在“本真探究”中嘗試科學(xué)的教育方法

個人檔案

吳政，江蘇省昆山震川高級中學(xué)物理教師，中學(xué)高級教師，昆山市教育學(xué)會常務(wù)理事兼中學(xué)理科副理事長，蘇州市名教師，蘇州市物理學(xué)科帶頭人，蘇州市優(yōu)秀教育工作者，蘇州市優(yōu)秀班主任，蘇州市物理學(xué)科教學(xué)研究中心組成員。

近5年來有40多篇論文在核心期刊、省級期刊發(fā)表，其中有關(guān)科學(xué)方法教育、實驗創(chuàng)新研究方面的多篇論文被中國人民大學(xué)報刊復(fù)印資料全文轉(zhuǎn)載。共擔(dān)任了十二屆高三畢業(yè)班教學(xué)，高考成績多次名列蘇州市前茅。主持江蘇省、蘇州市課題3個，是學(xué)校省級“十一五”教育科學(xué)規(guī)劃課題研究小組核心成員。

一、成功后的反思

1992年，我第一次執(zhí)教高三物理，并擔(dān)任班主任工作。初擔(dān)重任，兢兢業(yè)業(yè)，如履薄冰。每次備好的教案總是改了又改，每節(jié)課幾乎都是先聽一節(jié)老教師的課，自己再上一節(jié)，稍有點創(chuàng)新，也都是先征求師傅們的意見，改進(jìn)后再實踐，生怕有丁點閃失。三年的辛勤耕耘，終于換來了教學(xué)生涯的第一次豐收，完成了高中教學(xué)循環(huán)的處子秀。任教兩個班的物理高考成績很出色，所擔(dān)任班主任的班級高考錄取率也高，我贏得了領(lǐng)導(dǎo)的信任，更獲得了學(xué)生的認(rèn)可和家長的贊譽，從而有幸連續(xù)擔(dān)任了多屆高三畢業(yè)班教學(xué)，連續(xù)擔(dān)任班主任工作。各種榮譽也接踵而來：教壇新秀、優(yōu)秀教育工作者、學(xué)科帶頭人、優(yōu)秀班主任等等。

但隨著十幾年教學(xué)生涯的累積，成就與自信漸漸被幾絲不安所消解。隨著一屆又一屆學(xué)生的畢業(yè)，我似乎收獲了一次又一次的成功，但每次卻又留給了我一些遺憾和不安。

不安之一，是物理的均分總是那么低。我對1993年的高考成績還記憶猶新，那年全省的均分創(chuàng)出了新低，我教的兩個班級均分是62.3分，雖已名列蘇州市前列，但其實只是“短中取長”而已。一方面，均分與滿分的巨大落差意味著教學(xué)上還有許多尚待完善之處，另一方面，學(xué)生的錯誤反映了教師的成功中還有不少“敗筆”存在。其實不論哪一年的高考，總有一些學(xué)生會考出低分，對我來說，可能均分是反映我教學(xué)成績的主要指標(biāo)，但對低分考生來說，高考成績可是影響其人生命運之大事，想起學(xué)生出現(xiàn)高考低分，我會深深地不安。

不安之二，是在我教過的不少學(xué)生眼里，物理還是那么的難以掌握。十幾年中，常聽到學(xué)生抱怨物理難學(xué)，有些學(xué)生雖然很努力，聽課認(rèn)真，也做了不少題，卻總考不好，有些學(xué)生雖聽得懂，但不會做，總感覺入不了物理的門，面對他們，想起那句“沒有教不會的學(xué)生”，我會深深地不安。

不安之三，是學(xué)生的實驗?zāi)芰Ρ容^欠缺。許多學(xué)生喜歡物理，不少是沖著物理實驗而來的。物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實驗既是物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)，又是物理教學(xué)的重要組成內(nèi)容，更是科學(xué)研究的基礎(chǔ)和方法，實驗的能力很大程度上反映了學(xué)習(xí)的能力。但每年的高考有一種普遍情況——實驗題總是低分，我的學(xué)生也不例外。平時的實驗教學(xué)中，學(xué)生聽講時，覺得頭頭是道，看教師做時，覺得生動有趣，等到自己動手時，卻手足無措，到了考試時，更是頻頻失手。

由此我開始思考十幾年教學(xué)中的得與失，思考學(xué)生學(xué)習(xí)物理的障礙在哪里，思考如何突破解決問題的“瓶頸”，形成自己的教學(xué)方法，思考如何真正提高學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ寣W(xué)生體會科學(xué)探究思想。我把這種強調(diào)體驗、方法、思想的探究稱為“本真探究”。

