科學(xué)探究論文：淺談物理課堂教學(xué)中學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng).doc

科學(xué)探究論文：淺談物理課堂教學(xué)中學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)摘 要：新課程教育的核心是促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，而學(xué)生發(fā)展的一個重要方面就是探究意識的形成與探究能力的培養(yǎng)。新課程倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，就是要利用學(xué)生的探究本能，通過實驗探究，激發(fā)學(xué)生的探究意識，使學(xué)生保持積極的學(xué)習(xí)興趣和強烈的學(xué)習(xí)動機。關(guān)鍵詞： 科學(xué)探究；創(chuàng)設(shè)情景；有效引導(dǎo)；提高效率新物理課程標(biāo)準(zhǔn)特別強調(diào)科學(xué)探究在物理課程中的作用,將學(xué)習(xí)重心從知識的傳承積累向知識的研究過程轉(zhuǎn)化,從學(xué)生被動接受知識向主動獲取知識轉(zhuǎn)化。探究性學(xué)習(xí)是由學(xué)生在學(xué)習(xí)和社會生活情境中發(fā)現(xiàn)問題，選擇課題，設(shè)計方案，通過自主性探究，收集和處理信息，研究和討論，最終解決問題，從而體驗和了解科學(xué)探索過程，養(yǎng)成自主探究、創(chuàng)新的意識和習(xí)慣，形成和提高創(chuàng)新能力，建構(gòu)知識積累和豐富直接經(jīng)驗的活動過程。物理課程標(biāo)準(zhǔn)將科學(xué)探究作為一種重要的學(xué)習(xí)方式，十分重視和強調(diào)學(xué)生自主的、開放的探究學(xué)習(xí)。以下就如何在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力談?wù)勛约旱挠^點。一、要創(chuàng)設(shè)清晰的物理情景，設(shè)置激思的疑問在教學(xué)過程中，要善于為學(xué)生創(chuàng)設(shè)探究的情境，設(shè)置激思的疑問，提供探究創(chuàng)造的機會和條件，切切實實地開展探究性教學(xué)。學(xué)生的大腦并不是一張白紙，生活使他們積累了許多經(jīng)驗，因此對學(xué)生的原有知識結(jié)構(gòu)要有一個比較準(zhǔn)確的估計。在引入新課時，要剖析學(xué)生的原有知識結(jié)構(gòu)，找到切入點，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、探究的興趣和愿望。切入點可以是一個易激起學(xué)生思考的問題或一個演示實驗，也可以是生活常識，也可以是一些出乎學(xué)生意外、卻又吸引他們的現(xiàn)象等等。例如在“靜電現(xiàn)象”中，教師展示“手按在起電機上的人的爆炸發(fā)型”、“人在高壓的鐵籠子內(nèi)安全無事”、在“電磁感應(yīng)”教學(xué)環(huán)節(jié)，磁鐵吸引、排斥鋁環(huán)的現(xiàn)象，與學(xué)生的生活經(jīng)驗似乎有矛盾，都能夠較好地創(chuàng)設(shè)物理情景，激起學(xué)生的好奇心，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)探究的愿望。二、在探究教學(xué)中重視學(xué)生的主體地位，教師適時作有效的引導(dǎo)學(xué)生的主體地位是進(jìn)行教學(xué)的出發(fā)點、依據(jù)和歸宿，是教學(xué)過程中實施素質(zhì)教育的核心。學(xué)生具有主觀能動性，能夠自覺地、主動地、積極地認(rèn)識客觀世界，并獲得自身主體性的不斷完善，這就要求教師應(yīng)該努力去培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的態(tài)度和能力，把學(xué)生真正看成是課堂學(xué)習(xí)的主體。學(xué)生通過實驗探究獲得的學(xué)習(xí)效果與科學(xué)探究能力發(fā)展，比教師做演示實驗或在黑板上講理論的效果要好得多，加強探究性實驗教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生實踐操作和科學(xué)探究的能力、發(fā)展新知的重要途徑。