论科学探究在农村初中物理教学中有效实施的方法
【摘要】科学探究是培养学生科学素养的基本方法，针对目前农村初中存在的对科学探究出现的问题，提出一些如何在课堂上实施科学探究的策略，与大家共勉。
【主题词】科学探究 农村物理教学 方法
根据新的《初中物理课程标准》精神，各种版本物理教材的编写也都体现了对“科学探究”的重视，把“科学探究”作为初中物理教材编写的主线，教材中几乎每个物理知识点，都是从发现问题、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、交流与合作等探究的几个要素编写的，目的是让学生在参与完整和部分探究活动的过程中培养并发展学生进行科学探究所需要的基本技能与对科学探究的本质的理解。在新教材使用后，笔者认为农村物理教师普遍对“科学探究”感到迷茫，教学中出现了如下几种情况：
一是无视“科学探究”的存在。教师在教学中，完全不理会新课标的精神和要求，不理会新教材的编写思路，一味地依靠老教材，注重知识与技能的教学，注重重要考点的训练，对“科学探究”既没有在教学方式上体现，更没有把“科学探究”作为重要的教学内容进行精心设计和实施。
二是越俎代庖，以“讲”代“做”。教师教学中，不顾《课标》的精神和要求，完全依赖新教材、讲教材（“教教材”而不是“用教材”），教材中的科学探究实验要么教师以演示实验的形式完成，要么是说实验，强调知识的传授和积累，学生没有亲身经历和体验“科学探究”的机会。
有一些教师有新课程理念，在使用新教材的过程中能按照教材中的思路尽量安排实验，但由于担心学生不能把握时间，耽误教学进程，往往将探究实验用验证实验代替，或老师包办代替，把学生对知识探究的过程省略。
三是“科学探究”的有效度不高。有新课程理念，想在重视知识、技能、情感的基础上重视过程与方法，想根据《课标》的要求，尽量让学生对每个物理问题都亲手去探究，去体验，希望学生主动从中获取知识，不仅能应付现有的各种考试也能为终身可持续发展奠定基础。可往往事与愿违，要么是条件受限无法探究（尤其是农村初中），要么是能做学生探究实验，可几乎每次都无法完成当堂的教学任务（两种情况：一是“死”而“慢”，即教师引导不够，学生要么茫然不知所措，要么死板机械被动完成，课堂上显的时间不够，学生一般得不出结果，更不用说分析、论证、评估、交流与合作。二是“活”而“乱”，即课堂气氛活跃，但老师控制不住场面），探究无实效。如何充分利用农村初中的现有教学资源，在农村初中物理课堂教学中有效的开展科学探究活动，真正达到培养学生热爱科学、探索自然的科学热情和科学素养的目的。笔者结合教学实践，提出以下农村初中物理教学中有效实施科学探究的观点：
1.物理教学中有效实施科学探究的基本要求。通过不断的实践与探索，我们体会到物理教学中科学探究的有效实施，必须做到三点：一是要有和谐的师生关系、生生关系；二是要对学生进行合理分组；三是注重学生的探究过程，不刻意追求探究结论。
（1）构建和谐的师生关系和生生关系。在课堂上要建立一个和谐、融洽的师生关系。师生之间相互尊重、相互信任，教师要做学生的朋友，教师把自己当成学生的朋友，深入到他们之中，与他们同欢乐、共忧伤，学生有了“亲其师”的感受，就乐于“信其道”。
（2）对学生进行合理分组。充分利用“同龄共振”现象，在进行科学探究课教学时把学生合理分组，提高科学探究的实效性。“强强联合”是一种合作方式，“优势互补”则更能体现合作的价值。明确每个学生的分工和责任，角色可以进行不断轮换，以提高合作能力，对于学生来说，大部分学生都喜欢能够有机会和其他同学一起学习，如果某位同学理解了一个知识点，解释给其他同学听，那其他的同学理解起来就容易得多，而这个同学对该知识点的理解会更加准确，更有深度。众所周知，在农村初中学生中有大部分学困生，要能在规定时间内完成科学探究，必须通过学生间的相互合作、优势互补、以点带面的小组互学来完成，不然会造成学生向两极分化的严重现象。