2003年，帶著這些反思，我調(diào)入昆山震川高級中學(xué)。新的工作環(huán)境，新的教學(xué)要求（新課標(biāo)、新高考），帶來新的機(jī)遇和壓力，也迫使我更多地去思考自己的教學(xué)方法與理念，形成自己的教學(xué)思想。

二、追求“本真探究”

1.本真探究是尋找方法的探究。

（1）尋找“規(guī)律”背后的那些方法。

物理學(xué)習(xí)包括知識學(xué)習(xí)和知識運用兩大部分。在物理知識的學(xué)習(xí)中，一方面要學(xué)習(xí)知識本身所包含的概念、規(guī)律，另一方面更要學(xué)習(xí)“規(guī)律”產(chǎn)生過程中所運用的物理方法，如多個物理量關(guān)系探究時會用控制變量法，電磁測量中會用等效替代法，研究力和運動時會用理想實驗法，等等，這些方法是物理學(xué)家的科學(xué)創(chuàng)舉，更是那些物理規(guī)律的產(chǎn)生基礎(chǔ)。在近十年的教學(xué)中，我始終以此為重點，設(shè)計注重物理方法的學(xué)案教案。例如有一節(jié)“伽利略對落體運動的研究”，學(xué)生在體會伽利略利用“悖論”的邏輯方法推翻那統(tǒng)治人們思想2000多年的理論時，除了欽佩，更多的是表現(xiàn)出一種興趣：為什么物理學(xué)中“邏輯”的作用很巨大？是不是能用“悖論”來進(jìn)行其他的判斷？我讓學(xué)生閱讀哲學(xué)書籍，查教材、查教輔資料，我還設(shè)計了一些“悖論”實例，讓學(xué)生加以判斷、討論，并撰文《悖論與問題化自主學(xué)習(xí)》，發(fā)表于《中學(xué)物理教學(xué)參考》2012年第7期。

（2）總結(jié)解決物理問題的不同方法。

高考中解題是檢驗學(xué)生解決物理問題能力的最重要手段。作為一個帶過十幾屆高三畢業(yè)班的教師，如何提高學(xué)生的解題能力是我必須面對的一個實際問題。在物理規(guī)律的探究學(xué)習(xí)中，有“控制變量法”“放大法”“等效法”等研究方法，而解題方法則側(cè)重于規(guī)律運用中具體的方法與手段，或者強調(diào)突出其鮮明的數(shù)學(xué)特點，或者側(cè)重于逆向思維，或者側(cè)重于極端思考，如函數(shù)法、圖象法、反證法、極值法等等。教學(xué)中我始終注重學(xué)生對解題方法的自主總結(jié)，倡導(dǎo)一題多解與多題歸一，倡導(dǎo)解題中的建模歸類，總結(jié)出了一套比較實用的“方法教學(xué)”體系。可以說，多年來優(yōu)秀的高考成績正源自平時教學(xué)中對培養(yǎng)學(xué)生析題解題能力的充分重視。

2.本真探究是實在的實驗探究。

物理學(xué)科是一門實驗學(xué)科，物理實驗在物理教學(xué)中占有很重要的地位，但2003年初發(fā)生的一件事卻讓我刻骨銘心，終生難忘。

那是一個期末，已在高校就讀的往屆學(xué)生結(jié)伴前來看我，談興正酣時，會客室的日光燈出了故障，燈管兩頭發(fā)亮，就是“跳”不起來。面對著一群理工科的大學(xué)生，我不動聲色地看著，然而，那些往日的高材生面面相覷，無人敢出手。最后是一位平時物理常常考不好的學(xué)生打破了僵局，他站起來靦腆地說：“我來試試？”他拔去了啟輝器中已短路的電容，頓時，室內(nèi)重現(xiàn)一片光明，一片“刮目相看”的目光投向了他，而他依舊靦腆地說：“這都是跟我老爸學(xué)的，他是個電工。”說者無意，聽者有心，我瞬時感到有點無地自容。在課堂上，我把“自感”的知識講得頭頭是道，日光燈的原理分析得深入淺出，然而面對實際問題，我的講解還不如他那小學(xué)未畢業(yè)的老爸的言傳身教。從此，我開始了對實驗探究教學(xué)的反思與改進(jìn)。

