浅谈提高科学探究的有效性
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浅谈提高科学探究的有效性
随着新课程标准的实施，教师被赋予了新的教学理念与新的要求。《课程标准》中明确指出“注重科学探究，提倡学习方式多样化”、“科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一”。由此可见，新课程标准十分强调科学探究在学习中的作用。
物理是一门以实验为基础的学科。物理课本中有许多实验、许多新知识可作为探究的课题去开展探究教学，只要教师根据教学目标，以探究性的视角去挖掘教材中的探究因素，设置情境问题，引导学生主动学习、观察、探究，寻找问题的答案，学生就会经历科学探究的过程，明白物理知识的形成过程，从而体验知识获得的快乐，激发学习这门学科的兴趣。
“科学探究”包含以下七个环节：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。在具体的教学过程中，不一定每一个环节面面俱到，也不一定每一节课都要探究。如何有效的进行“科学探究”，本文将结合教学过程中的一些实例谈谈初中物理探究性教学的几点体会。
一、创设情景，提高科学探究中“提出问题”的有效性
陶行知先生在《每事问》一诗中写道：“发明千千万，起点是一问。”如何从日常生活、自然现象和学习过程中发现问题，并用恰当的语言文字进行表述，这是科学探究的要素之一。如果没有这一步，探究也就无从谈起。
那么，怎样引导学生提出有价值的、指向探究主题的物理问题呢？由于教材的特殊地位，其中的问题多为陈述性的问题，一般很难激起学生探究的热情，这就需要教师创设问题情景，将学生引入他们认为值得探究的问题中。知识只有在情境之中，才能显示出活力和美感。
案例：《科学探究：杠杆的平衡条件》（2009年4月重庆市公开课）
本节课，我采用了“物理学史引入”。给学生介绍了阿基米德发明创造的“投石机”、“螺旋提水器”、“机械大力手”，以及他的经典名言“给我一根硬棒，我就能撬动地球”。上课时，学生听了，有的瞪大了双眼，感到震惊和诧异；有的托着下巴，若有所思。接着，我展示了生活中各种各样的杠杆，让学生建立起杠杆的模型，并分析得出杠杆的五要素。
然后，进入本节课的重点问题：科学探究杠杆的平衡条件。教材中，在讲“杠杆的平衡条件”时，没有为提问创设情景，直接就问杠杆的平衡与动力、阻力、动力臂、阻力臂之间有什么关系？这样学生很茫然，很被动，不知这个问题从何而来。为了激发学生的探究欲望，在这里，我增加了一个演示实验──玩跷跷板的实验，让学生来参与。我拿出一个自制的跷跷板，问：有两只小动物，牦牛和青蛙，它们要来玩跷跷板。可是牦牛重，青蛙轻，它们怎么玩，才能使跷跷板在水平位置静止呢？学生都有玩跷跷板的体验，都争先恐后的想上来一展身手。玩过之后，有同学就产生了疑惑：为什么牦牛距支点近一些，青蛙距支点远一些，跷跷板才能平衡呢？从而，要探究的问题自然就出来了：力和力臂之间究竟存在什么关系时，杠杆才会平衡？
这个小实验，既活跃了课堂气氛，又丰富了学生的感性认识，使学生感到科学就在我们身边。学生通过观察和体验，建立起了“杠杆平衡”这一概念，同时也激发起了探究的欲望。
二、开放实验、自助探究，提高科学探究中“制定计划、进行实验”的有效性
物理是一门以实验为基础的自然学科。实验不仅是论证物理规律的重要手段，更是揭开物理规律的钥匙。长期以来，实验教学一直是物理教学中的一个重要内容，也是培养学生创新能力的有效途径之一,大部分学生也因为对实验感兴趣而喜欢物理学科。
“自助式”物理实验教学，能充分发挥学生的主动性，使学生成为学习的主体，让每个学生通过自己的器官（眼、耳、口、鼻、手等）去自己读书、自己感受事物、自己观察、分析、思考、实验，从而真正吸收知识。具体教学模式是：开放──自主──自助──创新。即在教师的指导下，学生根据老师安排的内容或自己选择喜欢的课题，经过自主设计实验方案，自己调控，自助解决实验问题，完成整个实验步骤得出实验结果。
案例：《压强》（2009年11月重庆市青年教师赛课一等奖）
本节课，在“制定计划与设计实验、进行实验与收集证据”的环节中，打破了传统实验教学“照单抓药”的模式，充分发挥学生的创新思维，给学生提供广阔的自主探索发现的空间，表现在：一是鼓励学生自主选择器材，甚至从身边找一些代用品来完成实验；二是对同一探究问题，探讨出多种实验方案，摆脱了对教师和教材的依赖。
