物理課堂教學中提高學生探究行為設計效度的策略

摘要:在物理課堂教學中，學生探究行為的設計是提高他們探究能力的關鍵。本文結合教學實踐，提出提高物理課堂教學中學生探究行為設計效度的三種策略。一是基于課程標準，使行為設計從無序走向規范;二是關注概念建構，使行為設計從研究特質向研究過程轉變;三是重視學生表現，使行為設計從靜態目標走向動態生成。

關鍵詞:行為設計;效度;策略

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)7(S)-0065-3

學生的科學探究行為是指“學生在科學探究過程中有目的的探查活動和體驗行為”。 《物理課程標準》(以下簡稱《課標》)指出，學生探究能力的提高不可能只通過理解就能實現，必須經歷相應的探究過程，在這個過程中，學生要有相關的探究行為，而某一方面的基本能力一定是和相關的行為聯系在一起的，所以課堂教學中對學生探究行為的設計是提高探究能力的關鍵。如何提高課堂教學中探究行為設計的效度，筆者所在的課題小組對此進行了專題的研究。現結合教學案例，闡述我們的策略，與同行共享。

一、基于課程標準，使行為設計從無序走向規范

《課標》是衡量學生學業水平的基本標準，是所有版本教材編寫時的基本依據。《課標》也提出了探究能力培養的目標要求，這種要求體現在作為課程理念載體的教材中，具體而言它體現在教材中的探究性任務之中。如果學生在完成任務的過程中掌握了相應的方法，培養了處理問題的程序性思維，那么也就有了切實的能力提高。因此，在探究行為設計上，我們首先要依據《課標》，分析教材中探究性任務，分解課標，制定具體可測的學習目標，圍繞目標設計探究行為，使學生在達成學習任務目標的過程中有序地實現能力提高。

以下是筆者在參加市學科帶頭人示范課時的一個案例:

案例1 《光的折射》中探究行為設計

(1)課標要求 探究并了解光的折射規律

(2)教材中的探究性任務 采用“人們從岸上所見的游泳池水的深度和實際深度的差異導致的危險”作為探究問題提出的情景;以“觀察光從空氣射入水中時的折射情況、探究光通過玻璃磚時的折射特點”二組系列活動作為達成認知的基礎;以“太陽變形、三日同輝等太陽奇觀”閱讀材料作為認知引申。

(3)課標分解及任務確定

(4)流程設計

(5)主要探究活動設計

活動一:叉蛇頭

要求:用直細鐵絲叉蛇頭，叉的時候為了保證方向不改變，需要通過玻璃管。

操作:先用眼睛通過玻璃管瞄準蛇頭，再用直細鐵絲通過玻璃管叉蛇頭。

結果:叉不著;用激光電筒通過玻璃管沿著直細鐵絲射向蛇頭，能射著。

現象描述:光從空氣斜射進入水中時發生偏折。

活動二:觀察光從空氣斜射入水中時的折射情況

1.不倒水，用激光電筒貼著白色光屏斜射，要求在光屏上呈現清晰的光路;

2.倒水，觀察光斜射入水中的情況(圖2)。

3.拉動后板(圖3)，觀察現象。

4.根據上述現象畫出示意圖(圖4)。

小結:光從空氣斜射入水中時，折射光線與入射光線、法線在同一平面內，且分居法線兩側，折射角小于入射角。

活動三:探究光通過玻璃磚時的折射特點(器材見圖5)

探究步驟設計一:記錄光的實際折射路徑

1、貼著玻璃磚的邊緣畫出界面;

2、用激光電筒(可用面光源)發出的光貼著白紙垂直射入玻璃磚中，用描點法記下光的路徑;

3、改變入射角，用描點法記下光的路徑(如圖6所示);

探究步驟設計二:探究光路的可逆性

讓激光電筒發出的光沿著BO′入射。看是否沿著OA射出。

二、關注概念建構，使行為設計從研究特質向研究過程轉變

科學探究與單純的知識傳授最大的不同是更加注重解決問題的思維途徑以及認知方法的獲得。J#8226;P#8226;戴斯等人在20世紀90年代提出的“智力的PASS理論”指出:“在認知革命的大背景下，要跳出特質論的窠臼，從研究特質向研究過程轉變，要強調能力與過程的動態、且可控制的相互作用。”所以，在學生探究行為的設計中，要充分考量學生在形成基本技能過程中的認知思維障礙，這種思維障礙從物理的學習和研究而言，主要表現在對物理概念的認知建構。

例如，在“探究杠桿的平衡條件”的教學中，要科學地理解“杠桿平衡條件”，在實際場景中準確應用，學生必須理解影響杠桿轉動效果的重要因素“力臂”。但是教材中采用的方法是“給出”，這樣學生缺乏對力臂概念的思維建構過程，就會為以后在利用杠桿平衡條件解決復雜任務造成認知障礙。所以，在進行探究行為設計時，應該設法建立“力臂”概念。

以下是筆者在參加省物理創新大賽時獲得一等獎的一個課堂教學片段:

案例2 “探究杠桿的平衡條件”過程中“力臂”概念的建立

在利用書本所提倡的方式(圖7)完成杠桿的平衡條件探究后，可得杠桿平衡條件:

F1l1=F2l2。

評估與交流 式中的l1、l2究竟指什么，是杠桿上的OA、OB 嗎?

