從實踐案例看物理教師學科素養對探究教學的影響

盧慕稚 徐 力

（1.北京師范大學物理系，北京 100875；2.首都師范大學教育學院，北京 100048；3.首都師范大學教育技術系，北京 100048）

中學物理教師的學科素養是指支撐教師有效教學的物理學科功底以及對物理學科本質、思想方法的認識.其中包括教師對中學物理知識的深刻理解，對科學探究知識的掌握以及科學思維方式等方面.目前，關于探究教學的必要性已經得到廣大一線物理教師觀念上的普遍認可，但在常態教學中卻還是很少能真正引導學生探究.這其中固然有教育管理的問題、教師教學觀念的問題，但教師的學科素養達不到探究教學的要求，很多教師不敢實施探究教學也是一個重要的原因.下面筆者結合一些具體的教學實例，分析物理教師學科素養對探究教學的影響.

1 教師對物理學知識有了深刻理解才能恰當引導學生的探究過程

作為教師，對于所教授的知識，不僅應該知其然，而且應該知其所以然.但是，在傳授式教學環境中成長起來的教師有時只是熟知結論，卻不清楚與結論相對應的物理學問題是什么，這將使要求經歷過程的探究教學找不準探究的起點.

例如，“探究物質的比熱容”一課，課堂上師生究竟應該圍繞什么問題展開探究？一位教師進入新課后首先讓學生猜想“影響溫度升高1℃時吸熱多少的變量可能有哪些？”學生提出質量、體積、密度、物質等可能的因素，于是教師感到很難處理.教師課后說，如密度，學生說不出理由，教師尚可以“科學猜想要有理由”為借口在課堂上不檢驗；而體積，為什么吸熱多少是和質量相關，在控制變量時保持質量相等而不是體積相等？教師除了告訴學生是因為“已有的研究表明”，很難用別的方法說服學生.而另一位教師用夏天去海邊游泳的感受導入這節課.

師：哪位同學曾去過海邊？晴朗的夏天中午，赤腳走在沙灘上，和在海水中有什么不同的感受？

生1：感到沙子燙腳，海水里涼快.

師：傍晚，又是怎樣一種情景呢？

生1：沙子變涼了，而海水里卻感到暖和.

師：其實，即使有的同學沒有去過海邊，在晴朗夏天中午走在水泥地和在池水中也有類似的感覺.我們說的“燙”，“涼”是指物體的冷熱程度不同，用哪一個物理量來表示？

生：溫度.

師：為什么同一時刻，海水和沙子的溫度不同呢？……今天我們一起通過實驗來探究“不同物質吸收熱量與溫度變化的關系”.

筆者認為，后面這位教師聚焦的問題才是探究物質比熱容真正的科學問題.比熱容是物質的屬性，引入比熱容概念的目的是為了表征物質的這種特性.教師朝著這個方向創設問題情境，一上來就引導學生關注不同物質在熱現象中的表現，恰當地主導了學生的探究方向.而“影響溫度升高1℃時吸熱多少的變量可能有哪些？”將問題聚焦于熱量變化，與之對應的探究結果是：物體溫度升高1℃吸收多少熱量與物質及其多少有關，定量關系Q＝cmΔt.

2 教師具備了科學探究的知識才能更好地培養學生的探究能力

在培訓中有教師提出：我知道探究教學應該讓學生提出他們想研究的問題，但是學生提出的問題五花八門，課堂時間有限，不可能都研究，不得已我還得說“這節課我們研究××問題”，硬把學生拉回到既定的教學方案中來，讓學生提問的環節就是走形式，為了提問而提問，感覺很不好，所以一般上課就不讓學生提問題了.其實該教師的感覺是對的，但是當我們建議教師對學生提出的問題進行分類、點評時，教師顯得很茫然，不知如何去做.這表明該教師缺乏有關科學探究的知識.探究始于問題，但是教師可能不知道什么是好的科學問題，科學問題有哪些類型；探究需要觀察，但教師可能并不清楚通常有哪些觀察的方法、技能可以教給學生；等等.教師如果不具備科學探究的知識，又如何能通過探究教學培養學生的探究能力.

