基于自主探究的初中物理實驗教學

【摘

要】作為新課標提倡的重要學習方式，“自主”“探究”和“合作”幾種學習方式本身都倡導將學生作為課堂教學的主體，圍繞“生學”合理制訂教學方案。本文在對自主探究含義進行概述的基礎(chǔ)上，重點對初中物理實驗教學中自主探究學習活動開展的價值與策略進行了研究，旨在提升初中生的物理自主探究能力?！娟P(guān)鍵詞】初中物理；自主探究；實驗教學；教學策略實驗教學是初中物理教學的一個重要環(huán)節(jié)，是鞏固學生課堂所學物理知識，促進學生動手操作能力、實驗探究能力等發(fā)展，培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)中不可或缺的教學階段。然而，以往物理實驗教學以驗證性實驗為主，整個實驗操作中學生主觀能動性無法得到順利發(fā)揮，思維受到限制，直接影響了實驗教學的效果。如果可以在物理實驗教學中有效融合自主探究理念，可以滿足學生在實驗活動中的自主思考、探究和操作等需求，最終可以更好地提高物理實驗的教學效果。一、自主探究的概念自主探究本質(zhì)上是一種探究學習方式，其中的“自”主要是“自我”的含義，“主”則是支配的含義，概括起來可以理解成自主決定探究方式、方法及內(nèi)容等。在自主探究的學習方式下，學生在整個探究活動中占據(jù)中心地位。對自主探究能力而言，其構(gòu)成要素主要表現(xiàn)如下：其一，問題發(fā)現(xiàn)能力。在自主探究中，學生需要經(jīng)過自主思考來發(fā)現(xiàn)有價值的探究性問題，以此助力學生自主探究意識形成。其二，猜想能力。在促進學生自主探究能力發(fā)展期間，為了使學生順利完成自主探究任務(wù)，必須保證學生可以針對相關(guān)探究話題或任務(wù)提出自己的假設(shè)或猜想。其三，規(guī)劃能力。在探究活動開展中要進一步結(jié)合自己的猜想，自主制訂探究任務(wù)的驗證性規(guī)劃方案，保證可以有序開展探究活動。其四，動手操作能力。要結(jié)合自己的探究方案，通過自主動手操作方式來對自己的猜想進行親自驗證。其五，總結(jié)能力。能夠根據(jù)探究結(jié)果歸納及總結(jié)探究活動開展的相關(guān)成果，保證探究活動開展的真正價值得以順利實現(xiàn)。二、基于自主探究的初中物理實驗的教學意義在以往的初中物理實驗教學中，整個教學以驗證性實驗為主，即給定學生物理實驗的整個方案，包括規(guī)定實驗器材和實驗步驟等，學生只需要按照規(guī)定的實驗流程，使用規(guī)定的實驗器材逐步操作完成實驗即可。整個驗證性物理實驗本身對初中生的自主探究能力要求較低，不需要學生發(fā)揮自身創(chuàng)造性思維和邏輯思維進行創(chuàng)新探索、大膽質(zhì)疑和有效驗證，這樣的物理實驗教學方式顯然不符合新課標所倡導的以生為本的教學思想。在物理實驗教學中滲透自主探究理念，可以有效解決驗證性實驗開展中的諸多弊端與問題。首先，基于自主探究開展實驗活動可以突出“生本”價值，滿足學生完整體驗物理實驗操作的需求，不再是呆板、僵化地運用給定的實驗器材按部就搬地操作。特別是在選擇探究實驗中所用的實驗器材時可以貼近學生生活實際，保證可以借助物理實驗探究活動的開展使學生體驗到物理實驗活動的趣味性。