把握物理核心，激發探究精神
——高中物理科學探究教學的關鍵點研究

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(山東省昌樂及第中學)

近幾年，隨著新一輪基礎課程改革的持續深入推進，科學探究教學模式越來越引起人們重視，很多一線中學物理教師也在教學實踐中進行了積極探索和深入思考，并且了取得一些成果。以下，筆者擬結合自身實踐及體會，針對高中物理探究性教學的核心關鍵點進行較為深入地探討，希望對相關教學工作者有所助益。

一、把握科學家用過的經典研究方法

科學教學中的探究活動，應根據知識特點力求在學生個體在學習中的活動過程中植入科學家探索相關規律時運用的經典研究方法，尤其是思維過程的顯現和強調。優秀的教師應當力求達到這樣的標準：讓學生在一節數十分鐘的課內思維上“穿越”物理史上幾百年的科學歷程，從而幫助學生了解物理學家獲取經驗、探索規律的過程。這就要求教師給予合理的教育理想級方法的指導，使學生在咀嚼科學家用過的經驗的研究方法。比如，在“探究加速度與、力、質量的關系”的活動中，利用控制變量發研究和探討加速度與、力、質量的關系，利用圖像法處理數據，進行分析和判斷，得出加速度與力、質量的關系，這些都是應當讓學生深刻體會的科學研究方法。

舉個具體的例子，在自由落體運動的概念教學中，教師可以這樣做：

第一步：制造懸念，引出問題。

教師：我們在生活中都見過很多物體的豎直下落想象，并對之很熟悉。但是大家有沒有認真思考過，物體為什么為落向地面？

學生：肯定是因為受到地球重力的作用啊。

教師：說得對，原因是很簡單的，學過物理的人都知道。那么現在來思考這樣一個問題——不同的物體下落的快慢一樣嗎？

學生議論紛紛，觀點并不一致。

教師：要這地弄明白這個問題，就需要我們來利用相關器材做實驗進行一番探索了！

第二步：設計實驗方案。

教師讓沒對同桌商量實驗方案如何設計。在學生討論的過程中，教師巡視并隨機問幾對同桌他們的討論結果。大部分學生會很自然地選擇最容易想到也容易得出結果的方案，即讓兩個不同物理在相同高度處同時下落，通過觀察和記錄仔細比較每一次下落運動的差異。這就是“比較法”和“控制變量法”在探究實驗中的簡單體現。

第三步：定性實驗探索。

在學生進行動手操作和觀察的過程中，往往是剛得到的新結論會馬上被新的實驗結果所否定，于是，在這種不斷的“由破到立”的過程中，學生的已有認知結構不斷重建，思維認識不斷更新，探究氣氛也就愈來愈活躍，從而為保證探究結果典型了氣氛上的基礎。

第四步：成果交流。

教師：通過剛才的探究活動，大家說說可以獲得什么結論？

學生在經過集體討論后達成共識：首先，物理的豎直下落是一個加速運動；其次，物體的質量或者更準確地說是起所受重力的大小，并非影響其下落快慢的唯一條件；再次，物理所受的空氣阻力的大小，直接決定著其下落的快慢；最后，當空氣阻力很小時，不同的物體不論形狀、質量的差異有多大，其下落的快慢幾乎一致，由此推論，當忽略空氣阻力時，不同物體的下落快慢相同。

接下來，為進一步驗證最終結論的正確性，教師可以在引導學生做這樣的一個演示實驗：當牛頓管中的空氣被抽去形成真空，從而排除空氣阻力這一因素時，可以觀察到金屬塊和輕羽毛下落的快慢是完全一致的。這時，學生看到自己經過探究得出的最終結論是完全正確的，對實驗結果都很滿意，教師“趁熱打鐵”，順勢引出自由落體的概念，最終達到“水到渠成”的效果。

另外，在此探究活動中，教師還可以結合牛頓運動定律介紹“理想實驗”“推理法”，結合氣體定律介紹“分析法”，結合能量的轉化和守恒介紹“綜合法”，從而使學生掌握更多的科學研究方法，并引導學生善于運用這些方法解決疑難問題。

二、體會科學家經歷的具體探究過程

教師應根據具體情況，靈活而適當地講物理學家從事科學研究的一些思路和方法滲透到教學活動中去，使每一位學生代替科學家的角色，切實體驗科學家經歷過的探究過程，讓教學過程成為學生主動參與的、形成認知體驗的再發現過程。這樣，學生不僅可以通過探究活動得到正確的結論，更重要的是可以更好地掌握知識形成過程中所蘊含的經典的科學思想和方法(從此點意義上而言，對上文中的第一點是必要的補充)，并在情感態度價值觀領域獲得顯著的提升和進步。

例如，在教學牛頓第一定律時，教師應重點引導學生的心靈經歷從亞里士多德對運動和力的關系感受的理解、伽利略對運動和力的粗略描述、笛卡爾對運動描述的進一步升華，然后重點突出牛頓在前人研究的基礎上，加上自己在力學的思考和研究，得出了牛頓第一定律。這樣才是以學生的發展為中心，令學生積極主動的經歷科學規律的得出過程，有助于學生的科學探究意識的培養，為今后的學習打下基礎。

再如，在教學萬有引力時，教師可以采取如下方式：首先提出問題，由牛頓月光下觀察到蘋果落地，聯想到月亮為何不會落地？如果再高山頂上水平拋出蘋果，蘋果會落地嗎？然后探究新知，根據行星的運動規律猜想太陽隊行星有吸引作用，他們之間的吸引力不但與蘋果落地收到的力本質上是相同的，而且也符合相同的規律，讓學生展開想象的翅膀，充分探究事物之間的普遍聯系，從而推廣到萬有引力，最后通過卡文迪許扭秤實驗進行驗證。這樣，就使學生經歷了萬有引力的探究發現過程，即“假設—猜想—求證—結論—驗證”的過程。學生通過這一節的學習，對科學探究的過程也就有了更深的認識和體會。

三、感受物理學實驗中蘊含的批判精神

薩頓曾指出：“向學生追溯一項發現或發明的歷史，向學生指明在發現或發明道路上經常出現的各種困難，以及科學家怎樣克服或繞開這些困難，從而一步步達到最后的目的地，獲得科學的成果，這種做法對于啟發學生的批判意識、培養其批判精神具有十分顯著的作用?！迸芯竦暮诵氖菓岩删?，表現為不迷信權威和書本，在客觀情況的基礎上堅持和鉆研真理。從歷史的觀點看，物理學的發展史充滿著反思、懷疑、批判、求真、求善、求新的過程，那是一個動態的、批判精神發揮關鍵作用的過程?？梢哉f，正是物理學家們對真理的追求和堅持和對固有理論的批判，不斷催生新的更完善的理論出現。從光學到微粒學、波動學到波粒二象性和光子說；從古典力學再到相對論，愛因斯坦與波爾之間就量子力學是否完備發生的長期爭論等，都是讓學生體驗和感受批判精神的生動素材。教師在教學過程中應善于將相關素材穿插講解，既增加學生興趣，也使學生的科學批判精神在潛移默化中得以逐步養成。相對來說，這一點比之前述兩點是容易做到的，只要留心，相關素材也不難找到，這里就不再做過多展開。

綜上所述，筆者結合自身探索實踐及體會，較為深入地探討了高中物理探究性教學實施的三個關鍵點。事實上，高中物理探究性教學是一個兼具深度和廣度的話題，要想使探究性教學充分發揮其意義和價值，尚需廣大一線教師在教學實踐中積極探索，深入思考，并善于總結。