浅谈高三物理教学中的科学探究能力培养

结合07高考浅谈高三物理教学中的科学探究能力培养

无锡市洛社高级中学计佳欣 214187

众所周知，科学探究是学生科学学习中基本的、起支配作用的原则，是科学教育的核心；探究的本义是求索知识或信息的活动，是搜寻、研究、调查、检验的活动，是提问和质疑的活动。物理学科是中学课程设置中最适于培养学生科学探究能力的学科，高三物理是中学物理中的集成式教学时段，同时也是中学与大学的教学衔接阶段，更应注重对学生科学探究能力的培养。

在全面推行新课程标准之前，高三物理的教学重点主要是对已学知识的深度复习与综合提升，强化对物理基础知识的掌握和对物理基本方法的应用才是这个教学时段的重中之重，相应的教学方式也多为教师不厌其烦的说教和学生不堪重负的训练，甚至是耳提面命式的，教学行为几乎都是围绕单一的考试要求展开和实施，这其中教师更多的是担当一名“优秀的演员”——尽情施展演技且不知疲倦地卖力表演，而学生只能是充当一群“困惑的观众”——完全被动地接受且无可选择地观看演出，教师“演”什么学生就“看”什么，很大程度地剥夺了学生在物理学习中享受自主探究的乐趣，这在根本上制约了对学生探究习惯的养成和探究能力的培养。

在全面推行新课程标准之后，物理教学中施行科学探究业已形成共识，但这主要体现在高一、高二的新课教学中，尤其是在实验探究活动方面表现得更为突出——教师担当因势利导、调控自如的“导演”，学生以“演员”身份充分发挥自身技能将“导演”的意图演绎出来，在师生互动的基础上最大程度地感受自主探究的科学乐趣，培养科学探究能力。但高三物理教学至今仍是实施探究教学活动的冷落地域，造成这种强烈反差的根本原因是许多师生存在的认识误区：高三教学是以复习课型呈现的，课堂教学主要内容既是已经学习过的重点知识又是高考考纲上明确要求的，没有再进行探究教学的必要，况且高三教学的直观目标是切实提高学生的解题及应试技能，教师多讲、学生多练更具有现实意义。于是，高三物理教学中依然存在着“穿新鞋走老路”的普遍现象——教师由“导演”重新回归为“演员”，学生从“演员”再次被迫降格为“观众”；这种高三师生的角色转型无疑是呈“高开低走”趋势的，但目前又是极易被高三师生认可或接受的，似乎在应对高考面前也是必须或必然的。难道探究能力的培养只能适合于新授课而与复习课不兼容吗？难道高三物理教学中就不能再延续学生探究能力的培养吗？在努力提高学生解题和应试技能的同时，就不能再进一步提升学生的探究能力吗？……

《物理课程标准（实验）解读》①告诉我们：“学生探究能力的提高不可能只通过理解就能实现，学生必须经历探究的过程，而且在这个过程中，学生要有相关的探究行为，因为某一方面的基本能力一定是和相关的行为联系在一起的。”《2007年江苏高考物理考试说明》又告诉我们：“（高考）命题以能力测试为主导，考查考生对基础知识、基本技能的掌握程度和运用所学知识分析、解决问题的能力，重视对考生科学素养的考查，关注物理科学技术进展，体现物理学与社会生产和生活实际的紧密联系，以利于激发考生学习科学的兴趣，形成科学的价值观和实事求是的科学态度。”从这两段权威性的阐述中我们不难发现：高三物理教学在以应对高考为首要目标的前提下，完全可以通过设计科学的探究教学过程，来切实提高学生

的探究能力，以达到夯实“双基”、学以致用并最终实现学生物理素养的整体提升。这其中，如何匠心设计科学的探究教学过程是整个教学活动的核心；高三物理教学主要是以大量试题解析为主要载体的，“借题发挥”进行探究教学过程的设计是整个教学活动的关键。下面我们从探究能力培养的具体目标出发，结合2007年部分省市高考试题，对高三物理复习课教学也作一些微观“探究”。（注：下文中提及的部分高考试题不再给出完整试题和相关解析）一．要提高学生提出问题的能力，就要让学生去发现、去质疑、去对问题进行抽象和概括。2007年高考命题中出现了较多与生产生活实践相联系的试题，如飞行时间质谱仪（课标山东卷·25、重庆卷·24）、塔式起重机（课标宁夏卷·30）、贮液池安全检查（江苏卷·14）、直升机取水灭火（江苏卷·15）、接力赛交接棒训练（全国卷Ⅰ·23）、蓄电池环保汽车（北京卷·23）、离子推进器（天津卷·25）、青少年滑板运动（四川卷·25）……这些试题提供给我们的是全新的物理情境，考查内容几乎涵盖了高中物理的力学、电磁学、光学、热学和原子物理学，对学生学以致用的能力要求很高。大多数高三学生很熟悉与“双基”有关的物理原型题，一旦遭遇到这些现实问题又往往表现得束手无策，如何帮助学生顺利完成把这类问题抽象概括成熟悉的物理原型题，应是我们设计探究教学的着力点。我们可以尝试“以题带题”的方式：先以一个难度较低的、为学生喜闻乐见的原型题或近形题为引导，“预热”相关的“双基”并初步确立相应的物理图景后，再“抛砖引玉”地给出这类应用物理问题，此后的发现质疑、抽象概括和寻求解题思路主要可以由学生来完成，教师只需适时地给予点拨和引导即可。这样设计既能较好地强化“双基”，又能培养学生从实际问题中提取有效信息构建物理模型、简化物理问题、迁移物理方法的能力，更能激发学生探究解决实际问题的兴趣和应对这类问题的自信心。这种设计方式同样也适用于其它类型难度较高的试题，其教学实效要比由教师引领学生直接去突破解析此类问题好得多。

