例如,探究影响导体电阻因素的教学中,如果学生经历了独立思考,设计完成了探究方案,则可让学生自主地探究电阻与材料、长度、横截面积中的其一关系,这种探究活动对学生来说是探索性的实践。如果再让学生自主地探究电阻与其他量之间的关系,则可以认为是技能重复性或机械重复性的活动了。至于电阻与其他因素的关系,教师既可以做演示实验得出结论,也可以由教师进行理论分析得出结论,抑或在学生猜想的基础上教师直接给出相应的结论,这些方法都是能够传承物理学的内容。
在探究滑动摩擦力的教学中,如果学生经历了独立思考,设计完成了探究方案,则可让学生自主地探究摩擦力与压力、材料、运动速度、接触面积中的其一关系,这种探究活动对学生来说是探索性的实践。如果再让学生自主地探究摩擦力与其他量之间的关系,则可以认为是技能重复性或机械重复性的活动了,教学中就可以大胆舍去了。
在牛顿第二定律的教学中,如果学生经历了独立思考,设计完成了探究方案,则可让学生自主地探究加速度与外力、质量中的其一关系。这种探究活动对学生来说是探索性的实践。如果再让学生自主地探究加速度与其他量的关系,则可以认为是技能重复性或机械重复性的活动了。
技能重复性或机械重复性的活动,对提升学生的探究能力,培养学生的创新精神等方面意义都不是特别大,教学中可以大胆舍去。
2.理论探究仍是重要的探究活动
物理教学可以说具有得天独厚的优势,物理教学资源丰富,物理教学内容有生命力,教学内容生动,数字化实验技术比较先进。
物理教学不是仅说给学生听、做给学生看,而是有情景、有实验、有事实、有思考、有活动、有探究,学生获得体验。物理学中的实验探究最具探究的本质意义。
尽管物理学中的实验探究最具探究的本质意义,但是作为中学生来说,理论探究仍是重要的探究活动。因为理论探究不仅是科学探究的重要内容,同时也是科学探究的重要方法。
例如,某中学教师在“探究弹性势能的表达式”的教学中,用多样化的教学方式很好地完成了这个教学内容。教学中,该教师利用如下页图1所示的教学仪器:气垫导轨、滑块、光电门、不同劲度系数的弹簧等,研究了弹性势能与弹簧劲度系数的关系,得出在弹簧压缩量相同的情况下,不同劲度系数的弹簧,弹性势能不同,且k值大的弹簧的弹性势能大。
教学中教师组织学生进行定性的探究性实验:探究k一定,弹簧的形变量x对弹性势能的影响。学生分组实验器材如图2所示。
该教师组织学生分组讨论并设计实验方案。学生进行探究并形成结论:k一定,x越大,弹性势能越大。至此,学生认识了弹簧弹性势能与形变量、劲度系数之间的定性关系。
教学中,该教师组织学生理论探究弹性势能的表达式。课上教师对学生进行一定的启发。
启发1:类比重力势能表达式的建立过程,如图3所示。
启发2:弹簧弹力做功是否可以分割成一小段、一小段的形式。每一小段内弹力可以近似看成是恒力,可以用公式直接求解功,最后,再把每一小段的功相加求和,可得
启发3:重力做功的图像如何表示,这一思想能否迁移?
在教师的启发下,绝大多数学生利用弹力与伸长量之间的关系图像探究完成了弹性势能的数学表达式。
例如,在“静电现象的应用”的课堂上,学生在认识处于静电平衡下导体的基本特点之后,教师可以提出如下的学习任务:将金属导体A放在如图4所示的匀强电场中,请画出电场线的分布图。
这个学习任务对于学生来说,具有理论探究的意义,因为教师没有示范这个电场的电场线,教材中也没有明确呈现这样的电场线,所以学生初见这个问题时会无从下手,因为在学生的头脑中需要建构一种新的情景,这种新情景的建构需要以新习得的知识为基础,综合应用电场强度、电场力、功、做功与能量变化的关系、电场线、电势、等势线等一系列知识。这样的应用对学生来说是一种创造性的应用。这个探究任务对学生来说充满挑战、充满活力、充满智慧。这个探究任务也没有超出学生的能力范围。
当学生们画出的电场线分布图与教师给出的结果相一致时,将是一个激动人心的时刻,那是一种享受,是获得成功的体验,而这种学习体验是促使学生进一步主动学习的最佳精神给予。
3.探究活动的多样化
教学中的实验探究,理论探究是重要的探究活动。对于中学生来说,除去实验探究、理论探究之外,探究活动应该是多样的。例如学生通过资料查询、文献查询、网上查询、在线视频访谈、现场调查等都可以成为探究活动。在多样化的探究活动中要体现探究性教学的“魂”,即无论什么样的学习内容,组织什么样的探究活动,“独立的思考,探索的实践”应该作为教学设计、教学实施的有力依据。体现探究性教学的“魂”能够有效地提高探究性教学的实效性,能够有效地提升学生的探究能力。
课堂教学中,凸显探究性教学的“魂”。让学生进行独立的思考,进行探索性实践,省去一些技能和机械重复性的活动,就会赢得时间。这不仅能够使探究性教学成为一种常态,使传承物理学做得更扎实,更有效。更为重要的是,抓好住了探究的“魂”,可以改变学生思维习惯和解决问题的传统习惯,从而有效地培养学生的创新精神和实践能力,为实现我国成为创新型国家的战略目标做出重要贡献。