如何培养学生科学探究的能力

科学探究活动在物理课教学中处于非常重要的地位, 它包含提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要素。它不仅可以使学生体验到探究的乐趣, 还可以形成正确的思维方式, 培养发现问题、分析问题和解决问题的能力, 是培养学生科学素养的重要途径。如何在现有条件下积极转变教学观念, 以新课程的理念指导和改进我们的教学, 为学生创造良好的探究学习机会, 使他们能够像科学家那样进行科学探究, 真正体验到学习的乐趣, 自主地获取科学知识, 增长能力, 形成正确的科学态度, 是我们教师当前亟待解决的问题。

1 激发兴趣, 诱发探究动机

“兴趣是最好的老师”, 学生在学习活动中, 对自己感兴趣的现象、原理、规律等, 总是主动、积极地去认识、探究。因此, 在教学中, 应设法激趣, 以诱发学生的探究动机。而要激发学生的兴趣, 就要把握“从生活走向物理, 从物理走向生活”。如笔者在教学初中物理新教材第一章第一节《声音的产生和传播》时, 提前一天让学生回家寻找一些能够发声的简单物体, 如木片、梳子、铃铛、音叉、鼓、纸哨、笔套、橡筋、纸盒等, 并把它们带到课堂;在课堂上笔者先并让学生摆弄这些器具并使其发声, 学生用敲、拨、拉、吹、弹、摇、拍等方法, 都使物体发出了声音, 这样让学生去感受“声音的世界”, 由此进行“从生活走向物理”的情景导入。然后笔者提出问题:声音是怎样产生的?激发学生兴趣, 引导学生进入物理探究角色。学生通过看、听、摸, 动手做各种发声的实验, 然后再经学生讨论, 老师点拨, 得出物理结论:声音是因物体的振动而产生的。了解这一规律后, 还要注重引导学生“从物理走向生活”。如让学生用手触摸自己讲话时的喉咙振动, 观察和解释蝉鸣现象等。物理知识和物理科学无时不有, 无处不在, 在相关课堂教学前后, 笔者都注意引导学生主动去探究自己身边的物理现象。如观察水的沸腾、“神舟”五号发射升空之际, 布置学生收看电视并通过媒体收集信息, 了解航天员的工作生活情况等。这样, 学生们手、脑并用, 兴趣盎然。

2 创设情境, 营造探究氛围

在平时的教学活动中, 我们应尽可能创造条件, 引导学生通过自主的活动, 让他们在科学探究中去体验、去学习、去感悟, 从而真正领悟科学的思想和精神, 在愉快而轻松的氛围中获得科学知识、科学方法和基本技能。在学习“光的折射”一节时, 笔者为每一名同学分发了一烧杯热水 (热水的水雾可用于显示光在空气中的光路) , 一只激光手电筒, 一张硬白纸片, 一只空塑料杯, 一只长吸管等, 让学生在学习了光的直线传播及光的反射的基础上, 结合自习, 自主探究光的折射规律。得到的结论比平时单纯由老师演示得出结论要好得多。学生探究实验后的总结交流中, 共提出了这样一些有意义的探究结论: (1) 光线在水中也是沿直线传播的; (2) 光从空气中斜射入水中, 改变传播方向, 且偏向法线; (3) 增大入射角, 折射角也随着增大; (4) 光从空气中垂直射向水中时, 不改变光的传播方向; (5) 光从水中斜射入空气中时, 光的传播方向改变且偏离法线; (6) 光从水中斜射入空气中时, 当入射角增大到一定时候, 没有光线进入空气; (7) 光斜射到空杯底某点, 慢慢加水后, 光斑的位置发生了偏移; (8) 斜射入水中的吸管看上去向上弯折了; (9) 竖直放的吸管从上面看上去在水中的部分好象变短了, 而从旁边看过去, 好象变粗了……

真是不探究不知道, 相信学生们在经过了这样的活动过程后所获得的知识, 一定会比通过常规的学习方式所获得的有质的升华。可从如下几方面给学生提供一种宽松、活泼的学习情境: (1) 允许学生打断老师的讲话或对老师的观点提出批评, 随时讲出自己的探究体会或好的解题思想方法; (2) 容忍那些与众不同、行为古怪、有独创性的学生;鼓励学生指出老师的不足, 修正老师的错误, 战胜老师, 超越老师; (3) 有计划地提出问题, 有意识地设计错误, 让学生去发现、去探究, 创设师生交互、生生交互的氛围。

3 重视引导, 教给学生探究的方法

学生探究的问题提出后, 在进行假设、制定计划与设计实验、实验验证和分析与论证的各个环节中, 教师应自始至终起好引导作用, 不能袖手旁观。教师要做好“引”的工作, 教师可把已经设计好的实验, 可以是完全正确的设计方案, 也可以是正确、错误兼备的方案交给学生, 引导学生分析实验的设计原理, 进行正确的探究判断, 形成与发展科学探究的能力。如在讲“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”时, 教师提出可能的因素 (接触面粗糙程度、压力大小、接触面积、物体运动速度) 与实验方案, 但故意不讲要采取控制变量法, 让学生自行判断、分析、实验。最后教师还要采取“放”的手段, 在出示观察对象, 提供实验材料后, 让学生独立完成科学探究的全过程。

物理教学中, 教师要重视引导, 教给学生独立学习、研究、自行获取知识的方法。这样才有利于培养学生学会自行获取知识的能力, 起到了“授之以渔”的作用。

4 注重生活实际, 培养探究能力

《物理新课程标准》一书中介绍的很多事例, 都是将探究的焦点引导到生活中的。例如:“比较材料的保温性能”、“电冰箱中的物态变化”、“自制指南针”, 等, 都离我们的日常生活相当近。教学之余, 我们按照新课程标准要求, 多次布置学生利用生活经历来探究新知识、实践新知识。又例如:在讲到“声现象”时, 我们要求学生调查家乡的噪声现状, 鼓励学生将自已的见解上书当地噪声严重的企业, 对这些噪声严重的单位提出自己整改建议。当然, 科学探究, 百花齐放、形式多样。我们通过不断尝试, 从学生学习的每一个方面展开探究活动, 一方面可使学生更好领悟科学思想和精神, 经历发现科学的过程;另一方面, 也可激发学生的学习兴趣, 为其终身发展夯实基础。

课堂教学是一门艺术, 也是一门学问。只要我们在教学中, 时时处处注意采取各种方式、方法对学生进行创造性思维训练, 用创新教育的思想观念去从事教学活动, 就一定能培养出具有创新素质的人才。学生的探究习惯一旦养成, 思维品质也就得到了最大限度地优化, 探究能力自然也就得到了提高。