对初中物理科学探究的理解与实践

游辉学

“注重科学探究，提倡学习方式的多样化”是《初中物理课程标准》提出的理念之一，那么，如何理解科学探究的内涵，怎样在教学实践中更好地进行探究式教学，提高学生的科学探究能力呢?

首先，我们要正确理解科学探究的内涵，所谓科学探究就是让学生去模拟科学家的工作过程，按照一定的科学思维程序去探索学习的过程，探究式教学也就是指在教师指导下，学生运用科学方法进行探究式学习的教学活动，它是目前基础教育课程改革实践中运用最多的，实践证明也是行之有效的一种非常重要的教学方式。

其次，要强调科学探究的重要性，其目的是将教学重心从过分强调知识的传承和积累向自主获取知识的探究过程转化，使学生从被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生科学探究的能力，实事求是的科学态度和敢于创新的探究精神，实践证明，学生通过探究式学习，能够产生浓厚的学习兴趣，保持强烈的求知欲和好奇心，能够感受到自己的失败与错误，并且在不断纠正错误，逐步走向正确的过程中真正体会到成功的喜悦，由此可见，科学探究是落实三维课程目标，培养学生科学素养的最有效的方式之一。

科学探究的过程是一个创造的过程，而创造力的核心是创造性思维，因此，探究实质是一个思维的过程，这个思维的过程是模拟科学工作者进行科研的思维程序来进行的，这种思维程序由七个要素组成：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，下面通过案例来讨论，怎样利用思维程序七个要素有效地进行探究式教学?

一、“提出问题”要素的操作：通过实验或实例，使学生发现问题并提出要研究的课题

爱因斯坦说得好：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，”发现问题与提出问题对培养学生的创造力起着至关重要的作用，提出问题就等于问题解决了一半，它是探究过程中不可缺少的一个重要环节，如果没有这一步，探究也就无从谈起，下面是《声音的产生和传播》教学实录中提出问题的片段。

师：同学们请注意听(教师演示：用棒敲击烧杯，发出一段美妙的音乐声)。

师：老师刚才敲出了一首曲子，发出美妙的乐音，你们想不想知道这声音是怎样发出来的?

全体学生：想!

师：我们今天就来研究一下声音的发生(板书课题)。

师：声音是怎样产生的?带着这个问题，同学们就跟着老师一起来探究一下。

这是一个典型的利用实验创设情境、提出问题的教学环节，教师利用生活中常用的玻璃杯设计了一个“水杯筝”，通过敲击“水杯筝”，产生了美妙的音符，这样很自然地就提出了问题，这种提出问题的方式是在教学过程中最直接、也最能体现物理学科特色的提出问题方式。

二、“猜想与假设”要素的操作：通过集体思考、相互讨论等方式去猜测问题的可能原因和答案或提出科学假说

猜想与假设都是科学假说的不同称谓，虽有所不同，但实质都是一样的，它是在观察和实验材料的基础上，根据科学原理和科学事实进行理性思维的加工以后，对未知的自然现象及其规律所作的假定型解释和说明，猜想与假设是探究的重要环节，它是使学生思维发散的最为活跃的阶段，这一个环节有何特点呢?我们来看一看《探究串联电路的电流规律》的教学片段。

师：下面，我们一起来研究一下在串联电路中电流强度的规律，同学们来观察一下这一串小彩灯，从第一个，第二个，第三个……直到最后一个，每一个小彩灯中电流强度到底遵循怎样的规律?换句话来说。在串联电路中各点的电流之间有什么关系?同学们能不能依据学过的知识提出自己的想法?小组讨论一下，等会告诉老师答案，并说明你猜想的理由。

学生讨论……

老师让不同的学生说出不同猜想并说出理由，最后老师将其板书在黑板上：①电流逐渐减小，原因是电流流经第一个灯泡时，很多电流已消耗在第一个灯泡上，越往后电流就越小，②一样大，因为串联电路中，电流只有一条路走，在从电源正极出来到负极应该相等，③与用电器有关，因为用电器不同，电流就不同，④与导线粗细有关，比如说水管，水管粗的水流大，水管细的水流小，⑤电流越来越大，因为电流经过第一个灯泡，第二个灯泡……直到最后一个，全部堆积到负极，所以越来越大，等等。

在这一教学过程中，老师准确地把握了猜想的内涵：猜想不是胡乱臆造，猜想要以现有的经验和知识为基础，提出猜想必须要有一定的根据，因此提倡在学生提出猜想以后，要求学生简述猜想理由，因为学生在简述自己猜想理由的过程中，实际上是一个自我评价与交流的过程，在学生提出猜想的时候，老师对学生的表述不规范，或者对语言的表述不同但是所提出的猜想的问题实际上是相同的，作出同步的提炼或归纳，这样使得学生提出的猜想的文字表述更为科学、规范，而不是学生说什么，老师就在黑板上写什么，这也是我们在教学过程中应该注意的。

三、“制定计划与设计实验”要素的操作：通过制定计划与设计实验。检验猜想与假设是否正确

制定研究计划可以有许多种方法，但在初中物理中，运用实验的方法是最为重要的，因此，从这个意义上来看，制定计划一般来讲也就是设计实验的过程，设计实验首先要找到实验的原理，再根据这一原理去设计实验操作过程，接上面《探究串联电路中电流的规律》教学片段，看看老师是怎样引导学生制定计划和设计实验的?

