论“探究学习”在物理教学中的应用
摘要：随着物理新课标的实施，初中物理教学中运用探究学习方法的地方越来越多。本文从什么是探究学习开始，结合笔者在教学中的经验，着重从初中物理探究要素中的前三个要素——“提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验”来探讨探究学习在物理教学中的应用。
关键词：探究学习；问题；物理教学
“探究学习”的倡导者是美国芝加哥大学施瓦布（J . J . Schwab,1909~）教授。他强调学生的学习方法与过程，认为探究式过程和方法适合在理科教学中培养学生的创造力，并进一步指出，教师的新技术和习惯，不是命令学生学习，而是教授学习方法，培养自我汲取知识的能力。
我国基础课程改革后的《物理课程标准》强调，科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。通过探究让学生学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学探究的方法，领悟科学的思想和精神。教师应该有目的、有计划地培养学生自我汲取知识的能力，而“探究学习”就是培养学生这种方法和能力的教学方式。
在现阶段的物理教学中，科学探究的要素有提出问题、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。笔者认为其中的“提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验”是教师在教学中要引导和教授给学生的，本文将从这三个过程来浅析“探究学习”在物理教学中的应用。
一、提出问题
“能在观察物理现象或物习过程中发现一些问题，有初步的提出问题的能力”这是新课程提出的目标之一，可以说，探究课的开展是以提出问题、确立课题为起点的。爱因斯坦曾经说过“提出问题比解决问题更重要”，提高了学生的提问能力能使探究课顺利有序地进行，起到提高课堂效率的作用。在现实的教学中，学生的提问能力并不强，要靠教师在教学中不断的培养，对于学生提问能力的培养，笔者认为应从以下三个方面着手：
1.激活思维，培养学生的问题意识
初中生提不出问题主要原因是学生没有进入学习情境中，尚未进入思考状态，无问题意识，所以无问题可提。教师应该有意创设一些有趣情境和提示性语言，激活学生思维使之产生问题意识。
如在“探究杠杆平衡条件”教学时，笔者改用两只大小不同的陶瓷猪和跷跷板做实验，要求把两只小猪放到跷跷板上使跷跷板处于水平位置上，学生看到憨态可鞠的小猪时都踊跃举手演示实验，此时学生很快进入学习情境中。笔者提示学生要使跷跷板保持水平，要满足什么条件？使跷跷板平衡跟什么因素有关？多数学生都能意识到使跷跷板水平平衡，不仅与重力大小有关还与距离有关。
学生的问题意识来源于充满疑问和有趣的情境中，教师在探究前有意创设有趣、充满疑问的情境，将所要学习的内容、知识与学生的求知心理联系起来，激发学生的积极思维，并由此产生问题意识和强烈的探究欲望。
2.鼓励学生提出问题，形成初步的提问能力
在有趣的情境和问题情景刺激下，学生头脑产生了问题意识，教师应留给学生足够的时间思考，把头脑中的问题意识转化为意识中的问题。学生意识中的问题一般是一些困惑、疑问、想象等，教师应该多鼓励学生将意识中的问题用语言表达出来，只有对学生口头表达的问题持赞赏的态度，学生对提出的问题才能有一定的积极性。
另外，教师还应鼓励学生以小组为单位将问题提出，通过小组的讨论可使问题趋于成熟，所提的问题体现了小组内成员共同的智慧，增强集体的荣誉感。
无论学生是以个人的名义提出问题，还是以小组为单位把问题提出，教师都应采用少批评、多表扬、多鼓励的策略，激发学生的提问兴趣和学习动机，使学生形成初步的提出问题的能力。
3.引导学生整理归纳问题使之科学化，学生的提出问题能力
每个学生对外界事物的感受、理解程度是不同的，思维能力和表达思想的能力也是不一样的，所以他们提出的问题可能不完善、科学性不强，教师对学生初步提出的问题不能以苛刻的态度对之，而应已发展的观念、帮助的态度引导学生对问题分析、整理和归纳，使问题不断完善、趋于科学化。教师要引导学生对所提问题进行整理、分析、剔除或忽略各次要问题，抓住主要问题，确立本节课的课题。
二、猜想与假设
从物理学的发展史看，物理的假说贯穿与整个物理发展过程中，可以说没有假说就没有物理学的过去和现在。由此可见探究教学中培养学生提出假说的能力是十分重要的，然而在探究学习中，学生往往在要探究的问题提出后，不敢或不会猜想和假设，这就使得探究学习很难进行下去。
实际上，在物理学中的猜想与假设是运用现有的经验和知识，对问题中的事实寻求可能解释的过程。在这个过程中，教师应该鼓励学生大胆从不同角度提出假说，但不是要学生胡猜乱想，我们应该以一定的策略引导学生，鼓励学生做出合理的猜想，从而培养学生提出假说的能力。
1.凭直觉思维假设
直觉思维是人们对未知世界的一种直接领悟式的本质理解和综合的整个分析，它是没有经过严密的逻辑推理，又叫做非逻辑思维。科学上的许多重大突破都与直觉思维有密切关系，如阿基米德为揭示皇冠的秘密，是在浴盆中洗澡时领悟出阿基米德原理的，这不是完全一览与系统的演绎和理性的证明，而知觉思维是中学生思维的一种重要形式，如果我们在教学中过分强调学生任何问题都要讲清为什么，过分强调学生的逻辑推理，这就会抑制学生的知觉思维发展，阻碍他们智力的发展和知觉天赋的张扬，使他们丧失一种有效解决问题的途径。
牛顿曾说过“没有大胆的猜想，就不会有伟大的发现”。教师在教学中要鼓励学生大胆的猜想，特别是在探究一些学生不可能通过已有知识进行逻辑推理后再猜想假设的物理问题时，如“探究电流与电阻和电压关系”、“牛顿第一定律”等，我们应该调动学生的直觉思维进行猜想假设，促使学生通过实验来验证假设的正确与否，为他们以后的学习提供兴趣和动力。
