物理课堂有效实施科学探究初探

在2017年版《普通高中物理课程标准》中将科学探究与物理观念、科学思维、科学态度与责任并列为物理学科核心素养。其中对科学探究的定义为：科学探究是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制定方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。[1]

科学探究既是学生要学习和掌握的一种能力--科学探究能力，同时科学探究也是物理教学的有效教学方法。目的在于将科学家的探究引入课堂，让学生以类似科学探究的方式学习，使他们在获得知识的同时，掌握科学方法，培养科学态度。[2]

目前科学探究教学已经得到普遍重视，近几年各种等级的赛课和公开课中，基本上都采用科学探究的教学方法。但是在目前采用科学探究方法的教学中仍然存在一些问题，致使在物理教学中科学探究不能有效的实施：有形式化的虚假探究，有高于学生的认知水平，让学生力不从心的拔高探究;有任凭学生摆弄器材的没有探究目的的胡乱探究;有学生没有主动参与的被动探究等等，造成科学探究教学的无序和低效。那么如何在物理教学中，注重科学探究的有效实施呢？下面以楞次定律教学为例谈一下本人有效实施科学探究的探索。

楞次定律是电磁学中一条重要的规律，也是高中物理教学中的难点。楞次定律涉及的因素多，各因素之间的关系复杂;感应电流的磁场和磁通量的变化是一种辨证的“阻碍”关系，规律比较隐蔽，在文字表达上有较强的概括性。

学生现有的认知水平和实验分析能力不足，要在有限的时间内进行科学探究，自主分析，归纳总结出楞次定律有一定的困难。所以既要让学生积极参与，经历科学探究的过程，又要在课堂上完成教学任务，必须在教师的引导下有效实施科学探究。

一、教师精心备课，让学生经历真实的科学探究。

要想使科学探究活动真实有效的开展，教师在课前对即将开展的科学探究活动，进行精心而充分的准备是必不可少的。如根据班级人数，进行分组，以小组为单位进行科学探究，准备好足够的螺线管、条形磁铁、灵敏电流计和导线，并对器材进行测试，保证科学探究的正常进行。如科学探究的方案，采用以螺线管、条形磁铁、灵敏电流计为实验器材进行探究的方案。再如将几个易拉罐叠加固定在泡沫板上做成小船，使其漂浮于水上，用强磁铁向前插入，小船向前运动，强磁铁向后拔出，小船随之向后运动，这样在课堂教学中应用微实验，创设物理情境，激发学生的兴趣，引发学生的探究，提高学生的科学探究能力[3]。用身边的废旧物品来做课堂演示实验，就会让学生感到亲切，使学生原有认知结构与物理教学贴近[4]。

预先想到学生在课堂上实验探究可能会遇到的问题，做好相应的预案。比如学生在实验中可能搞不清楚流过灵敏电流计的电流方向和电流计指针的摆动方向的关系，进而会增加在科学探究的难度。因此，在实验前教师首先要指导学生用一节旧的干电池，采用试触法判断出流过灵敏电流计的电流和电流计指针摆方向之间的关系。

科学探究需要时间进行摸索，给学生充分的思考时间，让学生有相互交流的机会，放手让学生去做，给他们发现问题、思想碰撞的机会。

二、对探究过程进行预设，让学生有规可循，而不是乱探究。

楞次定律科学探究实验中涉及的物理量较多，如线圈绕向，磁铁的N、S极，感应电流方向，磁通量及磁通量变化等，对学生来说头绪太多，易产生混乱。因此，教师对科学探究过程预设为三个阶段，让学生有规可循。

1.利用试触法探究电流计指针摆动方向与流过螺线管中的电流方向的关系，为后面的探究做好准备。

2.将灵敏电流计和螺线管组成闭合电路，将磁铁N极插入、拔出螺线管，S极插入、拔出螺线管，记录实验结果，并填入设计好的表中。

3.对实验结果归纳分析，总结感应电流所遵循的规律。

三、适当的提示和引导，使科学探究适合学生的认知水平。

楞次定律是一个比较抽象、高度概括的规律，即使充分进行实验，获得足够的感性材料，要在有限的课堂时间内自主分析，归纳总结得出楞次定理并非易事。

感应电流的方向与感应电流磁场的方向同样遵循安培定则，因此判断出了感应电流磁场的方向，就能判断出感应电流的方向。在科学探究过程中引导学生抓住感应电流磁场方向进行猜想与假设，初步预设“感应电流磁场方向”与以下三种情况有关：（1）原磁场的方向，（2）原磁场的运动方向，（3）磁通量的增减变化情况。但是如果仅寻找感应电流的磁场与这三种情况的单一变量的关系，仍然是困难的，这时再进一步引导学生寻找感应电流的磁场与两个变量的关系，进一步抓住感应电流的磁场与原磁场方向之间的关系，得出“增反减同”的规律，从而总结得出感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

四、小组合作探究，调动学生对科学探究的积极性。

在科学探究楞次定律时采用小组合作探究，便于学生在进行实验探究感应电流的所遵循的规律时互动交流，相互取长补短，协调发展[5]。在探究中小组成员合理分工，有的同学负责动手操作，有的同学负责记录探究结果，明确职责，积极沟通，观察现象，记录数据，分析得出结论，展示交流探究成果。利用小组积分办法在小组间展开评比，充分地调动学生科学探究的积极性。

五、学生在教师的主导下自主进行科学探究。

在科学探究楞次定律时，教师的作用是在深入了解学生认识水平的前提下，精心设计教学流程。为学生铺设符合认识规律的思维轨道并设计合理的思维坡度，能够坦然地面对课堂中突发的问题，巧妙地引导学生，使学生的信息处理和思维活动得以顺利进行[6]。重视课堂生成，适时给予指导。

学生是科学探究的主体，在老师的指导下分析问题，提出猜想和假设，提出自己对问题的看法;展示实验方案的依据、要点。

教师的指导与学生的自主探究要有机地结合起来，教师既不能完全将学生的探索过程包办，也不能对学生的困难置之不理，在学生进行科学探究时教师通过口头提示、发问置疑的方式恰到好处地发挥点拨辅助的作用。

总之，在课堂教学中进行科学探究时，要提高科学探究的有效性，发挥老师的引导作用，充分调动学生探究的主动性，在探究中主动获取知识，体验科学探究的乐趣，领悟科学探究的方法，发展学生的探究能力。

參考文献：

[1] 中华人民共和国教育部制定《普通高中物理课程标准》（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：4-5.

[2] 白秀英，王较过.有效实施科学探究的教学设计策略研究[J].内蒙古师范大学学报（教育科学版），2010（1）：139-141.

[3] 赵海全.借助课堂微实验 提升学科核心素养---以弹力教学为例[J].中学物理教学参考，2020（3）：24-25.

[4] 赵海全.用身边废弃物品做高中物理实验[J].《河南教研》2017（9）18-20.

[5] 卢加田.对科学课堂教学中如何提高小组合作探究的有效性的尝试[J]内蒙古教育.基教版，2013（6）：52-53.

[6] 黄和泉.浅谈物理学科教学中科学探究与问题情境的创设[J].新课程（上）2011（3）：34.