我看“科學探究”

孫燕萍　謝　宏

1、2、馬鞍山市第二中學，安徽省馬鞍山市243000

摘要：本文通過作者對于“科學探究”的認識，提出了在進行物理教學的過程中，如何開展探究式教學，如何選擇探究課題。并以具體的案例進行了剖析。

關鍵詞：科學探究；要素；科學素養

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2009)3(S)-0033-2お

當前，出現在廣大中學物理教師口中頻率最高的教育類詞匯就是“科學探究”了。這反映了我們物理教師對課程標準的育人理念是贊同的，是積極支持教育改革的。但問題的另一方面是，我們在各級各類的教學公開課、研究課和示范課中都能聽到“科學探究”，“科學探究”似乎成了物理課改的代名詞，大家都樂意頻頻使用這個詞匯。筆者在想，中學物理的每一節課都需要科學探究嗎？常見的公開課、示范課都是科學探究課嗎？如果不是，則只能說明我們許多教師對“科學探究”的意義還不理解，執行課程標準的育人理念還存在著誤區。下面，筆者談談對“科學探究”的看法以及在教學中的一些做法，僅供參考。

看法一

科學探究有完整的形式。形式與教學內容的統一，有助于培養學生的科學實驗能力、學科興趣、創新意識以及提升學生的科學素養。

“科學探究”是課程標準中三個具體目標之一，是“過程與方法”的核心內容。它重在培養學生的科學認識方法、思維習慣、思維方式和自主學習的能力。它能優化學生的思維品質，培養學生思維的創造性，提升學生的科學素養。

課程標準指出科學探究有七個要素，分別是：提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作。筆者將這七要素分為三個層面。層面一由提出問題和猜想與假設兩個要素組成，這是科學探究的大門。教師要精選教學內容，引導學生有據懷疑、有據假設和依據設想。大門開了，才能繼續做事。比如：關于閉合電路歐姆定律的教學，教師可以依據電源的端電壓隨外電路電阻變化的現象，啟發學生設想引起端電壓變化的原因不僅與電源的外電路有關，還可能與內電路的電阻有關。再依據當外電路電阻趨于無限大時，路端電壓趨于“不變化”的特點，引導學生思考“不變化”揭示了電源內部的哪種特性，而這種特性有何物理意義呢？……由此幫助學生形成科學的假設和設想。在這個層面，老師的引領、主導起關鍵作用。

因此，筆者建議按照以下三個標準選擇探究課題：（一）突出教學重點，緩解難點。通過探究，使學生加深理解物理知識的重難點，為學好物理夯實基礎。（二）可操作性強。課題要有實驗背景，而且實驗器材應簡單、普通和便宜，以便能使更多的學生參與探究活動，為后繼的“交流、合作”要素提供平臺。（三）開放性廣。所謂“開放”是指探究的方式不唯一，讓學生多角度、多渠道的研究問題，以便于“評估”和“交流與合作”更好地實施。比如，以下幾個探究課題是比較適當的：“物體的加速度與其質量與合外力的關系”、“外力做功對物體動能的影響”、“物體的動能和勢能相互轉化的關系”、“閉合電路的路端電壓和電流的關系”以及“研究產生感應電流的條件”等等。

層面二由制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據跟分析與論證三個要素組成。與傳統的教學實驗比較，本層面更加要突出學生學習的主動性，使學生的探究欲望和好奇心能得到充分地滿足。

層面三由評估跟交流與合作兩個要素組成。主要是對探究目的的可行性和探究過程的可操作性予以分析和評價。筆者認為，對整個探究過程的合理性和正確性的評估只是形式，評估結果的正確與否不重要。我們希望通過層面三的平臺，使更多的學生相互幫助、交流、合作、共同完成，以期培養學生的合作意識、交際能力和團隊精神。這是課程標準和傳統的教學大綱不一樣的地方，也是新課程理念的特色所在。

