高中物理教学要注重培养学生科学探究能力

郭春丰

高中《物理课程标准》将科学探究放到前所未有的高度，目的在于将学生学习的重心从过分强调知识的传承与积累向培养学生的探究能力转化，让学生从被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生实事求是的科学素养、科学探究的能力、敢于探索的创新精神。在物理教学中，教师应该创设多样化的教学情境，重视学生科学探究能力的培养。

注重实验教学，使之成为培养科学探究能力的重要途径

物理学是一门以实验为基础的自然科学。高中物理新课程的各个模块均安排了一些典型的物理实验，对其所要解决的问题进行精彩的验证或探索。物理实验从确立实验目的到设计实验直至最后的结果分析，其实验过程实质就是科学探究的过程，因此物理实验是培养学生科学探究能力的重要途径。

为培养学生科学探究的能力，以实验为载体，把有关的问题尽可能设计成富有探究性、创造性，并具有可操作性的实验或实践课题。比如：1）提出问题：由教师直接提问变压器的输出电压与哪些因素有关？2）猜想与假说：由学生思考并互相补充得出输出电压可能会跟输入电压、原副线圈匝数、电流频率、铁芯等因素有关。3）制定计划与设计实验：引导学生制定利用控制变量法来进行实验的计划，思考需要测量的数据与可能需要的实验器材，如电源、原副线圈可变的变压器、多用电表等。4）进行实验和收集证据：对学生进行分组，并各选择一个因素进行实验研究。5）根据证据进行解释：由各组选派代表，提供实验数据并做出解释：与铁芯、频率无关。6）交流与检验：引导学生从理论上推导结论，将其与学生的实验结论进行比较，引导学生进行实验误差分析。

事实证明，学生通过实验获得的学习效果与科学探究能力发展，比教师做演示实验或在黑板上讲理论的效果要好得多。只有在实验基础上建立了正确的、经得起实践检验的理论，才能由表及里，达到对客观事物的规律性认识。在物理教学中，创造条件加强探究性实验教学，是培养学生实践操作和科学探究的能力、发展新知的重要途径。

授以方法，为培养科学探究能力寻找路径

能力与方法是密切相关的。教师要培养学生科学探究能力，就意味着要帮助他们掌握完成某种科学任务的方法。物理学方法是指人们在学习或研究物理问题的过程中发现问题、提出假说、搜集事实、做出解释论证等所遵循的途径和使用的手段，实际上是思维的方法和程序。物理学研究方法，主要是以观察和实验为基础，经过科学抽象，运用数学工具，概括总结出实验规律，然后经过实践的检验，发展为物理理论。

物理学方法是物理学发展的灵魂，是以知识学习到能力发展的桥梁。物理学方法是指物理学的具体科学方法，通常认为有观察法、实验法、理想化方法、类比方法、假设方法和数学方法6种。教师如果能以物理学方法为线索组织教学过程，实施知识教学与物理学方法教育的良好结合，必然使教学过程更符合学生的认识规律，也更有利于培养学生的科学探究能力。

例如，在库仑定律的教学中，教师不必要求学生预习，直接在上课之初先让学生进行两个带电体之间相互作用力的大小可能与哪些因素有关的猜想。猜想是探索性实验的前提，学生可能会想到：带电体的形状、大小，两带电体带电的多少，两带电体间的距离，两带电体间的介质等。然后，再让学生考虑这么多的因素怎么研究，有没有主次之分，哪些是主要因素，哪些是次要因素，次要因素在什么条件下可以忽略等等。当还剩下“电荷量”和“距离”两个因素时，再让学生考虑两个因素对作用力的影响如何思考，并提出控制变量法。这样模拟科学家的探索过程使学生体会与学习物理学方法，达到理想的教学效果。

建构物理概念规律，培养学生科学探究的能力

物理概念是反映物理现象和过程的本质属性的思维形式；物理规律是物理现象、过程在一定条件下发生、发展和变化的必然趋势及其本质联系的反映。形成概念和掌握规律就是对观察和实验得到的感性材料进行理性加工，并把有关物理问题的本质抽象出来。

教师应当让学生明白，任何概念和规律都是严谨的科学探究的结果，使学生在建构新的概念规律时，要学会质疑，学会尽可能经过严谨的探究再建构自己可以接受的知识体系。例如在讲解牛顿第一定律时，可把牛顿和古希腊自然哲学家亚里士多德的观点进行比较，并结合伽利略的实验研究成果。牛顿认为任何物体都将保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止；而亚里士多德认为物体的运动需要靠外力来维持。孰是孰非，只有通过实验才能得出肯定的回答。在此基础上，再来讲述伽利略的实验研究成果，就可以让学生清楚地认识到亚里士多德的观点的错误性。

为丰富科学探究能力培养的内容，可以将某些科学概念规律的典型探究方法作为重点使之凸现。针对于学生的薄弱环节突出某些能力的培养，从而实现对于科学探究能力的渗透式培养。

（作者单位：河北省玉田县林南仓高级中学）