例谈探究性学习在物理教学中的应用
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例谈探究性学习在物理教学中的应用
国家基础教育课程改革的一个重要而具体的目标，就是要改变至今仍然普遍存在的学生被动接受、大习题量反复操练的学习方式，倡导学生主动参与的探究式学习。在理科各科国家课程标准中，科学探究的意义以及如何通过国家标准促进探究式学习实施的问题，得到了普遍的重视。科学探究不仅被作为重要的理念强调、作为教学建议提出，而且被列入了课程目标和内容标准之中，作为必须实施的内容要求。这势必对教材编写和教学实践产生重大影响。
义务教育初中物理课程标准强调：“在义务教育阶段，物理课程不仅应该注重科学知识的传授和技能的训练，注重将物理科学的新成就及其对人类文明的影响等纳入课程，而且还应重视对学生终身学习愿望、科学探究能力、创新意识以及科学精神的培养。因此物理课程的构建应注重让学生经历从自然到物理、从生活到物理的认识过程，经历基本的科学探究实践，注重物理学科与其他学科的融合，使学生得到全面发展。”
现就本人在初中物理教学中，对探究性学习的应用与实践例谈如下：
一、在构建知识过程中引导学生探究
在教学“流速与压强的关系”时，首先将一乒乓球放在一个口朝下的漏斗里，问学生：用力向下吹气时，乒乓球会怎样？学生的回答常常多种多样（掉下来、更快向下运动、向侧壁运动等等），接着的实验让学生感到非常奇怪——球不仅不掉，还向上跑，从而激起学生强烈的探究欲望，这时老师并不急于给出答案，而是让学生对着两张下垂并靠近的薄纸片中间吹气亲自进行实验探究，发现两纸不仅不分开，反而会并拢。在学生的求知欲达到最高时，再进行解释得出“流速大的地方压强小”的结论，最后让学生用此理论解释一些自然现象（人为什么不能靠近高速运行的火车？飞机为什么能飞上天？汽车行驶时后面的灰尘怎样运动？等等），这种由学生自行参与探究构建知识的过程比由老师直接讲结论效果往往好得多。
“牛顿第一定律”主要是探究力与运动的关系。在介绍这一定律时，找一个木制的小车，先将没有车轮的平面放在水平桌面上，用力推小车才运动，不用力推时小车立即停止运动。学生观察后，老师马上提问：力和运动有什么联系呢？学生思考后一般会回答：力可以使物体运动和维持物体运动？这时教师可简单介绍古希腊学者亚里士多德也是这一观点，并在黑板上写上这一结论。然后将小车翻过来，用力推小车让其在水平桌面上滚动，停止用力后发现小车并没有立即停止下来——没有推力后小车还能运动，从而引起学生对前面观点的质疑，这时再提出运动和力究竟有什么联系呢？激发学生的探究欲望，此时将伽利略的斜面实验引入便水到渠成。实验完毕后，在对实验直接观察到的结果进行分析时，再引导学生将“小车受到的阻力越小，运动的路程越长”这一直观结论转化为速度减小的越慢，然后通过小车在越光滑的平面运动速度减小的越慢这一发展趋势进行合理的推论：如果表面绝对光滑、运动物体不受任何阻力时会怎样呢？学生经过这一探究过程后便可自然地得出：小车会以不变的速度永远运动下去这一正确结论。教师强调：可见小车保持运动状态不变不需要力的作用。最后再介绍其他科学家对结论的完善及牛顿对此全面、准确、精辟的概括后得出了重要的定律——“牛顿第一定律”。
在对“牛顿第一定律”的内涵进行分析后，还可以讨论伽利略的贡献与遗憾，让学生懂得用准确的语言描述实验结论的重要性。还可以讨论“牛顿第一定律”得出的方法：实验加合理推论，使学生不仅经历了正确构建物理知识的过程，还学到了研究物理问题的方法。在此基础上还可以让学生思考：物体不受力的作用时，总保持匀速直线运动或静止状态，那么，究竟是什么让物体保持原来的运动状态不变的呢？为后续惯性的学习作铺垫。还可以让学生课后思考为什么小车平放时要一直用力推才能运动下去，为以后二力平衡及摩擦力的学习作准备。可谓一举多得，这种教学学生肯定会受益非浅。
“速度”是初中生既熟习又陌生的基本概念，更是学生建立比例公式的重要基础，其构建过程成功与否会直接影响后续相似概念的学习，教学中切不可小视。
我的教学过程是：先问学生百米赛跑时怎样比较运动员运动的快慢？骑车人和步行人的快慢又怎样比较？学生进行正确回答后，利用一个实例：一个女学生跑100米用了20秒，一个男学生跑200米用了35秒，这两名同学运动的路程和时间都不同，其运动快慢又怎样比较呢？学生讨论后一般会得出用路程除以时间的方法，教师分析后可指出这一方法的实质是取相同时间比较路程，只不过这一相同时间取的是单位时间（1小时、1分钟、1秒钟等），最后便可顺利地引入速度的定义。这一构建概念的过程不是直接给出结论，而是学生根据实际需要自然地引入的，因此，对速度的定义不仅印象深，而且也能理解其内在的含义。
