科学探究是初中物理教学的重要方式,而学生的探究能力是决定科学探究成效的关键。在初中物理教学中培养学生的探究能力应遵循以下原则:
一、培养习惯,循序渐进
学生良好的探究习惯是探究活动有效实施的保证,而良好的探究习惯的养成则有赖于教师长期的耐心培养。这就需要教师在教学设计过程中注重探究活动的设计。对于教材中安排的探究内容,要做到有条件的一定要探究,没条件的要尽力创造条件探究,能让学生自主探究的教师不要多加限制,需要教师引导的要注意引导要恰当,不要变成包办。同时,还要从培养学生参与探究活动的兴趣入手,遵循由浅入深、由易而难、由粗略到细致、由简单到复杂的循序渐进的原则,合理设计探究方案,逐步培养学生的科学探究能力。
以沪科版教材为例,在第一章介绍学习物理的重要方法——科学探究时,有的学生想当然地以为,科学探究是科学家研究问题的方法,应该是深奥的,自己学起来肯定很难。针对这一点,我并没有作什么解释,也没有给学生演示,而是设计了一个小小的学生探究活动,让学生尝试“如何抽动竖立放置的钢笔帽下压着的纸条而使钢笔帽不倒”,使他们充分体验探究的乐趣。虽然没有明确科学探究的具体方法与环节,但学生在探究过程中,通过交流讨论,总结失败的经验,将纸条由桌子中间移到边缘,抽动纸条由缓慢变为迅速,抽动的方式由拉变为击打,其实就在经历着科学探究的“提出问题——猜想与假设——制定计划与设计实验——进行实验并收集证据——分析论证——评估交流”的过程。这样就使他们明白自己参与的很多活动其实就是进行科学探究的过程,消除了他们的畏难情绪,初步调动起他们参与探究活动的积极性。而后的第二、三两章的教学中,在设计探究速度的变化、探究声音的问题时,依然不对学生作太细致的要求,放手让学生去做,但根据每个探究内容恰当地说明并强调科学探究的某一环节,或是提出问题,或是设计实验,或是分析归纳,或是猜想假设……,并提出相应的要求,先使学生零散地认识并掌握科学探究的各个环节,初步养成学生探究的习惯与态度。从第四章开始,引导并严格要求学生按照操作规范完成探究过程,细化科学探究的要求,培养学生严谨求实的探究态度。经历两三个这样的探究过程后,学生就会逐步养成良好的探究习惯,以后的探究教学教师的主要精力就要以放在如何给予学生恰当的引导与点拨上,使教师的主导作用能发挥得更好。
二、精心设计,张弛有度
初中物理教材中的探究活动,有主有次,有难有易,不能所有的探究过程都千篇一律,应根据主次与难易来设计不同形式的探究活动,既要对学生作适度的引导,又要给学生充分的自主活动空间,做到张弛有度,以达到既使学生增长知识,又培养其探究能力的目的。
我认为,在探究与生活联系密切的问题时,为了让学生深切感受科学的真实性,感受科学与日常生活的关系,应放手让学生自己探究,教师只需引导学生分析解决探究过程中出现的问题,以鼓励学生大胆猜测,勇于创新,而不是让教师的点拨或引导束缚了手脚。如探究声音、压力的作用效果、改变内能的方法等内容时,就可以让学生就地取材,自主完成探究过程,虽然可能出错,可能闹笑话,但学生可以在宽松的氛围下进行探究学习,易激发他们的学习热情,使他们乐于改正错误,获取知识,提高能力。而在探究凸透镜成像、物质的密度、欧姆定律等内容时,则要让学生在教师的逐步引导下完成探究过程,严格操作程序与操作规范,使其学习并掌握研究问题的科学方法,养成严谨缜密、实事求是的探究习惯。