（1）做真正的實驗探究。

十年前，正是多媒體技術(shù)在課堂教學(xué)中的運用開展得如火如荼之時，尤其是用Flash軟件模擬仿真演示實驗，過程清晰流暢，快慢可控，動畫情景逼真，生動形象，許多老師干脆把真正的實驗省去了，以假代真，讓學(xué)生僅在動畫中去體驗實驗，這樣的實驗教學(xué)其“效果”也還不錯，因為易錯的環(huán)節(jié)和難以觀察的細(xì)節(jié)都用特寫和慢鏡頭加以展示，學(xué)生印象深刻，考試中更能考出高分，如此的高效教學(xué)何樂而不為？有很長一段時間我也是這樣做的。但漸漸地，我感覺到，這樣的教學(xué)中，學(xué)生其實是在“觀看”實驗程序，“記憶”實驗細(xì)節(jié)，學(xué)生觀察到的是別人的實驗過程，實驗的過程碰不到障礙與困難，這樣的教學(xué)模式下，學(xué)生其實是在背誦實驗，死記流程，實驗探究成了一句空話。遇上考查實驗的基本內(nèi)容或流程，學(xué)生尚能千篇一律地機(jī)械應(yīng)對，均分自然也不低，但遇上稍有變化的情形，如電學(xué)中電路故障排除、力學(xué)中的裝置調(diào)節(jié)等實用性稍強的問題時，則會束手無策、一籌莫展。為了讓他們體驗真正的實驗探究，提高真正的實驗?zāi)芰Γ乙竺總€實驗都人人動手，親力親為。而且還把許多演示實驗改為分組實驗，驗證性實驗改為探究性實驗，這些都受到了學(xué)生的歡迎，也收到了更好的教學(xué)效果。

（2）做聯(lián)系生活的實驗探究。

近十年來我逐漸關(guān)注學(xué)科與生活實際的結(jié)合，新課改、新教材也給了我許多新的靈感、新的素材、新的抓手。在交流電、變壓器的教學(xué)探究中，我?guī)砹巳A能電廠生產(chǎn)車間、華東電力輸配網(wǎng)絡(luò)等實地影音資料。當(dāng)講到二極管的單向?qū)щ姇r，學(xué)生質(zhì)疑：一節(jié)大電池為何還是點不亮小小的發(fā)光二極管？我引導(dǎo)學(xué)生通過實驗去探究發(fā)光二極管的伏安特性曲線，讓學(xué)生知道了實際二極管還有一個導(dǎo)通電壓，還用生活中的電磁爐來改裝成金屬探雷器，用干簧管來裝門禁報警器，等等。通過書內(nèi)的知識，書外的運用和拓展，學(xué)生既增加了興趣，又提高了應(yīng)用能力。

（3）實驗中探出“思想與方法”。

實驗的關(guān)鍵在于原理的理解、方法的體會、思想的總結(jié)。要提高學(xué)生的實驗探究能力，只有在實驗中重視原理的物理剖析，重視規(guī)律的分類總結(jié)，重視結(jié)論的對比拓展，才能在實驗中探究出“思想與方法”。為此，我撰文《電學(xué)實驗的大思想與小方法》《再談力學(xué)實驗的思想與方法》《電學(xué)實驗的三類思想與學(xué)情分析》《形似而神異的兩種電學(xué)測量方法》《力學(xué)實驗中的三類圖線彎曲》等，都發(fā)表于核心期刊上，反映了我近十年來在“思想與方法”教學(xué)中的一些體會。

3.本真探究是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的探究。

每一門自然學(xué)科的發(fā)展無一不是以改革與創(chuàng)新為前提的，物理也不例外。伽利略對自由落體運動的規(guī)律、力與物體運動狀態(tài)變化的探究，正是由于他對統(tǒng)治人們思想2000多年的傳統(tǒng)觀點的大膽否定，從而帶來了思想、方法上的全面創(chuàng)新，才奠定了今天的龐大的經(jīng)典物理體系。因此，在日常教學(xué)中，我一直將培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力作為教學(xué)的重點。

（1）鼓勵學(xué)生在質(zhì)疑書本與教師的權(quán)威中創(chuàng)新。

在教學(xué)中，我一直鼓勵學(xué)生質(zhì)疑書本上的“經(jīng)典”，勇敢地提出自己的觀點與想法。在探究“位移—時間圖像”時，有名學(xué)生對圖像中“位移”的定義提出了質(zhì)疑，我引導(dǎo)、幫助他完成了人生中的第一篇小論文《是位移還是位置？》；還有名學(xué)生對電學(xué)中常用的臨界電阻判斷法提出了質(zhì)疑，并提出了新的看法，最后總結(jié)出了“電阻大小判斷四法”。

