例谈初中物理教学中的探究活动

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    《义务教育物理课程标准(2011年版)》在实施建议中指出,通过探究式活动形式,可以让学生“主动获取物理知识,领悟科学探究方法,发展科学探究能力,体验科学探究的乐趣,养成实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神”。基于这样的求,作为处于教学一线的初中物理教师就应该在实施教学活动中,从教学内容、教学目标、教学重难点等方面进行策划,采取积极有效的教学方法和方式,力求让学生“在活动中学、在活动中悟、在活动中得”。 
  一、在概念教学中结合探究活动形式,让学生理解概念的内涵和外延 
  物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特征在人们头脑中的反映,它的形成是一个非常复杂的过程。一般情况下,人们对物理概念的内涵和外延有清晰、完整的认识,必须经历通过观察活动获得感性认识、由感性认识上升到理性认识、由理性认识到实际运用这样三个阶段。而在实际的物理概念教学中,有不少教师很容易犯只重结论、轻过程,只重定义、轻现象的错误,从而导致学生能对概念的定义背得透熟,但却不知道概念怎么来的、该怎么用,无法与物理现象联系起来。所以,在物理概念教学过程中,让学生经历探究活动的过程,体验概念获得的快乐,才能从真正意义上理解概念,在实际运用中用好概念。 
  案例1电流和电流表的使用。 
  第一步骤教师给出由两个规格不同的灯泡、电池、开关组成的串联电路,引导学生进行以下探究活动。 
  活动一闭合电路,灯泡会发光。运用转换法,学生认识到电路中有电流存在;结合挂图,将电流与水流进行类比,变抽象为形象。 
  活动二观察到电路中两个灯泡亮度不一样,引导学生思考,激发其内在的认知冲突串联电路中各处的电流大小究竟是什么关系?猜想可能相等、可能不相等。由此学生自然就会联想到必须用测量工具进行测量裁判。 
  第二步骤学习电流表。 
  先对照设定的问题,自学并小组讨论电流表的使用规则;根据讨论的结果,模拟演练电流表的连接;学生总结、交流、汇报电流表使用过程相关求(如串联接入时“+”进“-”出,采用试触的方法选择量程等)。 
  其次运用习得的方法,自我探究串联电路中的电流特点;分小组研讨并联电路电流特点的研究方法,然后进行猜想交流论证(不同小组交流,以节省时间)。 
  第三步骤引出电流强度的相关知识,阅读“身边的电流值”。 
  反思传统的教学过程中,教师往往会根据教材的编排顺序,采取讲解、演示、阅读等形式让学生认识电流的存在、电流的大小、电流单位等基本知识,然后用分组实验的形式,学生依据教师给出电流表的使用规则进行活动,从而掌握电流表的使用求和串、并联电路的电流特点。这样的教学安排虽然也能让学生在一定程度上理解、掌握电流的概念和电流表的使用求,但由于学生没有经历探究活动的过程,在获得概念的过程中也就没有课堂热情,表现为学生获得概念的过程是一种单向、单调、机械的“注入”过程,故而学生对这种概念的获得持续的时间较为短暂,在今后的实际运用过程中,也就会有一定困难。而在此案例中,一改常规教学范式,先让学生结合活动体验电流的存在,然后在学生猜想、自主学习、探究交流活动中感受到概念的内涵,再在小组实验的基础上合作、交流、讨论进一步深化对电流和电流表外延的认识,这样在一定程度上就让学生从真正意义上理解了其概念。 
  二、通过探究活动形式让学生理解习题解答中的方法和思想 
  在现如今物理课堂中的习题教学,往往都充斥着“模仿式”教学模式。也就是说,通过教师对例题的分析、讲解、板书等形式,让学生掌握这一类习题的解题过程,学生只按照这样的解题范式进行套解,就能得出正确的答案。殊不知,这种“填鸭式”的教学方法,只能造就一些高分低能的学习“呆子”,而大大扼杀了学生的创新思维能力,这与课程标准中所倡导的课程教学观和培养人才的求是格格不入的。改变这种状况,只有教师本身更新观念,树立让学生成为课堂的主人、教师成为引路人的新型教学观,摈弃陋习,才能让课堂成为学生获取“活”知识、发展新个性、提高创新能力的场所。 
  案例2“电功率计算”教学片断。 
  L1 “220V 100W”、L2 “220V 40W”两个不同灯泡串联在220V的电路中,哪个灯泡更亮? 
