谈物理探究式教学的基本方法，本文主要内容关键词为：物理论文,式教学论文,方法论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
我国新一轮课程改革，不仅将科学探究作为一种学习方式，而且把探究式学习放在突出地位。早在1961年，美国芝加哥大学施瓦布(J.J.Schwab)教授在哈佛大学作题为《作为探究的科学教学》(The Teaching of Science as Enquiry)的演讲时，就明确提出了科学教学根本不同的方法——“探究式学习”(enquiry learning)。他认为探究学习是这样一种学习活动：学习者通过自主地参与知识的获得过程，掌握研究自然所必需的探究能力；同时，形成认识自然的基础——科学概念；进而培养探索世界的积极态度。施瓦布建议，教师必须用探究的方法来教科学，学生则必须使用探究的方法来学习科学。施瓦布提出的这些教育观念的意义是深远的，科学探究作为科学学习的核心方法，越来越受到各个国家的高度重视，如美国国家科学标准(1996)更是明确提出科学学习以科学探究为核心，强调给学生提供感受科学探究过程和方法的机会，强调科学探究能力（包括科学交流能力与合作能力）的培养。
当前，在新课程的实施过程中，探究式学习要落到实处，学生要最终学会独立探究学习，教师就必须注意加强对他们进行基本的探究学习技能训练，如何把这些技能训练渗透到学科教学中，是一个相当艰巨的任务。本人在新课程的教学中，对物理探究式教学的基本方法做了一些探索：按师生所起的作用不同，将其分为引导探究与自主探究；按学生的思维方式的不同，将其分为归纳探究与演绎探究。
一、引导探究法
所谓引导探究是指学生所进行的各种探究活动是在教师提供大量的指导和帮助下完成的，它既包括教师提供具体教学事例和程序，由学生自己寻找答案的探究，也包括教师给定要学的概念或原理，由学生自己发现它与具体事例的联系的探究。
案例 自由落体规律的探究
在高中物理必修(1)《自由落体运动》一节教学中，教师引导学生通过演示实验得出“轻重不同的物体在真空中下落的一样快”这一结论后，要及时引发学生深入思考：“不同的物体自由下落的情况都相同，用什么物理量来表示自由落体的运动特征呢？”以调动学生学习的内在动机。教师通过启发性的问题把学生的思维引导到探究自由落体运动规律这方面来，引导学生认识到物体运动的加速度是用于确定物体的运动快慢的物理量，因此只要知道物体的运动加速度（和运动初速度）就能知道物体的运动规律。那么，“你如何测量自由落体运动的加速度呢？请同学们思考并设计测量自由落体运动加速度的实验方案。”在学生交流讨论实验设计的方案中，应让他们对各种方案阐述自己的观点，反思方案中的问题，比较方案实施的可行性和可操作性。然后教师引导学生运用已经学过的打点计时器测量匀变速直线运动加速度的方法来测量自由落体运动的加速度，提高学生的创新思维能力。
教师指导学生利用打点计时器研究自由落体运动的性质，学生打出纸带后，可能不知道如何着手进行分析，教师还要引导学生分析纸带上记录的物体运动的信息，可提出下列问题让学生思考：“自由落体运动在连续相等时间内的位移越来越大，说明自由落体运动的速度怎样变化的运动？位移与时间的平方是否成正比？相邻相等时间内的位移之差是否相等？你是如何测量物体下落的加速度的呢？你计算出物体下落的加速度是多少？”教师通过提出有层次、相互呼应而有提示性的问题，给学生指出从哪些方面去着手探究，这样才能促使学生紧紧围绕某个主题，逐步深入开展探究。在学生计算出自由落体的加速度后，不难得出自由落体运动就是初速度为零的匀加速直线运动的规律。
一般而言，学生刚开始从事探究学习时，由于缺乏探究经验，需要教师的引导，至于开展探究教学时，到底应给学生提供多少指导和帮助，这要视具体的学习内容和学生的能力水平而定。总的来说，教师提供的指导和帮助应使学生成功地进行探究活动，以免他们遭受太大的挫折和失败，尝到学习成功的喜悦。
二、自主探究法
所谓自主探究是指学生开展探究学习时，很少得到教师的指导和帮助，而是自己独立完成探究活动。开展自主探究时，学生自己提出探究的问题，确定探究的对象，设计探究的程序，收集所需数据，检验假设，直到最后作出结论。简言之，学生自己提出问题，然后经过各种探究活动独立地解决问题。在自主探究时，教师的作用主要在于给学生提供所需的资料，起着活动的组织者和辅助者的作用。
由于自主探究要求学生独立地发现问题、形成假设、收集数据、检验假设、作出结论，整个过程很费时间，因而课堂教学不可能大量使用自主探究，否则教师很难完成教学大纲所规定的教学内容。因而自主探究适合于在课外活动中开展。在新课程高中物理必修“做一做”栏目中列出了很多探究的事例，如：借助传感器用计算机测速度；用计算机绘制v-t图象；利用光电计时器研究自由落体运动；探究向心加速度大小的表达式；探究家用电器的机械功率与它们的体积有没有关系？与它们的耗电量有没有关系？在“课题研究”栏目中，也列出了很多探究的事例，如：桥梁的研究；各种汽车加速性能的对比研究；刹车时车轮被抱死的利和弊；观察、分析自行车上增大和减小摩擦的做法等等。
自主探究与引导探究是不同的，自主探究对学生的要求更高，同时也为学生提供了更好地发挥创造性的机会。所以，当学生从事过一定的引导探究，学习并知道如何着手解决问题的基本方法后，教师应当鼓励学生开展自主探究，以便激发学生学习的主动性和创造性。
