以“探究决定电阻大小的因素”例谈学生科学探究能力的培养

王朝泰 杨善德

(琼海市嘉积中学海桂学校 海南 琼海 571400)

《课程标准》指出：“科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一.将科学探究列入内容标准，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力，实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神”.在物理课堂教学中，让学生学会自主学习,学会探究,培养学生的科学探究能力已显得非常重要.人教版八年级《物理》下册电阻中的“探究决定电阻大小的因素”,下面以此节探究课为例,谈一谈在物理教学中如何培养学生的科学探究能力.

1 培养学生发现问题 提出问题的能力

《课程标准》指出：“发现问题和提出问题对科学探究具有重要的意义，如果没有发现问题，不能提出问题，科学探究便无从谈起，因此发现问题和提出问题是进行科学探究的前提”.因此，在课堂教学中，教师要运用多种教学策略，引导学生从生活、自然现象和实验现象的观察中发现问题，进而表述这些问题，培养学生的问题意识和能力.初中学生由于年龄小，抽象思维能力较差，让学生自发地、主动地提出科学的问题是比较困难的.所以，教师要利用各种手段，创设使学生能够发现问题的情境，让学生在情境中产生疑问，进而去探究疑问.在本节课中，是这样引导学生发现问题并提出问题的.

(1)设置问题情境.利用自制的展示板：将两盏规格相同的小灯泡并联接入电路中，闭合开关，让学生观察灯泡的亮暗，发现亮度一样亮；然后分别在两盏灯泡中串联一段长度和横截面积不一样的电炉丝(一段长而细，另一段短而粗).如图1所示，闭合开关，让学生进一步观察，学生发现，两盏灯泡的亮度不一样了.学生自然而然地产生了问题：“为什么连入不同的电炉丝后，灯泡的亮度不同了呢？”

图1 自制的电路展示板

(2)引导学生分析.说明两段电炉丝对电流的阻碍作用不同，这时引入电阻的概念.再让学生观察两段电炉丝的不同之处，又发现电阻的大小和长度、粗细有关.

(3)引导学生提出本节课探究的问题.“决定电阻大小的因素是什么？”这样，通过设置情境，引导分析，发现问题，从而提出问题.这样一步步的引导，对培养初中学生的问题意识尤为重要.

2 培养学生的科学猜想能力

课程标准在谈到猜想与假设在科学探究中的作用时指出，“猜想与假设在科学探究中的重要作用首先在于它是科学结论的先导，如果猜想与假设一旦能得到实验结果的支持，它就可能发展成为科学结论.因此，猜想与假设能帮助探究者明确探究的内容和方向，指导探究沿预定目标展开，避免探究的盲目性.”在物理课堂教学中，教师在让学生进行猜想时，一定要强调：猜想必须要根据自己的生活经验或已有的知识，有根据地进行猜想.如果学生没有这方面的知识或经验，猜想不到，教师作为探究活动中的组织者和引导者，要想方设法诱导学生通过观察、分析之后进行合理的猜想.在本节课，这样设计的，首先提出以下几个问题让学生讨论：

(1)生活中常见的导线多是铜芯和铝芯，为什么不用铁芯？

(2)为什么有的导线比较粗？有的导线比较细？

再一次利用自制的展示板让学生观察：与又长又细的电炉丝串联的灯炮较暗(如图1中上面的小灯泡)，而与又短又粗的电炉丝串联的灯泡较亮(如图1中下面的小灯泡).然后学生根据讨论的问题和观察到的现象进行猜想.在学生说出猜想之后，教师应及时追问猜想的依据，避免胡猜乱想，提高猜想的科学性，培养学生科学猜想的能力.这节课教学的实际证明：学生不但顺利地猜想出电阻的大小与材料、长度和横截面有关，而且有些学生还根据生活中的现象，猜想电阻的大小可能与温度、湿度、电压有关.

3 重视探究行为的设计 提高学生的探究能力

江西省首批特级教师黄恕伯指出，物理课的科学探究过程中要重视对探究行为的设计.在初中课堂教学中，教师引导学生根据猜想明确实验的目的，根据实验的目的，分析实验中的常量和变量，思考实验原理 ，发现实验需要解决的问题，分析实验需要解决的问题，思考解决问题的方法，选择器材、构建装置、创设方案.通过上述行为的积累形成学生的“设计实验” 能力.在本节课中，实验设计步骤为：

(1)根据猜想，学生之间互相讨论，明确探究的目的.电阻的大小可能与导体的长度、横截面和材料有关.根据探究的目的学生可以选择一至二个因素进行探究，体现探究的自主性.

(2)师生共同讨论交流.影响电阻大小的因素有多个因素，在探究时，应该采用控制因素的方法，把多个因素变成多个单因素的问题，加以研究.师生共同分析探究中需要解决的问题：应该在长度、横截面和材料几个因素中，控制其中两个因素不变，研究电阻的大小与一个因素的关系.

(3)在实验器材方面，给学生提供了多种实验器材.长度和横截面积均相同的镍铬合金线；长度不同的2B铅笔；长度相同但横截面不同的镍铬合金线；长度和横截面不同的康铜线等.从课堂的教学实际中看到，学生的设计方案有多种，其中有一组学生只利用一根镍铬合金线，使连入电路中的长度不同，探究电阻的大小和长度的关系，方法简便又易行,获得同学们的好评；还有些组选择铅笔作为探究器材.学生根据提供的器材，不同的小组设计了不同的方案.在设计实验的过程中，真正体现了学生的自主学习,提高了学生的探究能力,培养了学生的创新思维能力.