再以沪科版教材《乐音与噪声》为例,这节课的重点是了解决定乐音特性的三个因素,难点是探究音调的高低与什么因素有关。为了突出重点并突破难点,我设计了三组不同的学生探究活动,并根据主次与难易程度在活动编排上采取了不同的处理方法:引入响度概念后让学生就地取材,自主探究影响响度大小的因素,教师引导归纳后演示验证加深理解;探究音调高低时,先利用计算机的媒体播放器播放歌曲,通过让学生在观察慢放、快放与正常放时的声波的变化的同时感受音调的不同,引导学生猜想音调的高低与振动快慢有关,再让学生自己探究并得出结论;而音色的教学则直接通过“以声辨人”的游戏让学生认识不同发声体的音色不同。这样不同层次的探究活动,既解决了学生的难题——难以想出决定音调的因素,又给了学生充分的探究自由,既体现了学生是学习的主体,也体现了教师的主导作用不可缺少。
三、相信学生,切忌包办
由于受传统教学模式的影响,一些教师在设计探究教学时,往往惟恐学生想不到、做不到,事事都想包办代替。这样很容易挫伤学生积极参与的热情,将生动的、能够让学生的思想放出火花的探究活动模式化,变得索然无味,也严重影响了学生创造力的发展。教师在探究中的作用在于点拨和引导,学生才是探究活动的主体,切不要本末倒置,将探究变成教师的独角戏,让学生随声附和,如同教师的牵线木偶,没有自己的思想与创造。在教学设计过程中,教师应当相信学生,给学生预留自己解决问题的时间,应当着眼于“如果学生想不到或做不到,我应该如何引导?如果出现这样或那样的问题,我又应该如果点拨?”而不是直接告诉学生应当如何去做及为什么要这么做,这样才能使学生养成独立思考、主动探求知识的习惯。
如在探究“平面镜成像规律”时,由于学校实验室器材简陋,只有玻璃、蜡烛和火柴,除了让学生自备直尺和白纸外,我还让学生自己想办法固定玻璃板,结果有的学生用手扶,有的用两摞书夹,有的在两侧用透明胶带斜拉下来粘在桌面上……在判断像的虚实时,有的学生拿一张纸放在火焰像的位置,还有的干脆像玩魔术似的直接把手放上去,以此说明所成的像是虚像。整个探究过程中,我只是引导学生分析“为什么用玻璃板代替平面镜?为什么用两根相同的蜡烛?平面镜为什么要竖直放?……”并引导他们正确表述探究结果,大部分的内容都由学生自己完成,而效果要比我直接告诉他们该如何如何要好得多。
再比如我常常让学生就地取材研究问题,在探究内能的变化时,学生有搓手的,有弯折铁丝的,有握钢笔的,有靠墙坐的将手贴在墙壁上,还有的捋起了袖子,让手臂慢慢变凉……分组讨论交流后,改变内能的两种途径很容易被他们归纳出来。而在探究声音的产生时,学生有拍桌子的,有弹皮筋的,有用尺子的,还有把一张纸弄得哗啦哗啦响的……一阵喧闹过后,我只需简单引导分析,学生就会得出结论——“声音是由物体的振动产生的”。所以我认为,教师一定要相信学生有自己解决问题的能力,在探究教学中给学生自己发现问题、解决问题的空间,让学生做探究活动的主人,而不要喧宾夺主,包办代替,这样才能使学生的创造性思维得到锻炼,使其探究能力逐步提高。
另外,要确保学生的探究不流于形式,就要给学生足够的自主探究的时间。由于课堂教学的时间是有限的,就要将课堂教学与课外活动结合起来,师生共同努力创造条件,使学生更多地经历探究过程,在探究过程中提高科学探究的能力。对于教师,要为学生精心设计课前要做的准备或课后要完成的任务,对于学生,则要认真完成教师布置的任务,将探究活动延伸到课堂之外。只要师生共同努力,真正改变学生的学习方式,多给学生独立思考的时间,多让学生做创造性探究的尝试,在教师的帮助下,学生一定会逐步养成良好的探究习惯,探究能力也一定会不断提高。