教師的主導(dǎo)作用，就是要把學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方法傳授給學(xué)生，教學(xué)過程就是教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)的過程。課堂教學(xué)中教師應(yīng)通過有效引導(dǎo)，讓學(xué)生從模仿到主動，逐步進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，真正從探究活動中掌握科學(xué)的探究方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。例如要引導(dǎo)學(xué)生了解并掌握實驗探究中常用的控制變量法、歸納法，處理實驗數(shù)據(jù)時常用的圖像法、列表法；在探究單擺擺動及彈簧振子振動時引導(dǎo)學(xué)生了解理想模型法，探究牛頓第一定律時引導(dǎo)學(xué)生了解實驗觀察與合理的科學(xué)推理相結(jié)合的方法等等。教師如果能以物理學(xué)方法為線索組織教學(xué)過程，實施知識教學(xué)與物理學(xué)方法教育的良好結(jié)合，必然使教學(xué)過程更符合學(xué)生的認(rèn)識規(guī) 律，也更有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。三、借助先進(jìn)的教學(xué)手段，提高探究效率現(xiàn)代化教學(xué)手段是重要的輔助教學(xué)的工具，它能更好地為常規(guī)教學(xué)服務(wù)，促進(jìn)常規(guī)教學(xué)發(fā)生改良。1.應(yīng)用多媒體教學(xué)在中學(xué)物理階段有很多內(nèi)容由于條件限制很難用實驗和教師講解讓學(xué)生弄明白，利用多媒體課件可以彌補這一缺陷。它能直觀而形象的展示物理現(xiàn)象，有助于學(xué)生理解并掌握物理概念，探究物理規(guī)律。例如在研究電路中的電流方向、粒子散射實驗及光電效應(yīng)現(xiàn)象及規(guī)律時，學(xué)生對實際中電流方向、粒子、電子是無法看見的，但用課件就可以直觀而形象地模擬顯示，有助于引導(dǎo)學(xué)生探究相關(guān)的規(guī)律。如圖1為粒子散射實驗的ppt動態(tài)演示，它直觀而形象的展示粒子散射實驗現(xiàn)象及規(guī)律。2.應(yīng)用dislab系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)dislab即數(shù)字信息系統(tǒng)實驗室（digital information system laboratory）。它是在傳統(tǒng)的實驗室儀器設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過加載智能化的傳感器、數(shù)據(jù)采集器和實驗分析軟件包構(gòu)成的新型實驗系統(tǒng)。它的應(yīng)用主要是基于新課程的理念與思想，即培養(yǎng)學(xué)生運用信息技術(shù)的能力，培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代傳感技術(shù)、計算機技術(shù)等工具開展實驗進(jìn)行探究的能力。它改變了傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式，對煩瑣的數(shù)據(jù)處理進(jìn)行了整合，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理、描述同步進(jìn)行的實時實驗?zāi)Ｊ剑箤W(xué)生能更高效地開展探究活動，提高學(xué)生科學(xué)探究的能力。四、牛頓第二定律探究教學(xué)案例分析1、提出問題，猜想與假設(shè)：由于已經(jīng)學(xué)過牛頓第一定律，教師可以直接提問“加速度的大小與哪些因素有關(guān)？”，學(xué)生思考討論交流后得出與物體所受合外力f及質(zhì)量m有關(guān)。