在概念課教學中引入探究模式

摘要：“探究式教學”是新課程大力提倡的教學方式，物理學科不僅是一門實驗性很強的學科，而且是一門理論性很強的學科，發展學生思維能力的最重要的方面之一是理論的推導與演繹、學習方法的掌握和邏輯思維能力的訓練，所以物理學科的“理論探究”必將在探究性教學中占有很重要的地位，得到重視和研究，而概念教學是理論探究極有用武之地的一個場合，在概念教學中引入探究教學模式是教學方法上的突破性嘗試。

關鍵詞：理論探究；探究式教學；策略

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2008)6(S)-0003-4



普通高中《物理課程標準》在“科學探究和物理實驗”中明確規定了科學探究有七個方面，它們是：提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集數據、分析與論證、評估、交流與合作。這樣的科學探究要素設定使人看起來似乎是一般科學探究的程序或環節，使有的教師認為實驗是探究教學的必備要素之一，離開了學生實驗就缺少了探究之源，探究教學也無法進行。所以在新課程實施以來，許多物理教師把物理規律教學設計成探究教學（因為一般規律課教材上大多有實驗，即使教材上沒有實驗一般也容易設計以供探究之用），而把概念課教學設計成講授式教學，在實際的公開課或示范課中我們看到的情況基本如此。

在近代教育史上，出現了非常有名的兩大教學理論體系，其一是以赫爾巴特為首的接受性的教學理論體系，與此相對應的就是我們今天常說的講授式或傳授式教學模式的研究和發展；其二是從美國著名教育家布魯納開始提出的發現教學（即發現性教學理論體系），在此基礎上發展起來的比較有名的教學模式有薩奇曼的“探究訓練教學模式”及蘭本達的“探究——研討”教學模式等。今天，在新課程改革中倡導“學習科學研究方法，發展學生自主學習能力，養成良好思維習慣，并能運用物理知識和科學探究方法解決問題”，并不是全盤否定傳授式教學，而是因為受高考升學壓力的負面影響，廣大教師為了能在高考應試中讓學生考出高分，片面使用講授式教學而忽視發現式教學，影響了學生綜合素質的發展和創新能力的培養。事實上，發現或探究方法費時較多，不像接受知識性學習那樣能在短期內見效，作為接受性的教學理論體系和作為發現性的教學理論體系雖然有本質的區別，但并不截然對立的，它們是整個教學理論系統中的兩個不同的方面，如果我們能夠在教學中將兩者結合運用，勢必會使教學質量有較大的提高，不僅增強學生掌握和運用知識的能力，也有利于學生各方面素質的培養和提高。

1 探究式教學的程序和特點

發展多元教學模式和對各種教學模式進行整合應用是今后相當長的時間內教學模式研究和發展的方向。同樣地，我們不能簡單地認為“規律課教學采用探究式”、“概念課教學采用傳授式”，即使有關對物理規律的學習也不是一定要全部采用探究式教學，采用了探究式教學也不是以七個要素齊全地分步展開。權威學者薩奇曼的探究教學模式的教學程序是：⑴呈現疑難情境。薩奇曼認為這種情境自然而然地激發人去解決某個疑難問題，這些問題可來自于那些與人們對現實的觀念相沖突的，看起來似乎不合邏輯的現象，它會使人產生困惑，形成解決問題的欲望；⑵提出假設和收集數據。即教師在使所有學生都異常清楚地理解要回答或解決的問題的前提下，學生根據疑難情境提出假設，收集他們所見到的或所經歷事件的信息；⑶得出結論。在對所獲得的資料通過自己的組織進行推論、推理，以驗證先前提出的假設，并在此基礎上將假設組合起來，作出結論性的解釋。由此可見，探究性教學最基本的教學程序應如下圖表所示：