且看一位優秀教師的案例.某教師在進行初中物理“功”這節課的教學時，首先設置了如下情境：（1）物體受重力和豎直向上的拉力靜止不動；（2）物體受重力和豎直向上的拉力水平勻速運動；（3）物體受重力和豎直向上的拉力勻速向上運動；（4）物體受重力和豎直向上的拉力勻速向下運動.在帶著學生完全是基于生活經驗認定前兩個過程沒有能量改變，第三個過程有能量改變之后，問學生還有別的問題要提出來嗎？

學生A：這個能量叫什么？

教師：噢，你想給這個能量一個定義，便于我們去交流.我們之所以要下一些定義、給它一定的文字表述，就是為了交流.很好.還有嗎？（轉向旁邊的學生）你試試？

學生B：這個能量與物體的質量有什么關系？

教師：啊，你想進一步研究這個能量到底與它運動的速度、它的質量有什么關系.決定這些能量的因素.還有嗎？（轉向下一位學生）你試試.

學生C：它往上走能量改變，如果它往下走能量是不是也改變

教師：你想討論一下能量改變的方式.什么情況下會導致它的能量改變，什么情況下不會導致這些能量改變.非常之漂亮.如果你們生活在那個時候，你們這3個問題往這兒一提，就涵蓋了功能關系的全方位.實際上她（指A）的問題提出了能量的概念；她（指B）的問題提出了能量決定方式的問題；她（指C）的問題是能量改變的原因問題.那么我們今天這堂課就取她（指C）的那個問題，能量改變的原因.剩下的事情我們會在下幾節課不斷地去討論.

教師讓學生練習提問，又在肯定學生所提問題的過程中將學生的問題表述為科學問題，最后，教師的點評將學生所提問題提升為該領域全方位的問題，學生一定會受到鼓舞，也必定會在心中積淀下如何提科學問題的經驗、體會.要教學生探究，既不能直接灌輸探究方法的條文，也不能全靠學生自己感悟.這就需要教師擁有一些有關科學探究的知識，在指導學生探究的過程中恰當地傳授給學生.可惜，當前很多教師非常缺乏這類知識，這也是中學物理教師學科素養中最薄弱的方面.

3 教師運用科學的思維方式思考物理問題才能真正從本質上實施探究教學

教師是如何思考物理問題的，這是體現物理教師學科素養的一個重要方面.如果物理教師在思考物理問題時都不遵循科學的思維方式，想當然地照搬書本結論，那么其探究教學只能是走形式.

例如，多少年來，大量的物理課堂都是這樣講“蒸發吸熱”的——將酒精涂在學生的手背上，學生能感受到手背處“發涼”，于是教師就認為他用事實證明了“蒸發吸熱”.但學生真的能由此認識到“蒸發吸熱”嗎？一位教師這樣做了之后問學生：“是什么原因讓你感到手背發涼？”學生答：“因為酒精的溫度比較低”.當時這位教師沒做任何評價，轉身又叫了另一位學生回答.那位學生說出了教師期待的答案，于是教師順利地總結結論——“對，是因為蒸發吸熱.”這里師生是在進行科學探究嗎？不是.是教師在用已經失去了科學探究精神的所謂的“事實證明”灌輸知識結論.究其原因，其中非常重要的一點恐怕是教師自身也并未深思熟慮地推敲過這一知識.當然，這也是難免的，問題是當聽到學生表達真實的思考時教師仍然沒有進入對自己所提出的物理問題的科學思維狀態.置于室溫環境的酒精一般而言真的會比學生的手背溫度低，熱傳遞也是手背感到涼的原因.這么多年了，為什么很多教師都沒有想過呢？是否可以說，傳統教育培養了太多接受型的人，缺少問“為什么”從而獨立思考的習慣.但作為物理教師，這是其學科素養亟待提高的重要方面.

篇幅所限，不可能舉更多的實例證明筆者的觀點，也不能面面俱到地涉及教師學科素養的各項內容.例如，有教師關于物體浮沉條件的教學不是從物理學本身的知識結構出發設計探究的問題，而是站在應試的角度，“因為考試題經常要用密度關系判斷物體的浮沉”，所以在得出浮力與物體自重的關系決定物體浮沉后還要求學生探究“為什么不同的物體受到浮力和重力的關系不同？”形式上看似熱熱鬧鬧地探究了，實際上卻混淆了物理學基本概念、規律、原理與其推論的關系.胡子眉毛一把抓，這也是導致教學時間不夠用、學生負擔重的原因之一.另外，教師欠缺有關物理實驗的知識，表現在探究教學中就會提出一些教條的要求，例如“探究實驗一定要做6次才能得結論”等等，而當教師運用演示實驗探究物理規律時又往往只要出現預知的結果就宣告完成.總之，每個案例可能都只是個別現象，但是它們反映出的中學物理教師學科素養問題應該引起廣大教師的注意.另外需要指出，教師學科素養的各個側面不是孤立存在的，而是相互關聯的，只要教師有意識地結合自己的教學實踐勤于思考、加強學習、注重積累，就一定能夠不斷提升自己的學科素養.