当学生猜想出压力的作用效果与压力和受力面积大小有关之后，接着要来验证自己的猜想是否正确时，我给学生提供了这样一些器材：海绵、小桌、钩码、气球、套绳（由一根宽布带和一根细棉线组成）。让学生来探究：压力的作用效果与压力和受力面积之间有什么关系？
有几组同学将小桌正放、倒放在海绵上，或在小桌上加、减钩码，观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。有几组同学利用：套绳、钩码和气球来探究。分别将套绳宽的一边和细的一边挂在气球上，再加、减钩码，观察气球的形变大小来比较压力的作用效果。有几组同学只利用了一个气球进行探究。他用左手手掌和右手手指同时用力压气球（气球静止），根据气球左、右两面的形变程度不同，完成了探究。有几组同学自主选择了身边的器材──笔，来探究。左、右手指同时压笔尖和笔尾，两个手指形变程度不同，并且痛的感觉也不同，从而得出了实验结论。还有的同学把套绳直接绷在两个手臂上，完成了实验。其设计的方法之巧妙，令所有听课的老师大受启发，不得不佩服学生才是真正的发现者、研究者和探索者。
在开放实验，自助探究的过程中，学生的思维很活跃，他们用双眼去观察，用双手去实验，用大脑去思考，用嘴巴去交流，整个探究过程呈现出一种开放的、自主的学习格局。
三、分享探究成果，提高科学探究中“交流与合作”的有效性
英国大文豪肖伯纳有一个著名的比喻。他说：“倘若你有一个苹果，我也有一个苹果，而我们彼此交换这些苹果，那么你和我仍然是各有一个苹果。但是，倘若你有一种思想，我也有一种思想，而我们彼此交流这些思想，那么，我们每个人将各有两种思想。”这个比喻点明了交流与合作的重要性。对于学生来说，掌握知识的深度和广度，必然会受到自身条件和认知水平的限制，要想更快更好的掌握更多的有用知识，就必须进行交流与合作。
交流探究结果是探究教学中必不可少的，而且又极为重要的一环。让学生交流探究结果可以为其他人提供问问题的机会，从而明白对同一问题的不同解释；交流探究结果有助于激起学生彼此的灵感，引发学生自我反思，促进对知识更深层的理解；交流探究结果有利于促进学生解决交流中遇到的困难，提高表达能力，并加深对科学论证方法的认识；通过交流与合作，还能增强学生之间的沟通能力，培养和谐的人际关系，促进学生健康情感的形成。
案例：《连接串联电路和并联电路》（2008年10月沙坪坝区公开课）
本节课是在学习了两种电荷、电路的组成、以及电路图等知识以后紧接着的一节实验探究课。教材上是先让学生观察13-22图和13-23图，比较各自的特点，然后给出串联、并联电路的定义，最后，用所给器材连接串联、并联电路。我认为这样传授知识，学生是在被动地接受，并没有主动地参与到学习中来，学生的学习积极性很低。于是，我在教学中做了如下的处理。
首先，我给出器材：两节干电池、两个灯泡、三个开关和一些导线。让学生思考、设计、并连接一个电路，要求是：只用1个开关，同时控制两盏灯的通断。学生的积极性一下子被调动起来了，都迫不及待的动起手来，都想成为班上第一位“小电工”。
然后，我将学生连接好的电路同时展示出来，并让他们观察这些电路在连接方式上有什么不同，通过交流与讨论，学生分析得出了两种基本电路的定义；同时，在交流中，引导学生归纳得出连接电路的步骤和注意事项。
最后，我让学生观察自己的电路，并与其它同学的电路作对比，讨论3个问题：（1）在串联、并联电路中，电流的路径各有几条？（2）开关的作用有什么不同？（3）各用电器能否独立工作？
这节课，自始至终都是让学生自己去设计电路、观察现象、对比分析，学生在交流与合作中得出结论。学生的主体地位得到了真正的体现，学生的参与意识和协作意识增强了，学生的实验探究能力提高了，学生也充分体验到了成功的喜悦。
总之，提高科学探究的有效性是我们每一位教师每一节课所追求的目标。在教学中，通过制定恰当的教学目标，恰当地选用实验材料，进行有针对性的探究指导，保证充足的探究时间，再加上富有激励性的评价语言，组织学生参与其中，亲历过程，自主地、充分地、有效的开展活动，从而达到高效探究，使学生的科学探究素养得到可持续发展。
科学探究，是实现知识与技能、方法与过程、情感态度与价值观三维目标的有效途径。它能不断地启发学生的思考，调动学生的学习热情，充分发挥学生的主体性，通过学生自己的努力去解决一个个问题，翻越一个个知识高峰。
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