在物理教学中与此类似的还有密度、压强、功率、比热容、热值等等，这些概念的建立均应从解决实际问题的过程中引入，切不可简单从事。
二、利用物理学发展史启发学生探究
现行中学物理学习，离不开物理学史，与物理学家更是密不可分。在教学中按教材内容的需要，适时适量插入历史内容，对优化物理教学，激发学习兴趣，提高思想品德等方面都起到积极的作用。我国著名物理学家钱三强指出：“物理学发展史是一块蕴藏着巨大精神财富的宝地，这块宝地很值得我们去开垦、挖掘，从中吸取营养，获得效益，对我国教育事业的发展和人才培养都会是大有益处的”。在物理教学中，物理学史以其内容的独特性，在教学中发挥着特殊的作用。
将物理学史引入到物理探究性学习中，将物理学上一些重大发现的历程渗透到教学中，让学生自己“参与”物理知识的发现过程，体会科学发现的乐趣和心理上的满足。这样，我们就能在物理教学中培养并不断发展学生学习物理学的兴趣和信心。
物理学研究中建立了许多理想模型、理想过程和理想实验，运用了观察和实验、类比和联想、猜测和试探、分析和综合、详谬和反证、科学假设等方法。物理学史中大量生动事例说明科学大师们熟练而巧妙地运用这些方法而取得重要成果的过程，利用这些事例可以对学生进行具体的科学方法的培养与训练。如讲授“牛顿第一定律”时着重介绍伽利略所用的理想实验，这种理想实验的方法是一种非常重要的方法。爱因斯坦称：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法标志着物理学的真正开端，他的最大贡献并不仅仅是他推翻了亚里士多德的观点，而是他为物理学的发展指明了方向。引导学生真正了解其实质和作用。
科学探索的过程，是要在各种新的现象和已有的理论中提出各种问题，预先做出假设，然后进行验证。这是一种由问题和矛盾出发，带有猜测性和探索性的科学研究方法。例如奥斯特由电和磁存在诸多相似之处，激发出探究二者之间是否有必然联系，从而发现了电流周围存在磁场，这是一种联想法；而安培在奥斯特实验的基础上经过认真深入研究提出了分子电流假设，从而揭示了磁现象的电本质，而且发明了电磁铁，这是一种顺向思维方法；法拉第由电能生磁逆向思考到磁是否能生电？通过十年的努力最终概括出著名的法拉第电磁感应定律，这是逆向思维启迪的结果。学习物理学史正是对学生进行这样一种科学思维和科学方法的培养，从身临其境的参与感中获得科学方法、科学思维能力和创新能力。
三、用实际问题激发学生探究
初中学生大都对大自然具有强烈的好奇心，对许多现象具有很强的探究欲望，老师应有效地抓住这一特点，用实际问题激发学生主动探究。
例如：在探究平面镜成像特点时，可先让学生从平面镜中观察自己的像，再适时提出：平面镜为什么能成像呢？平面镜成像有什么特点呢？有效的问题，会将学生的兴趣一下子吸引住，从而促进学生主动的探究活动。
又如：探究电生磁时，可以列举电现象和磁现象的许多相似的地方（电荷周围存在电场；磁体周围存在磁场。同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引；同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引等），再将话题一转：电和磁为什么会有这些相似的地方呢？它们之间会不会有什么联系呢？
探究磁生电前，可以从以下两方面提问，首先回顾奥斯特实验——电生磁，再立即追问：反过来磁能否生电呢？也可以先用模型发电机发电让学生观察，再提问：发电机为什么能发电呢？学生的注意力往往会迅速引向探究的主题。
需要特别强调的是，尽管实验是激发学生探究欲望进行探究学习的好方法，但并不是唯一的方法。指导学生自学，促使学生主动收集资料，告诉学生上网查找，提醒学生注意对身边现象的观察等等都可以激发学生探究学习。关键是教师如何引导，用问题同样可以有效的引导。比如有些比较性的问题（晶体与非晶体、蒸发与沸腾、实像与虚像、质量与重量、电源与电池、电中性与电中和、电流表与电压表的使用、串联与并联的特点、汽油机与柴油机、发电机与电动机、摩擦生热与摩擦生电的区别等）往往能激发学生去主动看书、查资料甚至自发讨论，这种探究学习更方便、更实用、更经常。学生一但养成习惯一定会受益无穷。
由于我们目前的学习目的主要是应试，所以用习题、考试题中的问题同样也可以激发学生去主动探究。
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