月）的内容标準中，首先提出科學(xué)探究，其次才是科學(xué)内容，它把科學(xué)探究作爲很重要很有價值的學(xué)習方法和教學(xué)方法提出來，各級學(xué)校也在積極地開(kāi)展探究性的教學(xué)活動。而實驗利用率的增加也說明越來越多的教育者注意到了實驗教學(xué)在教改中的重要地位，重視實驗教學(xué)，更要加強實驗探究在教學(xué)中的利用，同時提高實驗教師自身的素質修養以及實驗教師的地位和待遇，這(zhè)些都(dōu)是我們教育改革中有待解決的問題。而實驗教師積極主動地投入物理的聽課和教學(xué)中，參與教研活動與課題研究，與本科老師共同設計和讨論教學(xué)方案，不僅能(néng)提高自身的修養素質，還(hái)可與學(xué)生一起(qǐ)雙向(xiàng)地、互動地在各種(zhǒng)情感體驗中建構學(xué)科知識、促進(jìn)能(néng)力發(fā)展。同時我們必須認識到實驗是輔助教學(xué)的工具，探究的方式雖然好(hǎo)但也不能(néng)濫用，教學(xué)中如果過(guò)分地追求實驗的多樣和新奇，會引開(kāi)學(xué)生對(duì)本章節理論的注意力而适得其反，因此，把握好(hǎo)實驗教學(xué)在物理探究教學(xué)中的“度”，也值得我們大家探讨。
參考文獻：
［1］王沛清.物理演示實驗的教學(xué)價值［J］實驗教學(xué)與儀器2001.(11)
［2］黃建書,張曉冰,陳輝祖.中學(xué)理科實驗教學(xué)發(fā)展趨勢的思考［J］實驗教學(xué)與儀器2002.(1)
［3］《物理課程标準（實驗稿）》教育部頒布（2001年7月）
2003年4月16日
The physics course
investigates the study beginning explores
Name:yan.zhang
The Normal University of Peking all experiment the high school
postal service coding 610017
Summary:
Investigating the study is educating one of the high talented person's paths in
character, but the physics course investigates the study should regard
experimenting as the important means. This thesis is from the teaching that
experiment the solid example joins together the physics course to discuss to
experiment at the physics position in the reform in education with function.
Key
phrase: Investigating the study physics teaching experiments