师：既然同学们有了这么多猜想，那么究竟哪一个是正确的?我们都知道对于物理而言，检验真理的唯一标准是实验，在实验前，请同学们利用所提供的实验器材，制定计划与设计实验，检验你的猜想是否正确。

师：要求小组通力合作：(1)边讨论，边合作设计；(2)交流内容(略)；(3)设计方案，包括：①所用实验器材；②所设计的实验电路图；③简述实验步骤(并板书)，

学生讨论，教师巡视。

教师让各个小组展示设计方案，并适当、适时地引导学生评价自己的计划，然后通过对比分析，寻找计划中的不当之处，使计划趋于完善。

对猜想最好的验证方法是实验，而实验方案的设计又是教学过程的难点所在，在学生设计实验方案的时候适当地给学生以任务和要求，这样更能发挥教师的引导作用，也有利于问题的解决，这是在教学过程中应该注意把握的问题。

四、“进行实验与收集证据”要素的操作：依据实验方案进行实验操作，并对实验现象、数据进行观察与记录；也可以搜集日常经验中的有关实例或查阅有关的资料

进行实验是收集证据的一种方法，并且是物理课堂教学中最为重要、最常用的方法，有条件的学校可让学生以小组为单位进行实验，实验过程中教师要进行巡视，及时指出学生在实验操作过程中出现的一些不规范的行为和动作，这对培养学生的科学态度以及他的未来发展都是很有好处的，必要时教师与学生一起探究，一起合作学习，这样老师既是参与者，又是指导者，还是合

作者，最后还要做好实验数据或现象的记录。

五、“分析与论证”要素的操作：通过分析实验现象及有关实例。检验猜想与假设的正确与否，并对猜想与假设进行修正、发展。或对大量的实例证据进行比较、归纳，最后得出一定的科学结论

本环节的目的是对所收集的证据进行归纳与分析，从而得出某些规律、找到某种关系，最终完成探究任务的环节，分析与论证的方法主要是归纳法、推理法和比较法，例如，根据电流强度与电压关系的实验研究，通过归纳实验数据，可得出：在电阻一定时，电流强度与电压成正比的结论。

面对大量的数据，如果我们不进行分析，那么什么结论都不能得到，探究就等于半途而废，所以“分析与论证”在科学探究过程中是必不可少的，教师要善于引导学生自己来分析实验数据，并且陈述自己分析数据的理由，这比由老师自己归纳，得出结论要好得多。

六、“评估”要素的操作：让学生对上述的探究过程进行反思、评价，找到成功与不足之处，为今后的探究提供经验

得出结论之后，一般看来科学探究过程就算大功告成了，但是在探究式教学的过程中还有一个环节，就是评估，这是我们传统教学的薄弱环节，值得我们高度重视，评估可从实验过程的合理性、结论的可信度和探究方案的改进三方面进行。

例如，在探究了蒸发快慢的有关因素之后，让学生相互讨论，回顾刚才的探究：

(1)是否真正控制了变量?有哪些干扰因素?如扇扇子的同时也使液面变大等等，

(2)通过分析这些干扰因素，你认为刚才的结论合理吗?

(3)面对上述的干扰因素，你如何去改进实验方法?

一般要求学生自己评估，学生对自己的探究过程进行评价的时候，既可坦率承认自己的失误和不足，又可对产生这种缺陷和失误的原因进行自我反思，这样不仅仅是评价者自身的进步，同时对于别的同学也是一次技能和方法的教育，评估的价值还体现在：通过评估可以进一步优化探究方案；在评估的过程中可能会引出一些新的发现；评估有利于学生养成严谨的科学态度，有利于发展学生的批判性思维。

七、“交流与合作”要素的操作：让学生写出简单的探究报告。并相互交流，以便能取长补短。改进探究方法；对探究成果进行推广与应用

交流与合作可以以两种不同的形式出现：一种是作为探究过程中自始至终的做法，或可称为探究过程中必须遵循的原则；另一种是作为探究过程中的一个重要的环节步骤，作为探究的一条原则应将“交流与合作”运用于探究过程的始终，从而为探究与创造营造良好的氛围，而作为探究环节的“交流与合作”应让学生写出简单的探究报告，并相互交流，以便能取长补短，改进探究方法，同时对探究成果进行推广与应用。

上述探究思维程序中的七个要素，我们应该根据具体的探究问题，对这七个要素进行组合、改变顺序、合理增减某些要素等等，切不可机械地套用。

(责任编辑：黄春香)