如何在物理習題教學中培養學生的思維能力

隨著我國中小學教育改革的深入，探究教學受到了前所未有的重視。傳統的教學方法根深蒂固，而探究教學又是壹種全新的教學理念，這就為廣大教師和學生提出了更高的要求。筆者對如何開展探究教學進行了壹些初步探討，認為中學階段可采取分階段培養學生探究物理問題的能力的策略，讓學生逐步形成探究問題的思維習慣。根據認知規律，培養學生的探究能力大致可分為下面三個階段進行。　　　　壹、初級階段　　　　在此階段，考慮到低年級的學生知識能力有限，主要安排壹些觀察、測量、繪制圖表、簡單小制作、通過報刊、網絡收集和處理數據等簡單的探究活動，以及介紹壹些科學史上的探究範例，以訓練學生進行探究活動所需的基本技能，並了解探究的基本過程，同時培養其學習物理的興趣。例如，對於初二年級的學生，讓其學會使用長度、時間等測量工具，學會畫全班的身高、體溫等直方圖。另外，教師在演示實驗時所選的實驗器材要盡可能取自於生活實踐中比較常見、相對容易得到的器件，有的可能是玩具、廢舊物品等等，要盡量符合低成本實驗的思想。例如在演示聲音不能在真空中傳播實驗時，不用課本上實驗器材，我只用壹只註射器，壹個電子發音器來演示。課外預習時，讓學生通過自己尋找壹些實驗器材，對課本的實驗進行改裝，如在驗證單擺的周期時，提問學生能否用生活中的小器材來做此實驗，有個學生拿出壹個跌打藥丸空殼、壹根細長線、壹支鋼筆、水和細沙來做此實驗。這樣讓學生感到“瓶瓶罐罐當器材，拼拼湊湊做實驗”的樂趣，感受到實驗貼近於生活，來源於生活，使學生了解到並不是只有實驗室中的高精儀器才能做實驗，並不是科學家才能做實驗，從而激發學生的學習興趣。與此同時，教師適時介紹壹些科學史上的探究範例，如介紹伽俐略觀察教堂的吊燈而發現單擺的等時性原理等，讓學生了解到物理知識其實就在我們周圍，只要細心觀察和思考，生活中隨時會有物理問題，並且有些是我們能夠解釋的。　　　　只有當學生的學習興趣提高了，掌握了這些基本技能，了解了科學探究的思想方法，才能為以後的探究打下深厚的基礎。在此階段，學生的知識、能力、方法都是有限的，提出的問題可能與本節課的內容無關、設計的實驗甚至荒唐可笑，教師決不可嗤之以鼻，而要積極鼓勵學生的“異想天開”，至少要保護學生的這種積極性。其實，科學發展本來就是如此，充滿曲折和荊棘，要讓學生體驗人類認識自然的艱辛過程。　　　　二、形成階段　　　　當學生掌握了探究所需的壹些基本技能，並了解了探究的基本過程以後，可以給學生安排探究課題的某壹部分，或者是完整的單因素探究課題，教師給予壹些指導，以重點訓練學生提出問題、通過簡單的實驗等收集數據、解釋數據、提出假設、結論等綜合性的探究技能，使學生認識探究的內涵。　　　　（壹）、培養學生發現並提出問題的能力　　　　當然，此前學生還沒有達到能夠完全由自己來探究問題的水平，而發現問題和找到癥結所在是探究賴以進行的前提，因此，在此階段的教學過程中，首先應培養學生發現問題的能力，發現問題可以從如下幾個方面入手：　　　　1、借助生活實例創設問題情景，並從中引出問題，如“揭開色彩的奧秘”壹節內容，問：雨過天晴的彩虹為何是彩色的？　　　　2、借助演示實驗創設問題情景；這樣例子比較多，不必贅述。　　　　3、通過陳述故事的方式引出問題。在講述“浮力產生的原因”時，教師可講述俄羅斯“庫爾斯克”潛艇或中山艦沈沒和打撈的過程。　　　　4、通過類比等方法合理地將學生當前無法解決的、需用將要學習的知識來解決的問題引出，提供給學生思考，以激發學生的認知需要。