2.凭逻辑思维猜想假设
逻辑思维是借助概念判断、推理等抽象形式进行的，教学中应引导学生运用已有的知识、经验进行归纳分析、类比、推理等建立猜想假设，从而培养学生的思维品质。
如对“凸透镜成像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系？”的猜想，我们可以引导学生对凸透镜应用中的照相机、投影仪和放大镜的成像进行归纳分析之后再做出猜想。
1.明确探究目的和已知条件，经历制定计划与设计实验的过程
制定计划与设计实验，就是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化。一般做法是先分析该探究要解决哪几个问题，每个问题有哪几种解决的方法，根据现有的条件和探究的要求，应该选择哪几种方法为好，然后根据这些被选中的方法确定需要什么实验器材，按这些方法的逻辑关系构思出操作步骤。例如设计“影响电磁铁的磁性强弱的因素”实验方案时，通过推理得出电磁铁的线圈匝数越多，通过的电流越大，电磁铁的磁性越强的假设之后，通过逻辑思维，很容易分析出实验需解决的问题。
2.尝试选择探究的方法及所需要的器材
总得来说，科学探究可以使用观察、实验、资料查询、调查访问等方法。义务物理课程标准中科学探究的问题，比较多的是用观察和实验的方法。其中尤以实验探究方法居多，因此存在着一个如何选择实验器材的问题。
选择实验器材所涉及的面很广，如实验的原理、实验器材的性能和操作要求、实验的基本知识等，都会对实验器材的选择起作用。在选择实验器材时，考虑的因素也是多方面的，对初中学生来说，不能一开始就要求过高，但应该让学生在制定探究计划时领悟选择器材的思路，尝试自己来选择探究所需要的器材。例如，可以让学生在制定探究计划时思考需要哪些器材，把所需器材的种类先确定下来，然后再从实验器材的安全性、减小误差、方便操作等方面来考虑器材的规格等问题，形成从各个因素选择实验器材的意识，逐步提高学生选择实验器材的能力。
在选择实验器材时，应提倡学生选用日常生活中常见的器具来进行试验，这有利于使他们产生对实验探究的亲近感以及它们在实验器材选择方面所表现的创造能力。
3.尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的初步意识
要让学生尝试考虑影响问题的主要因素，首先应使学生认识到，具体的科学问题常常都是由多个因素共同造成的结果。例如一段导线和一段电炉丝，从本质上都是一个电阻。电炉丝要做成螺旋状，是为了增加电炉丝的长度；导线中的铜丝要做成多股，是为了在保持柔软的情况下增加铜丝的横截面积；电炉丝不用铜而用合金做成，是从材料选择方面增大电炉丝的电阻值。由于导线和电炉丝对电阻值的要求不同，它们在长度、横截面积、材料等因素上的体现也各不同，这些因素共同对它们的电阻值起作用。
要让学生尝试考虑影响问题的主要因素，还应使学生认识到，在一定的条件下有时是某个因素在对问题起主要作用。之所以要使学生认识当某个因素在对问题起主要作用时是有一定条件的，就是为了使学生能进一步体会，所谓这个条件，就是除主要因素以外的其它因素对问题的影响应该小到可以忽略的程度。实际上，这就是在帮助学生建立控制变量的初步意识。具体用以上实例来说就是：当研究导线电阻与长度、横截面积、材料三者中的某一个量的关系时，应保持另外两个量相同。
四、认识制定计划与设计实验在科学探究中的作用
科学探究需要通过具体的操作来获取证据和验证假设，制定探究计划、设计实验方案，将把探究的猜想与假设落实到具体的操作方案上来。
制定探究计划将使探究者明确收集信息的途径和方式，确定收集信息的范围和要求，了解探究所需的器材和设备以及建立分析数据的方法和思路。探究计划使探究步骤更加有序，探究过程更加科学，如果没有探究计划，没有实验方案，科学探究的操作也就失去了根据。探究计划不当或实验方案不妥，将直接影响着探究结果的可靠性和科学性。
在学生制定探究计划之后，可以引导学生分析自己的计划，同学之间相互交流探究计划，发现计划中的不当之处，并预料它在探究中所产生的不良后果，从而提高对制定计划与设计实验在科学探究中的作用的认识。
总之，探究学习是以教授学生学习方法、培养学生自我汲取知识能力的教学方式。作为初中物理教师，我们只有深入学习初中物理新课标，真正理解“探究学习”的内涵，才能把“探究学习”更好地运用于教学中，才能培养出更多的探究型人才。
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[1]杨学亮.探究学生提出猜想假设的策略[J].中学物理，2006(1).
[2]任志伟.谈课堂探究中对学生提问能力的培养[J].中学物理，2006(1).
Abstract: With the implementation of new physics curriculum, inquiry learning is widely used in junior high school physics teaching. Starting off from what inquiry learning is and based on the author’s experience in teaching, this paper mainly discusses the application of inquiry learning in physics teaching from three elements of scientific inquiry—“putting forward questions, suppose and assumption, making plan and designing experiments”.
Key words: inquiry learning; questions; physics teaching