分析程序圖我們可以發現：探究性教學并不一定是建立在探究實驗之上的。在此模式操作過程中，可引入實驗的場合是設置“疑難情境”和“收集資料證明假設”兩個過程中，首先，規律課教學由實驗引入課題而設置教學情境不失為一種有效的方法，它的優勢是貼近生活和實際，也較易激發學習興趣，但是，一方面有些物理規律屬于理論擴展（如動能定理、動量定理規律等），這些物理規律是由一個物理理論推導出另一個物理理論，強行引入實驗方法進行探究不僅感到教學不順，也不利于對物理理論的學習、思維方法的訓練；另一方面概念教學有時很難引入實驗（如電場強度的定義、電勢和電勢能概念、功與功率概念等），因為這些概念本身就是抽象的定義；其次，“證明假設”并非一定要親身實驗，利用前人已經取得的研究成果有時也不失為一種有效的方法。但同樣地適時引入和提出“理論探究”也應該是探究教學的一個方面，新課程總目標對于學習科學探究方法的論述中，提出“注重發展自主學習能力，養成良好的思維習慣”，最終目的是“為了能運用物理知識和科學探究方法解決實際問題”，在此中培養學生的思維能力是關鍵，發展自主學習能力是過程。物理學科除了是一門實驗性很強的學科外，同時也是一門理論性很強的學科。我們都知道，理論物理的很多結論是先通過數學推演得出，然后再經實驗證實或證偽；物理與數學的結合也是其它學科所無法比擬的，而且發展學生思維能力的最重要的方面之一是理論的推導與演繹、學習方法的掌握和邏輯思維能力的訓練，所以物理學科的“理論探究”應該在探究性教學中占有很重要的地位，并應該得到重視和研究，而概念教學是理論探究極有用武之地的一個場合。

2 概念教學實施探究式教學的策略

概念是人類思維的一種重要形式，是抽象邏輯思維的細胞結構，是人類進行認知活動的基礎，概念是反映客觀事物一般的本質的特征，人類在認識事物的過程中把某些事物所共同具有的本質特點抽象出來，加以概括，就形成了概念。概念既是存在于人腦知識結構中的一種知識內容，又是主體進行加工的一種過程，它具有靜態和動態的雙重特點，一方面，概念對諸如感知覺、語言、記憶、演繹、推理等認知活動均發生影響；另一方面，概念本身也受到上述這些認知活動的影響，所以概念的建立和發展總是與主體其他的認知活動交叉在一起。正因為概念的建立有以上特點，在進行概念學習和構建時，必須把過程和結果有機地進行整合，既要重視概念建立的過程，也要重視結論的本質和外延的理解。另外，許多物理概念本身抽象晦澀，學習過程往往枯燥乏味，在情境的設置和推演過程的展開中，教師應事先進行充分的預想和設計，挖掘物理學科內在的邏輯美和形式美，以激勵人類天生具有的好奇心，喚起學生的內心共鳴。

2.1 類比推理，激活探究欲望

利用類比建立和深化概念的學習，是概念教學中最常用的一種方法。對概念的建立，早在兒童時期就已經開始，新的概念總是建立在過去已有概念的基礎之上的，類比是喚起學生內心已有知識共鳴的有效方法之一，類比的結果產生出新的橫向或縱向變異，達到對新概念的認可或對已有概念的糾正和深化。類比有正向類比和逆向類比，也有同質類比和異質類比，類比主要是比較事物的相似性，但也應該在相似中比較有區別的地方，在教學中，應該把各種類比方法進行有機整合，要防止教條化傾向，以適應變化萬千，豐富多采的物理世界。

例如，在電場的教學中可進行正向類比的概念有：

教學中可以從萬有引力與庫侖力的相似性設置“疑難情境”，由學生羅列與重力場有關的物理量，提出假設，收集資料進行理論層面的探究以求得證明，然后歸納得出結論。實施這樣的探究性教學不僅可以解決學生在概念建立中會出現的疑問，而且通過類比梳理而強化的概念變得淺顯易懂容易記牢，也讓學生明白了建立這些概念的重要性和必要性。

在正向類比的基礎上，為加深對新建立概念的理解，拓展概念的內涵和外延，很有必要采用逆向類比。逆向類比開拓原有知識，同時也相當于換一個角度來加深對現有知識的理解。

例如：在電場的教學中可進行逆向類比的概念有：

逆向類比對學生思維能力的訓練和想象能力的發揮是大有幫助的，即使從知識層面上看，不僅可開闊學生的視野，也能使學生了解知識（物理理論）的構建原理和方法。

如果在逆向類比的基礎上再由學生對比尋找電場與重力場的區別，學生因受到了逆向類比方法和思維上的訓練，提升了思維能力，也增強了探究的膽識，學生就容易發現電荷量q是有正負而物體的質量m總是正的，對突破靜電場中正、負號的難點起到了積極的促進作用。

例如，學生完全有可能自主探究出電場與重力場有以下的一些區別：

重力場總是指向有質量的物體而電場方向卻可能指向電荷也可能背離電荷，負場源電荷產生的電場指向場源電荷，正場源電荷產生的電場背向場源電荷；物體放置于越高的位置重力勢能總是越大，而電荷放置于越高電勢處具有的電勢能卻可能越大也可能越小（正電荷放于電勢越高處具有的電勢能越大而負電荷放于電勢越高處具有的電勢能反而越小）；物體落向場源體引力做正功，重力勢能減小而動能增加，電荷落向場源電荷時庫侖力卻可能做正功也可能做負功；正（或負）電荷落向負（或正）場源電荷時電場力做正功，電勢能減小而動能增加，正（或負）電荷落向正（或負）場源電荷時電場力做負功，電勢能增加而動能減小。