（3）重视学生探究过程的体验。重视实验探究过程，不刻意追求探究结论，不刻意突出科学探究的完整环节。通过师生合作完成了某些探究课题，得出一些新的结论，这固然可喜，但重要的并不是记住这些结论，而是体验探究的过程，掌握探究的方法。要求学生在探究过程中能够分析出影响结果的可能因素，学会应用控制变量法设计实验，对实验结果进行分析、讨论，从中发现有用的信息。
由于课堂时间的限制，科学探究不一定要完整的把7个环节都展示出来或每次都要按步骤进行，要敢于打破常规，要有所创新。如探究定滑轮、动滑轮特点时，可直接点出主题让学生进行验证性科学探究，降低教学难度，节省时间，增大课堂容量。还如“探究同种物质质量和体积的关系”，可只有“进行实验、分析论证”等这两个环节而省略其它五个要素环节。
2.农村初中物理教学中有效实施科学探究的主要策略
（1）创设问题情境，激发学生强烈的探究欲。
一个生动又新颖的问题情境，能牢牢地抓住学生的心，从而引导他们积极主动地参与到科学探活动中来。在课堂中选取熟悉的、现实的、奇特的等事列，如列举生活事例，进行实验演示，运用多媒体技术等创设情境。
案例一：体温计的使用
请学生甲为学生乙测体温。学生甲拿起体温计就往“病人”嘴里放，下面同学反响很大，绝大多数同学认为应“先消毒”。教师提出交流话题一：怎样消毒？学生讨论交流，问：可以用水煮吗？（为什么？）由学生指出应该用酒精消毒，一致通过。由学生丙将体温计消毒后放入“病人”舌下，几分种后拿出来读数，发现示数为41℃。教师问，人体的正常体温是多少？学生答37℃左右。
交流话题二：人体的正常体温是37℃左右，41℃应属高烧病人，而这位同学一切正常，为什么？学生在思考讨论后仍感疑惑，但兴趣完全调动起来了，教师让学生仔细观察体温计的结构，并简单讲解缩口的原理。然后请学生丁小结体温计的使用方法。
案例二：在探究“液体压强与流速的关系”时，给学生创设以下情境：
情境1：用细线把两个乒乓球吊在空中，相隔3――5厘米，当你对准他们的中间吹气，两只球之间的距离将会发生怎样的变化？
情境2：如图1所示，叫一位学生用力吹B管，这时会有什么现象发生，请同学观察。
案例三：在学习“大气压强”一节时，对于无处不在而又难于捉摸的大气压强，给学生创设了这样的情境：
情境3：（演示实验）给玻璃杯装满水，用纸板盖住，用手托住倒过来，松开手后你
会看到什么现象？
情境4：（演示实验）如图2所示，在大试管中灌满水，放入一比大试管略小的小试管至一半深度左右倒立，你会看到什么现象？
以上案例异曲同工，相比较于教材所创设的情境，更加生动新颖，在激发学困生探究欲望的效果上也就更加显著。
（2）分层指导，循循善诱，帮扶学生进行科学探究。
由于是农村初中，学生个体之间的差异很大，有智力差异，原有水平差异，认知方式差异以及兴趣差异等。而科学探究式要求要模拟“科学家一样”探索科学奥秘，必须要解决一个问题，这在农村初中很难达到要求。通过分层指导和降低要求，使他们也能“跳一跳，摘到桃子。”
案例四：“牛顿第一运动定律”是通过实验总结归纳推理得出来的，但如果只做演示实验就让学生探究，恐怕勉为其难。在探究教学过程中，对学生作这样的指导：教师出示一小车，在水平桌面上一推。问：
1．小车为什么运动了？(学生答：力能改变物体的运动状态。)
2．小车为什么运动了一段距离后又停下来？(学生开始讨论，进入问题情境，阻力使它停下来。)
3．水平桌面的阻力与小车运动的距离之间有什么关系？(学生讨论提出猜想：阻力越大，小车运动的距离越短。)
4． 你们的假设怎样用实验来证实：(学生的方案很多，教师引导的方向是：让小车在水平桌面上以相同的速度分别在不同的接触面上运动，比较它们运动的距离。)