4 注重交流与评价的互动空间 培养学生交流合作的能力

科学家很乐意地将自己的研究成果公布于众，并与同行们交流，他们认为，这种交流是智慧的交换，对得出正确的结论是十分有益的.在交流过程中，他们很注意倾听和尊重他人提出的不同观点和评议，既坚持原则，又勇于放弃或修正自己的观点.科学探究课的教学也应让学生像科学家一样，在探究的过程中，学会交流和评价，既要有准确表述自己观点的意识，又要有在合作中注意尊重他人，能思考别人的意见，改进自己的探究方案.

本节课在教学设计时，注重在探究的过程中突出“设计方案的展示和评估”及利用展示板“汇报探究成果”.在实际的课堂中，当进行到“设计方案的展示”时，甲组的同学展示了用不同长度、相同面积的镍铬导线探究电阻的大小跟长度的关系设计方案.展示以后，乙组同学马上指出，只需用一根镍铬导线连入电路，通过改变长度不同，即可探究电阻的大小与导线的长度的关系并立即展示了他们的方案.同学们讨论后一致认为，乙组的方法既简易又方便，是最有创意的方案.在交流中同学们各抒己见，不断发表自己的意见.课堂既有针锋相对的辩论，又有获得满意方案的笑声.在交流展示的过程中，既培养学生的思维能力又锻炼了学生的语言表达能力.

本节课另一个重要的环节是，利用展示板“汇报探究成果”.制作了一个展示板，图2分别是展示板的原理图和实物图.其原理如下：电流表和小灯泡串联在电路中，闭合S1可以短路电流表，闭合S2可以短路小灯泡.如果设计方案中用灯泡来推知电阻的大小的小组，可以闭合S1短路电流表，并断开S2,使用小灯泡展示；如果闭合S2，断开S1可以使用电流表展示；如果断开S1，S2可以同时使用小灯泡和电流表来展示.

图2

在课堂上，有意识地让探究不同因素的小组或探究同一因素但方法不同的小组上台展示.展示的小组介绍实验的方法、电路图并向同学们展示实验过程和实验结论.其他小组倾听比较，对展示小组的探究过程进行评估.然后综合各小组的探究结果，小组讨论，师生共同对实验的结果进行概括总结：导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积.

在探究过程中，学生通过交流展示，不但向同学展示了自己的探究成果，而且在交流、评价他人的过程中，把自己已有的经验与他人的经验进行碰撞，从而产生新的体验.设计方案或探究成果因为得到了别的同学的认可而获得快乐；设计方案或探究成果不够完善的同学能从交流中学到更多的知识，使之不足得以弥补.在展示的过程中，培养了学生的思维能力和语言表达能力，并逐步养成敢于质疑，善于交流，乐于合作的良好科学态度，为学生的终身学习奠定基础.

5 引导学生学会科学探究的方法

科学的方法是探究活动中得出正确结论的条件，为了保证探究式学习的良好效果，教师应给学生介绍科学的方法，如控制变量法、类比法、模型法、等效替代法、放大法等，使学生在探究的过程中能够采用科学的方法研究问题.

控制变量法是物理研究中常用的方法，在人教版初中物理教材中，本节课中第一次出现“控制变量法”的提法.如何使学生学会这种研究问题的方法.本节课中，笔者的做法是：在设计方案的过程中，通过如何选择导线来引入控制变量法的教学.具体步骤为在上课时，笔者让各个小组先设计方案，特别强调应如何选择导线进行探究，巡视发现有一组的同学选择一支铅笔和一根镍铬合金线来探究电阻与材料关系.笔者向全体同学展示了他们的方法并提问：“你们认为这样选择有什么问题吗？”有同学说：“铅笔和镍铬合金线的长度不相同，材料也不同，会认为是长度影响了电阻的大小”.笔者立即指出，当一个物理量与多个因素有关的时候应该怎样处理，从而引出控制变量法，并请同学阅读教材上控制变量法的介绍.并提示要探究电阻的大小跟长度的关系，应如何控制变量，让学生在实际活动中遇到问题，然后解决问题，从而顺利地引入物理探究方法.这样比较自然，学生也易于接受，在不知不觉中渗透了科学的探究方法.

苏霍姆林斯基说：“在人们的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者.而在青少年的精神世界中，这种需要则特别强烈.”初中学生的科学探究能力相对较弱，需要我们广大物理教师在日常的课堂教学中运用多种方法和手段，不断强化训练，提高学生的科学探究能力.只有提高了学生的探究能力，科学的探究才能在课堂中得到切实实施，才能达到提高全体学生的科学素养的目.

参考文献

1 胡明，杨国金.物理课程标准教师读本.武汉：华中师范大学出版社，2002

2 张宪魁，阴瑞华，张德启.新课程中学物理教法与实验技能视频教程.北京：开明文教音像出版社

3 廖伯琴，刘健智，杨崇显，陈峰.走进课堂——初中物理新课程案例与评析.北京：高等教育出版社，2004