  教学程序如下⑴展示两个灯泡的实物,学生观察灯泡中灯丝的不同,有什么发现?说明了什么问题;⑵并联在220V的电路中,哪个灯泡更亮?为什么?⑶串联在220V电路中,猜想哪个灯泡更亮?⑷闭合开关,观察现象(40W的灯泡亮,而100W灯泡几乎不亮);⑸根据现象,通过计算说明原因,并小组交流讨论。 
  反思针对此题的教学,过去我们往往会通过以下过程进行第一步根据灯泡铭牌上的数据计算电阻;第二步运用欧姆定律计算该串联电路中的电流;第三步用P=I2R算出电功率。这种讲法完全是接受式学习,虽然也能让学生掌握住此类问题的解决方案,但是由于学生没有经历体验、探究的过程,故而对解题的过程和结果只能是死记硬背,一旦遇到此类题的变式、拓展,就会感到束手无策了。但在此案例中,它就打破了常规计算教学一般模式,让学生通过观察、思考、猜想、讨论、交流等探究活动形式,使学生亲身感受到了直观的现象,知道了灯泡的亮度是取决于其实际电功率,而不是额定功率。更为重的是学生在探究活动中不仅知道了问题解决的基本方法,而且在活动中也大大调动了学生感官上的认识,激发了思维上的共鸣。从这个意义上讲,新型的课堂教学理念应该是学生在进行物理知识运用过程中主体自主建构知识、内化知识内涵和外延的过程,是学生在已有知识基础上自我调节、再组织达到新平衡的过程,而不是靠外在力量强行施加的过程。 
  三、通过探究实验的过程,培养学生各方面的能力 
  众所周知,物理是一门以实验为基础的自然学科,可以这样讲,实验教学贯穿于整个物理课堂中的各个环节。在课堂教学中教师往往会采用各种实验方式,如演示实验、自制小实验、分组实验等方式来调动学生学习物理的兴趣和热情,让学生感受到学习物理的乐趣。在这些实验中,学生可以在教师的引导、组织下进行有目的、有计划、有步骤的探究活动,再结合学生小组间的交流、合作、讨论形式,将实验过程中发现的问题、收集的数据、总结的结论进行及时的反馈、交流。事实证明,这样的活动形式对增强学生之间合作交流意识,提高学生观察实验的能力、分析解决问题的能力、抽象概括思维能力将有较大程度的影响。
 
  案例3“探究凸透镜成像规律”教学片断。 
  在学生猜想凸透镜成像大小与物体和凸透镜的距离有关后,教师指导学生讨论下列问题⑴该实验中需哪些实验器材?⑵蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上应该怎样放置?⑶蜡烛、凸透镜、光屏的高度应该如何调节?为什么?⑷在实验过程中,应该如何调节蜡烛、凸透镜、光屏这三者的位置,才能在光屏上得到清晰的像? 
  接着,学生设计实验记录表格(包括现象和数据),展示交流后分组设计实验,教师巡回指导,对小组实验中出现的问题进行个别点拨如在移动光屏的时候(即改变像距),是否应该移动蜡烛或者凸透镜(即改变物距)?应该在什么时候记录实验现象和数据?蜡烛放在离凸透镜较远处,光屏上是否能得到像?在将蜡烛向凸透镜移近过程中,光屏上的像有什么变化?学生在实验中将现象(像的倒正、大小)和数据(物距、像距)记录在表格中。 
  最后,实验小组代表将现象和数据填写到讲台上电脑里Excel表格中,教师利用Excel表格中的数据处理功能将各类数据进行分类汇总,引导学生分析、讨论、交流、整理、概括出凸透镜成不同实像的条件。 
  反思初中物理教材中有很多实验都可以通过探究活动的形式进行,但不一定按照科学探究过程的七个素一一展开。教师在实施课堂教学中,可以根据教学内容、教学目标的需,抓住一个或两个素有重点、分层次地展开,学生在这样的探究活动中,积极性就会大大得到提升。此案例中主就科学探究中的实验设计、实验验证、交流与评估进行了设计,整个教学过程紧紧围绕凸透镜在什么时候成什么像展开,学生能够在活动中口、手、脑并用,各种能力在不经意中也就得到了培养,从而实现了学生在教师的指导下外显活动和内隐活动的统一、操作活动和思维活动的统一,有效地将凸透镜在不同条件下成不同实像的难点突破了。另外,需强调的是教师在预设物理实验中的探究活动时,一定注意实验前、实验中的指导以及实验后对数据或现象的分析引导,切不可只图课堂上氛围的热闹而不考虑课堂教学的实质性内容。 
  以上仅是从物理课程的三种不同课型(概念课、计算课、实验课)选择了三个案例进行分析,其实在实际的教学过程中,其他类型的课也能通过探究活动展开。但是不管哪种课型,教师在设计、实施探究活动时,都必须以激活学生的思维为核心,让学生在具体的问题情境中参与到课堂教学中来,使学生明确探究活动的目的、思想、方法。一言以蔽之,探究活动的课堂应该是在教师的指导、引导下的学生自主学习、内化知识、生成技能、发展能力的课堂。 
  (作者单位江苏省宝应县夏集中心初中)