科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一,是新课程标准的重要体现,旨在学习知识的探究过程,从而培养学生的科学探究能力,实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神,学生在科学探究活动中,通过经历与科学工作着进行科学探究时的相似过程,学习物理知识与技能,体验科学探究的乐趣,学习科学家的科学探究方法,领悟科学家的思想和精神。
科学探究的要素有:提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。下面就以学习压强的概念为例来具体体现科学探究在物理教学中运用。
一、 提出问题
压力产生的效果与哪些因素有关?如果改变压力的大小或改变受力面积的大小,压力产生的效果会改变吗?
二、 假设与猜想
学生相互议论,假设受力面积不变,压力变大,压力产生的效果会怎样呢?是否可以这样推测,根据力的作用效果,压力越大,产生的效果明显。如果压力不变受力面积小它的作用效果怎样呢?是否可以这样推测,面积减小,压力被集中作用,压力产生的效果变明显了。
通过以上推测可以想到,压力越大,受力面积越小,压力产生的效果就越明显。
三、 制定计划与设计实验
通过怎样的实验来检验以上猜想呢?这样实验需解决三个问题,同学们讨论解决这三个问题的可能方法。
1. 压力产生的效果怎样表现出来?
学生A:看物体形变程度大小。
学生B:用课本中的实验:小凳子在铺平的细砂上压的越深,效果越明显。
学生C:用一端尖一端平的铅笔,用两食指压住两端,压痕越明显,说明压力产生的效果越明显。
2. 怎样改变压力的大小?
学生D:在木凳上加重物。
学生E:加大两食指用力。
3. 怎样改变受力面积的大小?
学生F:木凳正放和倒放。
学生G:用铅笔的平端和尖端来改变面积的大小。
四、进行实验与收集证据:按照教师建议,每个学生都参与实验操作,用一端平、一端尖的铅笔,两食指顶住两端,当压力相同时,尖端和平端作用效果,用表1表示:
增大压力,保持受力面积不变,(看尖端或平端)压力产生的效果用表2表示:
五、 分析与论证
各位同学从自己的表1中看到:在压力相等时,受力面积越小,压力产生的效果越明显。从表2可以看到,当受力面积不变时,压力越大,压力产生的效果越明显。由此可以证明:压力产生的效果与压力的大小和受力面积有关――压力越大、受力面积越小,压力产生的效果越明显。
六、 评估
回顾以上操作,看看有何不妥的地方。当改变压力大小时,是否做到受力面积不变?当改变受力面积的大小是否保持压力不变?有没有其他因素影响实验结果,如果这些因素在实验中都作了充分考虑,实验结果应该是可靠的。
七、 交流与合作
各位同学把实验过程和结果写成实验报告,并分别在班上报告本人的实验结果,进行讨论和交流,发扬学习别人的优点,改正自己在实验中存在的不足。最后引出:在物理学上,用单位面积上所受的压力来表示压力产生的效果,这就是压强。
科学探究是物理课程的重要内容,它贯穿于物理教学的各个环节,探究过程中可以涉及所有要素,也可以只设计部分要素。
在进行科学探究时应注意以下几点:
1. 要鼓励学生积极参与。科学探究是学生参与式的学习活动,要鼓励学生积极动手、动脑,通过自主的探究活动,学习物理概念和规律,体验到学科学的乐趣,了解科学方法,获取科学知识,逐步树里科学创新精神。
2. 要使学生树立科学的批判精神、敢于质疑。
3. 不要简单的否定学生所提的意义不大和明显不正确的猜想,在充分肯定学生的积极性的同时,还要指出其正确合理的部分,使他看到自己的成绩,增强参与勇气。
科学探究是在新形式下所提出的一种教学方法,它要在具体的实施过程中得到补充和完善,我们可以在课内进行,也可以在课外进行,我们可以利用教学仪器进行探究,也可以利用身边的物品进行探究和实验,譬如:我们用饮料瓶探究力的作用效果,用塑料尺来探究摩擦起电,用搓手发热来感受摩擦生热,用硬纸片和盛水玻璃杯来探究大气压强,用盛水玻璃杯或VCD片代替三棱镜观察太阳光的色散等等,让学生感受到物理就在身边,感受到科学的真实性,感受到科学与社会,科学与生活的关系。总之,要把科学探究融揉到物理教学中,以达到真正的教育目的。
(张 浩 河南省伊川县牙岭乡第一初中 471300)