5．如何让小车以相同的速度运动？(学生讨论后回答：让它们在同一斜面同一高度滑下)
教师演示实验后，继续提问：
6．三种接触面的粗糙程度不同，阻力是否相同？
7．小车运动距离的长短，意味着什么？
8．为什么小车中木板上运动的路程最长？
9．如果小车在运动过程中不受任何阻力，小车会停下来吗？
显然，第9个问题超过了学生的日常生活经验，但由于问题一环扣一环，起到了“设坡架桥”的作用，原来的问题也就迎刃而解了，而更重要的是，对学习困难的学生来说，他们感受了探究的乐趣，建立了探究的信心。
（3）充分利用农村的物理课程资源，为学生搭建乐于参与科学探究的舞台。
《初中物理课程标准》指出：把阅读理解、收集信息、观察记录作为课后作业的一部分，提倡使用身边的物品进行物理实验。让农村学生更多的从事家务劳动，更多的走向农村田野，通过观察、了解、实践，引导学生认识原有经验的局限性，主动构建科学知识，学习科学方法，发展科学探究能力，培养科学态度、情感和价值观，了解科学技术与社会的关系。
案例五：请同学收集并列举出自然界中的声音：
生1：夏天知了的叫声；春天，各种鸟悠扬宛转的叫声；每天早晨，我家公鸡按时打鸣的声音。
生2、夏天夜晚，各种昆虫的叫声；河边“哗哗哗……”的流水声；风吹树叶的“沙沙……声。
案例六：让学生回家进行感受声音响度的实验探究。
1、聆听到鸟鸣、水流、鸡啼、牛哞等声音，感知响度。
2、通过改变距离远近，体验声音强弱与距离远近有关。
在学习声音的相关知识后，结合实际让学生切身去感受大自然美妙的声音。而城市中的学生由于长久身处闹市，噪声污染非常严重，不仅对0分贝的感觉偏差很大，而且很难感受到树叶的沙沙声等等。而处于大自然怀抱的农村孩子们，从出生就能感受到“稻花香里说丰年，听取蛙声一片”的田园风光。
案例七：让学生回家利用土豆、乒乓球、小石块、盐水、玻杯（其它容器）体验悬浮、下沉、漂浮、上浮等情景。
（1）用玻杯盛清水放土豆，多次尝试加盐或添加清水并搅拌，直至土豆悬浮为止。
（2）轻放小石块入水中，体验下沉情景。
（3）放入乒乓球体验漂浮情景，用筷子压入水再松开筷子体验上浮情景。
案例八：在学习摩擦力时，请同学们结合生活实际列举增大和减少摩擦力的方法。
学生的所思所想也别有一番乡村风味：在农村的乡间小路上，由于道路泥泞，路面较滑，行路的人常常在自己的鞋子上缠上些较细的稻草绳用来防滑，增大摩擦力；
汽车在乡村公路上行驶，若遇到下雨路面湿滑，可在公路上撒上一些煤灰以增大摩擦力；
农村现有的石磨，其磨盘很重，可增大摩擦力；在自行车链条上打上些润滑油
可减小摩擦力；
在锯木头的加工房内，给锯片不停的淋水，可减小木头对锯片的摩擦力。
上述案例都是源于对生活的仔细观察与体验，物理在生活中得到深化，学习在生活中得到提高，问题活了，知识面宽了，学生在课堂上真正的动起来了，激发了他们的学习兴趣，引导他们在课外去自主探究，学生会惊奇的发现：物理在哪里？物理就在我们身边，物理就在我们生活中。
（4）增强物理实验的探究性，为学生创造科学探究的机会和平台。
尽量变教师演示实验为学生实验、适当增加学生实验、尽量变验证实验为探究性实验、布置家庭探究性小实验等。据《初中生学习物理兴趣的理论研究》（殷传宗 查有梁 廖伯琴著）表明，初中学生的兴趣主要为直接兴趣 。所以在课堂教学中，学生对演示实验、学生科学探究实验、有趣的物理现象等感兴趣。可见学生兴趣的激发具有具体性和实用性。因此，科学探究兴趣的培养必须从课堂做起，做好学生的分组探究实验，做好学生的社会实践工作和生活联系实际的其它工作。
案例九：家庭探究性小实验或小制作
1）自制潜水艇模型（器材：矿泉水瓶、小石块、输液管（未用过）、细线等）
2）用竹片、细线、高粱杆等做弓，体验弹性势能和动能的相互转化。