也就是說，科學探究課是有其特定的形式和內涵的。并不是說，用了“科學探究”一詞的課就是科學探究課。當然，這個問題還存在著另一方面的理解。現在，筆者請各位同行換一種方式思考科學探究。假如完全按照科學探究的七個要素選擇、設計探究課題，那么中學物理可提供選擇的素材是很少的，而且教學設計也非常耗時，這就是具備標準形式的科學探究課多出現在重要的公開課和觀摩課上，而日常實際教學則廖廖無幾的原因所在。因此，筆者承認科學探究七要素是設計、評價探究課的最好依據，但唯科學探究標準形式的探究課，與日常的教學實際脫節，約束了科學探究思想的廣泛應用，反過來也限制了課程標準理念的推廣，容易演變為新課改的一個美麗、時尚但不適用的名詞和概念。

看法二

科學探究的七要素是形式，這種形式承載著一種教學思想，即讓學生通過動腦、動手、懷疑問題、分析問題，進而獲得知識，并同時獲得獲取知識的方法和能力，而這種能力恰是良好科學素養的一部分。符合這種思想的課就可以視為探究課。從這個意義上說，科學探究課可以包括七要素，也可以只突出其中的若干要素。課時長度可以是一節課或者更多，也可以短一點，甚至老師的幾句話，就能體現科學探究的思想。這樣松綁，科學探究的內容選擇范圍就廣泛了，不受七要素標準形式的制約，也不受是否有實驗的約束，教師可以簡捷、靈活、創造性地使用教材，以突出科學探究的思想才是教學的核心。筆者相信，這也是制定課程標準的教育專家的由衷想法。

下文是筆者在《電場強度》的教學中，努力呈現科學探究思想的做法。

……

師：同學們，我們在政治課中已經知道物質的定義，即“獨立于意識之外的，能夠被人的感覺所感知的，不為人的意志所轉移的客觀實在”。我們也知道電場的許多性質符合上述物質的定義（舉生活中常見的例子簡單證明之），所以電場是一種物質。電場的物質性最明顯的特征是對放入其間的電荷有力的作用。

演示：用絲綢摩擦過的玻璃棒做為場源電荷，讓帶電的通草小球靠近玻璃棒，學生可明顯觀察到通草球會受到電場力的作用。

師：為了表示電場對電荷的力的作用性質，物理學中引入電場強度（E）這個物理量。由電場的物質性可以推斷，電場中某點的電場強度具有客觀實在性即唯一性，與外界的影響無關，這是我們定義電場強度的最好依據。既然電場的物質性表現在電場對放入其間的電荷有力的作用，我們設想用試探電荷在電場中某點所受的電場力來表示電場在該點的電場強度，即E=F（板書）。

進一步質疑，這種設想符合電場強度的物質性嗎？

讓學生思考。

師：假設設想合理，那么帶電量不同的試探電荷在電場中同一點因其受的電場力不同（由演示觀察可得）而電場強度不同，由此推得電場強度不僅與電場有關，還與外界的試探電荷有關。這和用電場強度來描述電場的物質性以及電場中某點的電場強度的唯一性是相悖的。所以，上述用電場力來定義電場強度的設想（E=F）是不合理的。

再進一步，請同學們分析上述設想不合理的原因。

師：顯而易見，不合理的原因是電場力F中有試探電荷電量的影響。不同試探電荷的電量q不同，在電場中同一點的電場力F亦不同，如果認為E=F，則電場強度的物質性肯定會受到破壞。

師啟發：怎樣才能消除試探電荷電量q的影響呢？我們尋找的定義電場強度的方法既要突出電場對放入其間試探電荷力的作用性質，同時又不能受試探電荷電量的影響。同學們可以回想初中所學習的對密度和電阻的定義方法——比值法……，從而順利導出用比值法定義電場強度，即E=F/q。

筆者認為，此案例用了假設、分析論證和邏輯推理的思維方法，重在培養學生的抽象思維能力，是符合課程標準中所提倡的科學探究的教學思想的。

總之，科學探究的七個要素是評價、設計優質探究課的重要依據。我們教師應把科學探究的思想融于日常的教學過程中，靈活、簡捷、創造性地使用教材，為切實提升學生的科學素養做出有意義的貢獻。

(欄目編輯鄧 磊)