要說明的是，這樣的類比探究是設置在新授課的教學中，或者復習歸納課教學中，還是穿插于兩種課型中，教師可以根據學生的接受能力和知識掌握的程度進行不同的嘗試，但利用類比（也可加入對比），激活了探究性學習的因子，作為一種新的探究教學模式，它在概念課教學中實施值得研究和試驗。

2.2 合作與辯論

現代課堂教學中的探究學習，主要有布魯納的發現學習和建構主義的發現學習兩大體系。前者是教師通過不斷地提出問題來明確要達到的目標，并在學生遇到困難時提供指導性建議，學生圍繞確定的問題，在教師的指導性幫助下，通過自己的思考和交流，發現問題的結論或獲得結論的途徑；后者的特點是，教師并不急于采取任何手段去干擾學生自己的認知過程以使其回到正確的軌道上來，而是盡量給學生以從事學習活動的素材和機會，使其在活動中獲得并表達自己對學習內容的理解，同時，學生之間、師生之間的相互交流又使得學生有機會反思自己的認知。在概念教學的探究性學習中，最佳的方法是把兩者有機地結合起來，整體上采用“布魯納式”，而局部采用“建構主義式”，因為概念的內涵與外延的理解僅由學生自己建構頗具難度，（學生想不到會這樣），但如果一味由教師引導，對學生的思維訓練和能力提高不利，所以兩者整合是策略。考慮到一節課的授課時間非常有限，還有知識目標達成度的存在，使得“合作與辯論式探究”宜在概念的一個點上展開。

例如：關于功的概念的建構中，對正功與負功的理解，如果采用傳授法由教師講解，容易缺乏學生自己的建構過程，效果往往不理想，但如果讓學生自由討論，缺乏教師必要的引導，學習又會顯得無的放矢，最終導致學生參考書本，內心認可了事，這不僅對概念理解不深刻或不到位，而且也缺少對概念外延的拓展和延伸。我在這堂課上（06年浙江省物理年會新課程觀摩課）采用了“合作與辯論式探究”模式，先由教師提出問題，它們是：①功的正負表示方向嗎？功是矢量還是標量？②功的正負代表了大小嗎？拉力做功2J和摩擦力做功-4J究竟哪個力做功多？③如果這里的正負號既不代表大小又不表示方向，那么它的意義何在呢？與正功、負功相對應的物理概念是什么？以上的問題層層深入，并最終深入到功這個物理量的物理本質。然后讓學生閱讀課本找材料（告訴學生可以在本節內容中和前后幾節中搜尋），相鄰同桌組合討論，10min后小組內推選兩位代表上臺發言并接受臺下同學和老師的質疑，臺下小組也可發表新觀點。由于上述問題涉及能的轉化和功能原理，書上又找不到完整的答案，學生感到了前所未有的挑戰，辯論相當熱烈。通過辯論，學生從根本上了解了物理學中引入功這個物理量的必要性和有效性（為了量度能量的變化及能的轉移方向），盡管在新授課上展開這樣的討論有一定的難度，但收獲很大，而且因為學生也知道這個探究雖源于課本但超越課本，討論很放松，并因為討論有結果普遍產生自豪感，更為重要的是通過理論探究思維上得到了一次鍛煉，也從中隱約看到了物理理論構建的方法和原理。

在概念教學中引入探究教學模式是教學方法上的創新性嘗試，可以采用的方法是多樣的，以上兩種方法是筆者在教學實踐中的探索結果。不管怎么說，把探究性教學局限在實驗層面總使人感覺太狹隘，因為物理科學不僅是實驗，也是理論，而認為探究教學一定要七個要素面面俱到也顯教條，有悖探究性學習的宗旨，做些新的嘗試是新課程改革賦予廣大教師的責任，符合改革的潮流，變化和整合是今后教學模式改革的方向。(欄目編輯趙保鋼)

更 正

本刊2008年第4期（上半月）教學改革欄目中《以中考題為例談教學方法的選擇》（作者劉桂榮）一文標題更正為《初中物理課程評價趨勢與對策》（作者胡新民），目錄與原文中均作相應更正。由此給讀者帶來的不便，敬請原諒！