其次，自主探究實驗活動的開展可以滿足全體學生親自參與和操作的需求，有效解決了以往初中生無法直接動手做實驗或者實驗操作現(xiàn)象觀察不清等問題。最后，基于自主探究開展實驗，可以提高師生之間的有效溝通。不僅可以讓學生親身經(jīng)歷自主探究活動，而且可以同教師更加深入地進行交流，最終借助自主探究實驗實現(xiàn)教學相長的教學目標。三、基于自主探究的初中物理實驗教學策略（一）合理創(chuàng)設(shè)趣味情境，激活學生自主探究意識興趣是決定初中生學習主觀能動性的關(guān)鍵因素之一，關(guān)系求知動力、探究意識等的激活。只有滿足初中生的好奇心、求知欲和興趣，才能更好地調(diào)動他們的主觀探究思維，促使他們積極自主地參與物理探究實驗活動。以往的驗證性實驗?zāi)Ｊ阶畛蹩赡軙{(diào)動學生主動參與物理實驗活動的積極性，但是時間長了就會使他們感到厭煩，不再有主動參與和動手操作的興趣，這樣顯然不利于促使學生在整個物理探究實驗實踐中開展深度學習活動。同理，在開展初中物理探究實驗活動期間，為了給整個探究性實驗活動的開展構(gòu)建一個良好基調(diào)，必須高度重視增加物理探究實驗的趣味性，促使全體學生主動融入物理探究實驗活動中。這就需要在開展物理探究實驗活動期間，充分考慮學生的求知欲、好奇心和個人喜好等，為學生營造一個能夠啟發(fā)與激活他們自主探究意識的良好教學情境。在所創(chuàng)設(shè)的良好實驗情境下，學生自主參與實驗探究活動的興趣會被激發(fā)，也更有利于促使他們積極猜測，大膽實踐驗證自己所設(shè)計物理實驗方案的可行性。例如，在物理實驗教學期間，可以采取設(shè)置問題或懸念，采取誘導、聯(lián)想與啟發(fā)等方式引導學生對探究性物理實驗話題產(chǎn)生興趣，尤其是可以聯(lián)系初中生的生活實際精選恰當?shù)膶嵗?，配合幽默風趣的溝通和交流營造活躍的教學氛圍，以此激活學生的自主探究意識。比如，在“阿基米德定律”部分知識的教學時，可以聯(lián)系學生日常生活中常見的事物營造良好的教學氛圍，如可以在課堂教學中為學生出示用完的牙膏殼構(gòu)建如下趣味性情境：其一，在某一盛水容器中放入一個被捏扁的牙膏殼后，牙膏殼沉入水底；其二，在同樣盛水容器中放入一個充滿空氣的牙膏殼，發(fā)現(xiàn)其晃悠悠地漂浮在水面上，沒有沉入水底。在學生看到用同樣的實驗器材卻導致不同的實驗結(jié)果之后，會勾起他們的好奇心與探究欲望。此時教師可以趁熱打鐵，直接向?qū)W生提出以下啟發(fā)性的探究問題：①為什么同一個牙膏殼在壓扁和充氣兩種狀態(tài)下會得到不同的結(jié)果呢？②浮力大小的決定因素有哪些？在這種探究性問題下，教師可以指導學生積極開展自主思考和相互討論。經(jīng)過一段時間的思考之后，有的學生會覺得充氣牙膏殼受到的浮力肯定大于壓扁牙膏殼承受的浮力；也有的學生覺得充氣牙膏殼的體積比壓扁牙膏殼要大一些，所以浮力大小同物體排開水的體積有關(guān)系；還有的學生會給出物體形狀、密度等的不同會形成不同大小的浮力等各式各樣的猜想。此時教師可以趁機給學生做出相應(yīng)的解釋，以及鼓勵他們利用手邊的物品親自動手驗證自己的假設(shè)或猜想。在學生親自動手做實驗的過程中會產(chǎn)生強烈的探究欲望。在學生進行探究實驗的過程中，他們會一邊實驗一邊思考，最終可以通過有序?qū)嶒灢僮髦笾鸩綒w納和得到實驗結(jié)果。