二．要提高学生制定计划和设计实验的能力，就要让学生去优选实验方法、去选择实验器材、去分析和控制变量、去评价现有的方案。近年来，主观设计性试题和主观评价性试题已成为高考命题中物理实验技能考察的主流题型。例如：测算电磁螺线管的金属丝长度（课标广东卷②·13）、滑动变阻器电阻丝电阻率测量（课标山东卷·23）、研究电源输出功率变化情况（上海卷③·16）、利用单摆验证小球平抛运动规律（上海卷·17）、描绘某电学元件的伏安特性曲线（江苏卷·12）、利用气垫导轨和位移传感器研究物体的运动（江苏卷·13）、验证弹性碰撞的恢复系数（全国卷Ⅰ·22⑵）、钢梁起吊方案模拟实验（重庆卷·22⑵）……熟悉高三物理教学的师生都很清楚，实验题的复习是最难把握的，高考中实验题的命制也是最难被预测的，目前较为常用的实验复习手段主要还是通过详细剖析教材中的几个经典实验（为了巩固基本实验技能和确立基本实验思想），配套大量的实验专项训练题（为了能较好地帮助学生形成一些所谓的实验定式思维），但这种传统的复习手段对提高学生的综合实验素养收效甚微，因为这种方式通常都是“由因及果”的正向实验思维，学生接受这种方式的训练后容易形成了“我有什么（原理、器材）→我能干什么（解决问题）”的定式思维；而现实的物理实验问题需要的是“由果索因”的逆向思维，需要的是“我想解决什么（实验目的）→我需要什么（原理、器材）→我该怎么办（方法、步骤）”的变式思维，显然这种逆向思维方式更有利于寻求解决实际问题的设计性、评价性方案或途径，也更有利于培养学生探究解决实验类问题的能力。为此，我们应该尝试更具系统性和探究性的实验复习手段，设法把实验基本技能复习和探究能力培养进行有机整合，摈弃实验题的大容量训练，有目的地选择几个有代表性的问题，引导学生从实验目的（如：电学实验中的电阻测量）入手，以确定实验原理（如：

是选择“伏安法”？还是选择“比较法”？）为突破口，寻求科学的实验思路（如：需要哪些器材？这些器材的测量原理是什么，如何正确使用？实验电路如何连接？若缺少某些器材是否有变通或替代方法？基本测量电路和控制电路如何关联？实验方案的可行性评价如何？），同时兼顾实验误差分析（如：误差产生的主要原因是什么？属于系统误差还是偶然误差？用什么方法有效地减小误差或理论上消除误差？）和实验数据处理方法（如：是求平均值还是描绘图线？图线的数学物理意义是什么？），逐步形成最终的实验方案。这种探究式实验复习手段有助于培养学生对物理实验的系统性认识和整体把握能力，“果因式”问题设置也有利于不同层次学生的思维强度训练需求，“关联式”和“递进式”的设问和释疑能让学生更深刻地理解物理实验思想，实验素养也就得到了进一步提高，在探究复习中获得了探究能力的升华。

三．要提高学生分析和论证的能力，就要让学生去比较（分析）数据、去作因果分析、去形成结论。2007年高考中出现了较多的分析性和论证性试题，例如：电子荷质比说明（课标广东卷·15）、探讨回路瞬时感应电流（课标广东卷·17）、定性分析压力锅内气体温度变化（课标山东卷·36）、质点振动图象评价（课标山东卷·37）、核反应堆减速剂选择说明（课标山东卷·38）、证明带电小环简谐运动（江苏卷·16）、对环保汽车电池板改进设想的思考（北京卷·23）、离子推进器正常运行原因分析（天津卷·25）……这类设问方式新颖的试题都要求学生通过比较（分析）数据，给出因果分析并最终形成定性的结论，是考察学生分析和论证能力的一类题，也能用来甄别学生探究能力的强弱，在高三教学中值得关注。要想在高三教学中切实提高学生分析和论证的能力，并不需要刻意地汇编这类问题进行专项训练，更有实效的做法就是在课堂教学中多鼓励学生阐述解题思路、多创造机会让学生展示思维过程、多引导学生做方法评价和类题归纳，充分培养学生的求同思维和求异思维能力，逐步养成学生在解决问题后作小结的良好习惯。另外还值得注意的是，通常这类问题所涉及的因果和结论都不会脱离教材的知识框架，多指导学生回归教材和分析教材也不失为一种好方法，这与“源自教材但又不拘泥于教材”的高考命题思想也是相吻合的。

高三物理教学不但可以延续对学生探究能力的培养，而且从学生认知层面上来看，更适合对学生探究能力的进行综合提升。我们应该利用好高考复习的契机，正确定位师生角色，“导演”精心设计课堂教学“脚本”，悉心指导“演员”在课堂教学中的“即兴表演”，让科学探究成为高考物理复习教学的主旋律。

①湖北教育出版社“走进新课程丛书”之一，由物理课程标准研制组编写。

②2007年普通高等学校招生全国统一考试物理（课标广东卷），区别于2007年普通高等学校

招生全国统一考试理科基础物理试题（课标广东卷）。

③2007年普通高等学校招生全国统一考试物理（上海卷），区别于2007年普通高等学校招生

全国统一考试综合能力测试物理试题（上海卷）。