3）调查生活中简单机械的使用情况。
4）用鸡蛋、细沙、纸等做不倒翁，体验重心高度和物体稳度。
5）用筷子提米。（体验摩擦力和压力大小关系）
6）用空矿泉水瓶、热水、冷水做大气压存在的事例。
7）用泥土（半干的）、水杯、砖等验证压力的大小与哪些因素有关。
8）用可比克罐（一种小食品包装）、橡皮筋、小铁块等，按九年级物理P120制作方法，体验弹性势能和动能的相互转化。
（5）使用探究实验卡，降低科学探究的要求和难度。
尽量使用探究实验卡，降低科学探究难度。在农村初中学生素质参差不齐，两级分化较为严重。在开展科学探究活动的教学过程，相当有一部分学生由于学习基础差的原因，对科学探究的热情不高，一般情况下都在旁边观看。在教学中使用“探究实验卡”，探究的课题形式多样，内容紧扣课程标准，根据不同的内容分别安排，突出不同要素和环节，精心设计探究活动，提高了学生对学习物理学科的兴趣。
案例十：探究实验卡
探究课题：研究凸透镜的成像规律
探究原理：光的折射
实验器材：光具座、凸透镜、光屏、蜡烛、火柴
探究步骤：进行实验与收集数据
⑴应如图3的方法可粗略测得实验中的凸透镜的焦距为 cm；
⑵如图4所示，首先要把蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，然后点燃蜡烛，调整三者的高度，使它们的中心大致在 ，这样做的目的是 。
⑶将蜡烛移至2倍焦距以外（离凸透镜距离20cm以外），调节光屏，直到光屏上出现清晰的像，这时会看到一个： 、 的 像；（注意像距范围）
⑷将蜡烛移至1倍焦距和2倍焦距之间（离凸透镜距离在小于20cm大于10cm），调节光屏，直到光屏上出现清晰的像，这时会看到一个： 、 的 像；（注意像距范围）
⑸将蜡烛移至1倍焦距以内（距凸透镜距离小于10cm），调节光屏，这时在光屏上
得到像（填“能”或“不能”），这时透过凸透镜会看到一个： 、 的 像。（注意像距范围）
⑹收集数据
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物距范围
(u与f的关系) |
成像特点 |
像距范围
(v与f的关系) |
应用 |
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大小 |
正立、倒立 |
虚实 |
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u=2f |
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u=f |
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⑺分析与讨论
1、当物体在2f以外，则像在 ，这时成的是 的 像。物、像 侧。
2、当物体在2f以内，则像在 ，这时成的是 的 像。物、像 侧。
3、当物体在f以内，则不成实像，而成的是 的 像。物、像 侧。
“探究实验卡”的使用，能让学生对科学探究有大致线路，激发学生的兴趣和探究的主动性，有利于全体学生共同完成科学探究实验，利于整体提高，有实效性，课堂效益能突显出来。同时，又有所取舍的突出探究的不同环节，如本实验卡就只有“进行实验”、“收集数据”、“分析论证讨论”等这三个环节。
总之，在物理教学中，高度重视科学探究，充分发挥学生科学探究的主题作用，对提高课堂教学效益将起到事半功倍的效果。
参考文献：
1．《有效教学方法》 [美]加里.D.鲍里奇著
2．《新课程背景下的有效课堂教学策略》 黎奇主编
3．《科学究竟是什么》 孙红霞著
4．陆亦弘 《初中＜科学＞课堂教学有效性的实践与思考》《杭州教育》 2007年第3期
5. 周海英 《解读中国教育》 教育科学出版社