如教“大氣壓強”時，教師可以這樣引導：大家知道液體對浸在其中的物體會產生壓強，而氣體和液體相似，可以流動，且沒有壹定的形狀，那麽，氣體對處於其中的物體會產生壓強的作用嗎？如果氣體也可以產生壓強，這種壓強又有什麽特點呢？是否和液體壹樣遵循相同的規律呢？　　　　5、以常見的思維定勢引出問題。如“牛頓第壹定律”的教學中，“有力物體就運動，沒有力物體就停止運動”這種思維定勢在學生的大腦中根深蒂固，教師可以反問：難道這種說法真的是正確的嗎？讓我們用實驗來驗證。　　[NextPage]　　（二）培養學生大膽地猜想和假設能力　　　　提出猜想和假設是探究的核心，以後的實驗探索都要圍繞著猜想進行，因此，在此階段還應培養學生大膽地猜想能力。猜想的作用表現在以下幾方面：使問題進壹步明確化；使實驗有了明確的目標；產生懸念，維持了動機的強度；啟發直覺思維。當問題不夠具體、不足以激發和維持實驗動機的時候，或者指向性並非唯壹時，應地運用猜想。教師可以適當穿插“假說和猜想”和許多重大發現之間的關系。如當盧瑟福和他的學生用α粒子轟擊原子的時候，發現大部分粒子被散射，而極少部分呈大角度散射甚至180°散射，由此盧瑟福大膽提出猜想，原子的內部可能不像湯姆生說的那樣，原子的大部分質量可能集中在很小的核上，有了這樣的假設和猜想之後，盧瑟福提出了原子的核式結構模型，為原子核的發現奠定了基礎。猜想決不是胡思亂想，其根本點應該建立在實驗現象上，通過實驗條件的變化來判斷探究的問題可能與哪些因素有關。所以教師在教學過程中，應時刻提醒學生關註實驗現象，註意實驗條件的變化等，讓其能從復雜的實驗現象中去偽存真，幫助學生獲取有用的信息，以便進行大膽地猜想。當學生的猜想五花八門，師生“沈浸”在許多問題的氛圍中時，教師應綜合各式各樣的問題，略加篩選歸納，然後正式提出和本課有關的若幹問題。　　　　（三）培養學生實驗動手的能力　　　　實驗是探究能否真正完成的關鍵，因此，還需要再次培養學生的實驗動手能力。物理學是以實驗為基礎的學科，從探究的角度來看，實驗的作用是幫助學生接獲得事實證據。教師在演示實驗時應該註意以下幾個方面：科學性；簡易方便，可見度大，效果明顯；演示過程中要講解指導，如實驗目的、原理和實驗步驟，與此同時滲透物理思想方法。讓學生在觀察體會物理實驗應該如何進行。在具體的探究過程中，有了假設和猜想作為鋪墊，有了前面篩選出來的問題，學生便躍躍欲試，他們極想知道自己的猜想是否正確。這時，學生自然就想到了必須通過實驗途徑來解決問題。此時教師如果立即讓學生去設計驗證的話，學生往往會面對眼前的器材感到茫然，可能出現思維的斷層，有的學生草率地應付過去，到時人雲亦雲，事倍功半，課堂效率低下。設計什麽樣的實驗呢？這時教師又要發揮“導”的作用了。點撥壹下，並把實驗設計的思想潛移默化的滲透給學生。切記，是“導”，不是“灌”。教師絕不可把實驗過程徹頭徹尾地講述壹遍，然後讓學生按部就班地操作，這樣就“剝奪”了學生自行設計的權利，泯滅了學生的創造性思維。　　　　（四）培養學生收集數據、解釋數據、作出結論的能力　　　　科學家在探究中要花大量的精力收集證據，並以以此為基礎解釋自然界的運行機制。在課堂教學的探究中，證據有著同等重要的作用。所以可說，證據是學生通過探究獲得新知識的關鍵所在。在實驗操作過程中，學生往往只重現象，忽略數據的處理和規律的得出。教師應及時引導學生設計表格做好實驗記錄，當實驗無法得到相應的數據或現象時，應提醒學生檢查實驗有無錯誤，或者實驗本身無法獲取的，應讓學生通過網絡等其它途徑獲取。同時引導學生根據現象找出本質，尋找規律性的東西，並將實驗結論與自己的假設猜想進行比較，以檢驗假設是否正確。