由此可見，在這種趣味物理實驗教學情境下可以很好地激活學生的自主探究意識，同時融入的生活化教學素材可以很好地培養(yǎng)學生學習物理知識的實用意識。（二）立足學生認知沖突，啟發(fā)學生自主探究思維俗話說：“思源于疑?！睘榱舜偈箤W生在物理實驗教學活動中主動去探究，必須合理“設(shè)疑”，即要有能夠使學生感興趣的疑問，或者有能夠讓他們產(chǎn)生認知沖突的論點或論題。所謂的認知沖突，實際上就是學生舊有的認知無法解決新遇到的問題或者舊有認知和全新的認知之間存在沖突情況。比如，學生在求解某一道物理題時，運用自己已經(jīng)學習或積累的知識與經(jīng)驗無法解決，這時就會形成一種認知沖突下的心理氛圍，迫使學生想要去進行深入思考和探究。在基于學生認知沖突的教學情境創(chuàng)設(shè)過程中，要注意充分考慮初中生群體自身的心理特征與認知特征來科學構(gòu)建有利于促進學生深入學習與探究的人文環(huán)境與物質(zhì)環(huán)境，保證學生的自主探究活動可以落實到實處。借助認知沖突情境創(chuàng)設(shè)，可以促使學生在懷疑中發(fā)現(xiàn)問題，并在自主探究中分析與求解問題，這樣的思考過程可以很好地鍛煉學生的自主探究能力。例如，在學習“沸騰”的物理知識期間，可以借助演示實驗開展時機詢問學生：“在某一個大燒杯中擱置一個盛水用的大試管，用酒精燈對燒杯進行加熱，之后借助同樣的2支溫度計對試管和燒杯中所盛裝水的溫度進行測定。在試管與燒杯中的水溫都達到大約100℃時，哪個容器中盛裝的水首先沸騰呢？”在這一問題下，學生結(jié)合自身的學習經(jīng)歷和生活閱歷會快速給出“同時沸騰”這一答案。這時教師可以不評價學生給出答案的正誤，而從班級中選出兩名學生親自做實驗進行驗證。經(jīng)過學生親自動手做實驗，他們觀察到試管與燒杯中水溫達到大約100℃時，大燒杯中盛裝的水率先沸騰，而試管中盛裝的水則沒有沸騰。這樣的認知沖突會使全體學生感覺到非常詫異。因為現(xiàn)在實驗的結(jié)論同他們的認知存在了沖突。這時教師可以進一步詢問學生：“為什么試管中和燒杯中的水呈現(xiàn)為不同的沸騰情況？里面蘊含著什么道理？”雖然學生對這一問題存在認知沖突，但是想要搞清楚問題的根本原因所在。這時教師可以進一步指導學生去復(fù)習熱傳遞、能量吸收等方面的知識，在他們明確熱傳遞、液體沸騰等基本條件之后可以進一步反過來分析問題，這樣可以使他們意識到水只有在達到沸點之后繼續(xù)吸收熱量方可沸騰。而熱傳遞的形成必然存在溫度差，經(jīng)過探究之后可以最終幫助學生掌握這些知識。（三）滿足學生實驗需求，提高學生自主探究能力以往物理實驗教學中主要采取“填鴨式”教學方式，即“由師到生”的單向知識灌輸方式，甚至存在部分物理教師“越俎代庖”，包辦物理實驗教學一切任務(wù)的情況，沒有給學生提供自主動手開展實驗的實踐平臺。這樣會使學生在被動獲取物理實驗知識的過程中缺少獨立思考和動手實操的機會，甚至會使部分學生口、手、腦等處于壓抑或懶惰等狀態(tài)，直接影響學生自主探究思維與能力的發(fā)展。究其根本原因是物理實驗教學中沒有提供給學生自主操作的機會，沒有解放他們的大腦與雙手，這樣顯然不利于他們創(chuàng)造能力、自主探究能力等的發(fā)展。因此，要注意有計劃地為學生提供