2、制定計劃與設(shè)計實驗：教師要適時引導(dǎo)學(xué)生明確本節(jié)課的探究方法是實驗探究中常用的控制變量法，即先控制一個參量小車的質(zhì)量m不變，討論加速度a與力f的關(guān)系；再控制小盤和砝碼的質(zhì)量不變，即力f不變，改變小車質(zhì)量m，討論加速度a與m的關(guān)系3、進(jìn)行實驗與收集數(shù)據(jù)：教師先不交代兩個注意事項，引導(dǎo)學(xué)生用鉤碼代替砂桶，自主進(jìn)行實驗操作，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出a-f關(guān)系圖像，引導(dǎo)學(xué)生熟悉并掌握直觀體現(xiàn)物理規(guī)律的圖像法。不少學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為作用于小車上的合力就是鉤碼的重力，這樣學(xué)生的探究結(jié)果就會出現(xiàn)實驗結(jié)果相差很大的現(xiàn)象，這時再引導(dǎo)學(xué)生逐步分析探究并解決矛盾。圖2中是幾種比較有代表性的圖象：4、分析與論證：引導(dǎo)學(xué)生思考、討論圖像出現(xiàn)較大差異的原因：(1)平衡摩擦力的問題沒有平衡摩擦力或木板與桌面間的傾角太小圖2c圖木板與桌面間的傾角太大圖2b圖；(2)作用于小車上合力問題作用于小車上合力為f=m=，只有當(dāng)所懸掛重物的質(zhì)量m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量m時，f才近似等于mg，而當(dāng)m較大，m相對小車質(zhì)量不能忽略時，fmg,因而加速度也比mg/m小圖2d圖、e圖。歸納得出：實驗中認(rèn)為作用于小車上合力為鉤碼的重力，只適用于鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量并平衡摩擦力的條件下。在這種條件下作出的a-f圖像如圖2a圖，說明物體的加速度與物體所受的合外力成正比。以上探究過程，雖然教師沒有先交代兩個注意事項，課堂上多花了時間來得到結(jié)果，但卻給學(xué)生創(chuàng)造了獨立思考，積極探索的機會，留給學(xué)生較大的探究空間，使學(xué)生的分析、歸納能力的得到提高。本實驗數(shù)據(jù)處理過程較繁瑣，可以引導(dǎo)學(xué)生用dislab系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)（如圖3），有利于學(xué)生提高探究效率。5、探究結(jié)論：引導(dǎo)學(xué)生在前述的條件下探究a-m關(guān)系,作出a-的關(guān)系圖像?？偨Y(jié)得出：物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)出牛頓第二定律。6、思維拓展：有學(xué)生會質(zhì)疑“有沒有其它的途徑解決小車所受合外力的問題？”為拓展學(xué)生的思維，提高學(xué)生的實驗探究能力，教師可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生嘗試以鉤碼和小車作為一個系統(tǒng)來解決合外力的問題。在已經(jīng)平衡摩擦力的條件下，作用于該系統(tǒng)上的合力等于掛在細(xì)線的下端鉤碼的重力。為了使系統(tǒng)的質(zhì)量不變，可先把5個鉤碼放在小車上，一個掛在連接的細(xì)線上，然后，把小車上的鉤碼逐個疊掛在細(xì)線的下端，逐漸改變系統(tǒng)所受的合外力。用這種方法作出的a-f圖像如圖2中的a圖。教師也可以引導(dǎo)學(xué)生探究分析用如圖4實驗裝置解決小車所受合外力的問題。開始砝碼盤中放砝碼，通過細(xì)繩與小車連接，墊高木板，使小車和砝碼盤能沿木板勻速下滑，然后拿走砝碼和砝碼盤，小車沿木板勻加速下滑。設(shè)小車的質(zhì)量為m，砝碼和砝碼盤的質(zhì)量為m，木板的傾角為，勻速運動時，對小車而言滿足mgsintf0，對鉤碼有tmg0；勻加速運動時，對小車而言滿足mgsinfma，所以f合mgsinf-tmg。以上的探究過程中學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過實驗收集、分析和解讀數(shù)據(jù)，進(jìn)行推理、判斷和反思總結(jié)，不僅能理解、掌握相關(guān)的知識，他們的實踐能力、分析推理能力及歸納總結(jié)的能力也得到了提高，同時又發(fā)展了應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)的能力、交流和合作的能力，學(xué)習(xí)了科學(xué)探究的