在此過程中讓學生體味認知過程的甘苦，深知每壹個物理規律來之不易，從而培養學生收集數據、解釋數據、作出結論的能力。　　　　（五）培養學生交流評價的能力　　　　交流評價是當今科學探究的壹個重要環節，科學家就是通過交流評價把自己的研究情況告訴別人的，以獲取反饋信息並加以不斷修正。因此在交流中可培養學生的協作精神，評價中培養學生之間的互信精神。當學生通過自己的努力獲得壹定成果之後，很想把自己設計的“產品”推廣給其他同學，得到其他師生的評價。有的小組動手實驗能力較弱，思維相對滯後，他們也想知道別人是怎麽完成的，是不是還有比自己更先進的方法。總之，學生都有被評價的需要。此時，教師應抓住這壹課堂心理特點，適時地讓學生把他們在實驗過程中的體會以及實驗後得到的結論相互交流、討論。通過讓學生自評、互評、小組互評、教師評價、有時甚至請校外專家來評，培養其交流評價的能力。　　　　課堂上由於受接受時間、空間的限制，問題不壹定能徹底解決，同時對課堂問題的引伸拓展、深入探討還會引發新的問題，需要留在課後讓學生反復思考、甚至實驗驗證才能達到滿意的結果。因此，教師應有意識地“遺留”壹些富有思考性、開放性、探索性的問題給學生，使教學延伸到課外，把探究問題的創造性活動引向深入，形成“余音繞梁”之勢，要讓學生帶著問題走進教室，帶著的問題走出教室。　　　　形成階段是形成學生自行探究能力的關鍵階段，教師在教學過程中，應該根據學生的學習情況及時調整教學計劃，采取因材施教的原則，放手優等生，指導中等生，幫助差生，使探究教學能全面開展。　　　　三、提高階段　　　　在學生對探究有了壹定的認識之後，教師就可安排有關控制變量、建立模型、設計實驗等難度較大的活動，包括完全的和開放型的探究，以發展學生的探究能力。例如在“變壓器”壹節的教學中，教師將學生帶進實驗室且沒有讓學生帶課本，只是說本節課的學習內容，至於電壓、電流與原副線圈的匝數關系教師只字不提，完全由學生自行設計實驗進行探索。這是個要求較高的探究課例，在壹個等式中存在四個變量，要求采用控制變量的方法進行探索。學生當然想到牛頓第二定律的探究方法，選用交流電壓電流表、可讀線圈匝數的變壓器和電阻箱及學生交流電電源等器材來進行探索，自行設計表格，整理數據，從數據中得出規律，與同組同學進行比較交流，與自己的猜想進行比較，此時教師介紹課本上的結論，讓學生進行比較。在整個探究活動中，教師僅進行宏觀調控，處理好探究活動所花時間與教學進度的關系。教師只有在學生的提出的問題發生較大偏差、猜想完全離軌時，才給予適度的點撥、啟發和評價，拓展學生思維空間，調控學生思維程序，促使學生進壹步探索，升華學生的思維方式，提高學生的自我調控和自我評價能力。在此階段的教學過程中，教師精心設計壹些開放型探究課題顯得尤其重要，更應完全放手學生，只有這樣，學生的創新思維能力才能得以培養，探究能力才能得以提高，後繼學習能力才能得以真正形成。　　　　三個階段教學中，初級階段是基礎，形成階段是關鍵，關系到學生能否真正形成科學探究的思維方式，提高階段是提高和創新階段。教師在教學的過程中，應充分體現學生的主體地位，發揮教師的主導作用，切實培養學生形成科學探究的學習習慣。　　　　總之，教師在探究活動的安排上，應當適合學生的認知發展水平，遵循循序漸進的原則，註重從簡單到復雜、從特殊到壹般、從具體到抽象的認知發展過程，數量也應該考慮由少到多，使學生有壹個逐步適應的過程，切忌搞“壹刀切”。如果只是為了探究，不講方法，不遵循事物發展的壹般規律，只能適得其反，達不到應有的教學效果，違背教育改革的最終目的。