在物理探究教学中运用小组合作的尝试

苏中伟

在新课程标准中，科学探究不仅是一个重要的学习方式，也被列入课程目标中。因此，科学探究在日常的教学实践中日益受到关注和重视。初中物理课改实验，突出和强调“科学探究”的教学，《标准》指出：“科学探究”是学生参与式学习的学习活动。通过实践和体验探究过程中的要素和环节，如提出问题、猜想与假设、设计方案(计划)、收集数据(素材)、分析与论证、交流与合作、评价与总结等，实现“知识与技能”、“过程与方法”、“情感、态度和价值观”等培养目标，渗透课程改革的相关理念。通过开放式、互动式和合作式的探究活动，使学生体验探究过程和科学方法；感悟科学思想和人文精神，进而内化为今后的教学，但由于初中生知识面较窄，在探究过程会遇到许多意想不到的困难，会遭受一些挫折和失败，需要同学之间的合作与讨论。本人于教学实践中尝试在科学探究中运用小组合作学习，取得较好的效果。下面以“物质的比热容”为例，谈谈具体操作方法。

一、提出问题

利用多媒体让学生观看幻灯片：一同学用燃气灶给铝壶中的水进行加热。提问：大家知道铝壶中的1kg的水温度上升1℃时所吸收的热量为4.2×10³J，图片中不仅水吸收热量，铝壶也要吸收热量，那么1kg的铝温度升高1℃是不是也吸收4.2×10³J的热量?从而提出问题：相同质量的不同种物质升高相同的温度吸收的热量相等吗?这样，通过设置问题情境，促使学生在原有知识与学习的新知识之间发生激烈冲突，激发学生意识的矛盾。教师在教学中要善于创设问题情境，使学生在阅读、观察、调查中对自然现象、生活现象或实验现象产生好奇，发现或提出一些有探究价值的问题。

二、猜想与假设

牛顿说过：没有大胆的猜想就没有伟大的发现。对于上面提出的问题，有的同学认为吸收的热量相等，有的认为吸收的热量不同。比如，夏天湖边的石头和湖中的水经太阳晒过后，石头烫手，温度高，而水则不然，可以认为质量相等的水和石头，吸收了相同的热量，但升高的温度不一样，说明了质量相等的水和石头升高相同的温度吸收的热量也不一样。

在这，我只是想方设法提高同学的猜想热情而不急于对同学的多种猜想加以甄别对错，而是让学生自己去验证。这将有利于调动学生参与学习的积极性和主动性，有利于促进学生思维能力、创造能力的发展。在教学中可根据具体的内容，采用多种形式，鼓励每位学生大胆说出自己的想法。

三、制定计划与设计实验

在这个环节，同学们面临的问题是如何选择材料。甲同学认为选用石头和水，乙同学认为应选用铜块和铁块，丙同学认为甲、乙的方案都不行，因为要想准确测量温度，温度计的玻璃泡必须与被测物质紧密接触，丁同学立即建议用水和煤油两液体可解决这一问题。那么怎样才能判断出质量相等的水和煤油并提高相同的温度吸收的热量是否相等呢?于是小组又展开讨论：有的小组提出用相同的酒精灯，有的提出用相同的热水壶，有的提出用相同的热得快，有的提出用电饭锅等最后统一意见用相同热得快加热器，因为这样除了方便操作外，又能让它们在单位时间放出相同热量。于此同时各小组还就其它问题展开讨论。如：怎样放置温度计?在实验中如何减少热损失等。

在这过程中，我不干扰和抑制同学的探究精神，只是对有困难的小组进行引导和提示，并允许各小组之间相互交流，取长补短，同时实验与收集证据。

基于上面的讨论，让各小组学生分别进行分组实验，用相同的热得快给质量相等的水和煤油加热，测出使它的升高相同的温度所需的时间，并填人事先设计好的表格中。

在这环节中，我尊重学生对器材的选择，并尽量提供器材，注意引导学生按所选器材的说明正确安全操作，同时有意识地培养学生科学、客观地收集数据的能力。

四、分析与讨证

学生经过实验得到实验现象和实验数据后，进行分析、讨论，揭示产生实验现象的原因，去伪存真，把探究目标引深，经过概括和推理一系列的思维活动和简单的计算，得出有关的物理概念、基本物理原理和物理规律，使之条理化、系统化。分析和论证能够使学生在描述、解释探究结果以及推理等方面的能力得到充分的训练和提高。

各小组在分组实验时得出，用相同的热得快给质量相等的水和煤油同时加热，煤油的温度升得比水快，说明质量相等的水和煤油吸收相同的热量，升高的温度不同。当停止对煤油加热继续给水加热到水和煤油升高了相同的温度，由填入表中的数据发现，质量相等的水和煤油，升高相同的温度，所需吸收的热量不相等。由此可证实，质量相等的不同物质，升高相同的温度、吸收的热量不相等。在这一环节中，我鼓励同学对所收集的数据进行比较，分析与综合，引导他们进行简单的因果推理，让他们获得从物理现象和实验中归纳科学规律、培养他们的表达能力。

五、评估

通过实验，各小组的实验数据可能存在较大的差异，主要原因有：所使用的热得快规格难以完全相同，导致相同时间内放出的热量不完全相等；实验中存在热量损失。温度计放量的位置是否恰当等，实验方案能否进一步改进等。

在一这环节中，我主要引导同学回顾所假设的内容是否与实验结论相等，是否出现了猜想以外的其它现象，让学生思考这些意外现象的原因是什么，又能否有新问题发现。

六、交流与合作

各小组把实验过程和结果写成实验报告，分别报告本组结果并向其它小组相互交流，取得共鸣，从而得出比热容定义的探究方案，以便在以后进行科学探究时更好地交流合作。

通过以上七个环节小组合作进行探究的活动中，改变了以往满堂灌，填鸭式的教学方式，让同学在相互协作的情况下去探究并发现知识，教师是组织者和建设者。教师应注意观察每一个学生在品德、能力、个性方面的发展，给予适时的鼓励和指导，帮助他们建立自信，并进一步提高科学探究的积极性。教师可以在不同小组间进行巡回指导，也可作为小组的一员参与探究，但不能越俎代庖，而是想方设法给予提示信息去帮助学生探究，让他们自己有一种“柳暗花明又一村”的感觉，并体验成功的乐趣。

总之，通过小组合作的探究教学，给学生造疑，并引导学生释疑激发学生独立思考和创新的意识，切实提高教学质量。让学生感受、理解知识产生和发展的过程，培养学生的科学精神和创新思维习惯，重视培养学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文宁表达能力以及团结协作和社会活动的能力。随着探究实验教学的实施，那种由教师传递客观事实的模仿性、维持性学习将转变为建构主义的创新性学习，强调以学生为中心、以探究实验为主的教学，倡导学生主动参与、探究发现、交流合作的学习方式，注重学生的经验与学习兴趣，改变教学过程中过分依赖教材、过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现象，突出知识的社会建构以及教学方法的导引性和支撑性，从而把课堂变成一个创新性的学习社区。因此，通过小组合作的探究教学，真正能让课堂教学焕发出生命的活力，全面提高学生的素质，顺应了课程改革的发展趋势。