三、归纳探究法
归纳是从个别事实中概括出一般原理的一种思维方法或推理形式。顾名思义，归纳探究是从个别或某类事例出发，经过探索得出一般结论的探究方法。在归纳探究活动时，学生先获得一系列观察资料，然后对它们进行观察分析，形成假设，经过检验后形成概念、原理或规律。也就是说，进行归纳探究时，学生事先没有掌握有关抽象的科学知识诸如科学概念、原理或理论等，只有在观察和分析具体资料后才能获得。
案例 滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的探究
在新课程高中物理必修(1)滑动摩擦力的教学中，教师可介绍生活中的摩擦现象，让学生感受滑动摩擦力的作用，对滑动摩擦力有更贴切的认识和理解，这时教师可让学生对滑动摩擦力的规律进行猜测：滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关呢？并谈谈如何设计实验来验证自己的想法。通过引发学生思考滑动摩擦力规律，学会提出问题、思考问题、尝试经过思考发表自己的见解，交流验证自己的猜想和感受是否正确的实验方案，初步领会科学探究的思想和方法。
面对“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的问题，学生根据生活中的经验和已有的知识，猜想问题的可能成因：可能与物体的重力有关；可能与接触面的粗糙程度有关；可能与接触面的大小有关；可能与接触面间的压力有关；可能与物体的运动速度有关；可能与物体的运动方式有关等等。学生的猜想和假设既为进一步的实验探究提供了方向，又在猜想和假设的过程中得到了科学方法的训练。教师提供一些实验器材供学生选择，分组安排学生探究摩擦力与压力、接触面材料、接触面粗糙程度等的关系，尝试运用物理原理和研究方法来解决、认识科学规律，激发学生对科学的好奇心与求知欲，使其乐于探究自然界的奥秘，体验探索自然规律的艰辛与喜悦。最后，通过学生的一一探索，生生间的相互交流，师生的归纳总结，不难得出滑动摩擦力的大小与相互间的正压力成正比，还与接触面的粗糙程度、材料有关这一结论。
归纳探究的基本特征是“经验先于概念或原理”。归纳探究具有多方面的作用，首先，它使学生在积极动手、动脑活动的基础上获得知识，也是教师教科学知识的有效手段；其次，探究中的归纳活动，使教学形式多样化，能调动学生学习的兴趣，激发学生学习的动机；再次，探究归纳要求学生亲自观察和思考，既动手又动脑，使每个学生都有参与活动的机会，提高了教学的参与程度。
四、演绎探究法
演绎是指从一般到个别的思维方法或推理形式。演绎式教学也可是探究性的，所谓演绎探究是指教师给出一般概念或原理后，由学生自己经过探索得出个别结论的探究方法。
案例 机械功的探究
在新课程高中物理必修(2)机械功的教学中，教师让学生到台上（或前排）动手操作将物体从一个位置移动到另一个位置，他们对物体的作用力在那些阶段做了功？若做功，所做的功如何计算？在此基础上，教师引导学生回顾初中物理有关功的概念：力和物体在力的方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素，即W=Fs.“当力和位移互成夹角时，如何计算力所做的功呢？”教师提出的问题引发了学生的思考。“同学们是否可以从力的作用效果出发，并用力的分解知识讨论F到底是否做功？”学生在教师的指导下不难推导出功的一般公式。对于功的一般公式的推导过程采用了探究的方式进行，为学生提供参与自主学习的机会，不仅注重知识的形成过程，培养学生逻辑推理能力，而且增强学生学习的积极性和主动性。
“改变力与位移之间的夹角，请同学们讨论一个力做功时可能出现的各种情形。”在教师的引导下，学生通过探究得出：力对物体做的功有正功和负功之分。“功是标量，没有方向，但有正功和负功之分，功的正与负并不表示功的方向。请同学们结合实例说明正功和负功的物理意义。”教师的设疑激发了学生的内在动机，引发了学生的进一步的思考，通过学生的自主探究，最终得出：当力与位移间夹角为锐角时，力对物体做了正功，表明力对物体的运动起着推动作用；当力与位移间夹角为钝角时，力对物体做了负功，表明力对物体的运动起着阻碍作用。关于正功和负功的教学过程，从教与学的方法上看，则运用的是演绎探究法，这样有利于学生自主学习、积极参与，加深理解和记忆。
与归纳探究相反，演绎探究的典型特征是“概念或原理先于经验”。演绎探究教学大体分两个阶段：第一阶段为讲解式，教师要介绍要学的概念或原理；第二阶段为探索发现，要求学生举出概念或原理的事例，并分析它们之间的联系，找出它们之间的规律。
探究式学习，把探究与发现看做是学生学习知识的主要方法。在当前教育教学观念的转型时期，要真正地把探究式学习落到实处，困难在所难免。毕竟，学生在学校的学习时间有限，如果让学生花费大量的时间来开展探究活动，教师就没有多少时间向学生讲授教材，让学生系统地学习科学文化知识。如何将学生科学探究能力的培养与科学知识的学习有机地融合起来，应是新课程教学所要解决的问题，提高探究技能不能脱离科学知识的学习，而科学知识的学习应通过科学探究活动来获得。在目前的课程改革中，我们要敢于打破陈规，勇于探索，积极实践。正如艾伦柯林斯说：这是一种费时的教学，但如果我们的目标是培养学生能创造性地解决问题和发现问题，那么这是我们所拥有的唯一方法。