1.采用圖8的操作方式，用實驗驗證上述結論的正確性。取F2=1.5N，l2=10cm;l1=15cm，先根據已獲得的探究結論計算得出彈簧測力計示數應該為1N時，杠桿處于水平平衡。再通過實驗驗證。

2.逐步傾斜彈簧測力計至如圖8所示的虛線位置，發現彈簧測力計的示數變化。

(教師)似乎l1、l2不是杠桿上的OA、OB，我們的結論還不完善。彈簧測力計傾斜后究竟是什么引起了示數變化?

3.引導學生排除是F2、l2后，將問題的焦點集中于l1;請學生操作，讓F1為1.5N時杠桿處于水平平衡，先理論計算出l1為10cm，尋找l1。學生通過測量發現l1為支點O到力F1的作用線的距離(圖9)。

建立“力臂”概念:在杠桿中，我們把支點到力的作用線的垂直距離稱做“力臂”。

三、重視學生表現，使行為設計從靜態目標走向動態生成

在科學探究活動中探究行為設計的目的，是要使學生獲得實際的能力。因此，在行為設計上，我們不僅要關注行為目標的整體指向，還要充分注意課堂上學生所表現出的實際行為，即時調整課堂教學中的行為設計，使課前所確定的目標走向動態生成。

例如，在講授“電路”一節時，書本安排了一個“探究手電筒的結構”教學任務，目的是通過對手電筒的探究，認識到“電路是由電源、開關、導線、用電器組成的電流流通路徑”。教師一般的做法是先讓學生觀察手電筒的構造，但由于手電筒的內部不便觀察，通常是老師作出PPT，對電筒進行“圖解”，然后畫出電路圖(圖10)。這樣看上去似乎已經達成了學習要求，學生已經明白了“電路的基本組成”，但是否就明白了“電路”的概念呢?下面是筆者在市學科帶頭人示范課時的一段課堂教學實錄片斷:

案例3 “探究手電筒結構”教學實錄片斷

(師)請同學們拿出自己準備的手電筒，讓它亮起來。

(學生)紛紛操作，基本都知道只要摁下按鈕，手電筒就能亮起來。

(師)下面，我請一位同學上來“解剖”你的電筒，說明構造及手電筒亮的原因。

(學生)拿一只有金屬筒壁的電筒，說明構造“電池、小燈炮、開關”。

(問)你能說說什么是電路嗎?

(學生)(按照書本內容)由電源、開關、導線、用電器組成的電流的路徑。

(教師)(拿過電筒，擰去后蓋，交還給該同學)請你讓電筒亮起來。

(先后上來兩個學生)摁下按鈕后，用力向內壓電池，電燈均不亮。

(學生的這種表現是筆者和聽課老師均未料到的)

(師)什么是電路?

(學生齊答)由電源、開關、導線、用電器組成的電的路徑。

(師)為什么現在電燈不亮呀?

(學生)無語。

(師)如果你們家的電筒后蓋沒了，你又急著要用，怎么辦呀?

(學生)(議論，終于有一個學生說)拿一根導線，接在電池和金屬筒壁上試一試。

(師)照辦，電燈亮。

(師)你能說說你怎么想到這一點的嗎?

(生)沒后蓋，電路不通，只能用導線將電路接通。

至此，教師再引導學生小結“電路的組成及各部分的作用”，學生也獲得了關于“組成一個簡單電路”的方法。

學生探究能力的獲得是一種內化的過程，從認知心理學的角度而言，它是一種“自動化基本技能”的形成過程。吳慶麟先生的研究將促進自動化基本技能獲得的教學措施分成“掌握子技能或前提技能、促進組合、促進程序化”三個步驟。在課堂教學中，學生探究行為的設計上，我們倡導基于課程標準，確定教學目標，明確探究任務的具體要求，目的是有序地使學生“掌握子技能或前提技能”;通過探究完善概念的建構是為了“促進技能的組合”;抓住學生的實際表現，在實際應用中分析、解決問題，則是“促進技能程序化，形成程序性思維”的過程。

參考文獻:

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[3]吳慶麟.認知教學心理學[M]. 上海:上海科學技術出版社，2002.

[4]J#8226;P#8226;戴斯，J#8226;A#8226;納格利爾里，J#8226;R#8226;柯爾比著.楊艷云，譚和平(譯).認知過程的評估[M] .上海:華東師范大學出版社，1999.

(欄目編輯 張正嚴)