（2）鼓勵學(xué)生在解題中創(chuàng)新。

解題是運用物理知識解決實際問題的過程，解題訓(xùn)練是能力的訓(xùn)練，而創(chuàng)新能力正是其中的一個重要組成部分。從模型變遷、方法拓展到思想的創(chuàng)新，解題中的每一次求異、求變、求新，我都將它當(dāng)成一次創(chuàng)新實踐，提倡學(xué)生做題“一題多解”，更提倡學(xué)生“一題多變”地編題。

（3）在實驗探究中再創(chuàng)新。

高中物理中創(chuàng)新能力主要體現(xiàn)在應(yīng)用的創(chuàng)新上，而實驗是很重要的一點，因此我一直將實驗探究中的創(chuàng)新作為重點。我的《探究加速度與力質(zhì)量關(guān)系裝置改革》《也談伏安法測電阻中系統(tǒng)誤差的消除》等文章記錄了一些創(chuàng)新心得，而《力學(xué)實驗復(fù)習(xí)中的互動探究》《巧用指針式多用表定量探究電容器》（該文被中國人民大學(xué)報刊復(fù)印資料全文轉(zhuǎn)載）等文章則記錄了我與學(xué)生共同的創(chuàng)新歷程。

三、嘗試物理科學(xué)方法教育

1.方法教育的再反思。

近十年來，我一直注重方法教育，但總感覺還有些不足，主要體現(xiàn)在這幾個方面：給予的“方法”較多，學(xué)生富有“應(yīng)用”的體驗，缺少“生成”的體會；在概念和規(guī)律的教學(xué)中，“方法”講得很少，學(xué)生缺少科學(xué)探究的品質(zhì)；在實驗探究中“方法”的體驗還欠缺；在解題中具體方法總結(jié)得很多，學(xué)生用起來有時反而無所適從，造成“聽時是個高手，用時是個低手”的局面。

科學(xué)方法教育是新課標(biāo)的重要目標(biāo)之一，物理學(xué)在其發(fā)展過程中所凝聚和升華的科學(xué)方法，是高中物理教學(xué)的核心，是具有學(xué)科特點的“物理科學(xué)方法”。

2.嘗試物理科學(xué)方法教育的四個途徑。

（1）在物理學(xué)史中“解讀”科學(xué)方法，重現(xiàn)科學(xué)巨匠的探究歷程。新課標(biāo)把物理學(xué)史的教育提到了一個新的高度。以往如“伽利略對自由落體運動規(guī)律的研究”只是作為閱讀材料處理，但現(xiàn)在將它單獨列為一節(jié)，內(nèi)容豐富翔實，能讓學(xué)生全面了解伽利略研究自由落體運動的科學(xué)方法和巧妙的實驗構(gòu)思。邏輯推理與理想推論兩大思想方法的體驗是這一節(jié)內(nèi)容的核心，我把這節(jié)課的案例整理成文《實驗與邏輯并重，科學(xué)與人文交融》，發(fā)表在《中學(xué)物理》上。

（2）在概念和規(guī)律教學(xué)中“滲透”科學(xué)方法，培養(yǎng)科學(xué)探究的品質(zhì)。物理概念和規(guī)律的建立和發(fā)展一般是在直覺思維、形象思維和抽象思維的共同作用下，經(jīng)歷觀察和實驗、歸納和演繹、分析與綜合、類比、想象、假說、理想化和數(shù)學(xué)方法等的探究，通過假說的試探、直覺的洞察、靈感的激發(fā)、想象的發(fā)揮，在對觀察結(jié)果和原有的理論進(jìn)行全面、綜合、深入的研究中得到的。教學(xué)中，我注重創(chuàng)設(shè)便于發(fā)現(xiàn)問題、討論問題、探索規(guī)律的教學(xué)環(huán)境，將物理概念和規(guī)律的教學(xué)作為幫助學(xué)生認(rèn)識事物本質(zhì)、揭示運動規(guī)律、訓(xùn)練思維能力、掌握科學(xué)方法的手段，使學(xué)生能夠?qū)⒅R與方法巧妙結(jié)合，從而真正領(lǐng)悟到物理學(xué)的內(nèi)在魅力。

（3）在實驗中“體驗”科學(xué)方法，感受科學(xué)探究的過程。教學(xué)中，我側(cè)重的不是實驗操作技能，而是實驗探究中的科學(xué)思想與方法，從而強化了學(xué)生從實驗中得出規(guī)律的一般性過程，同時也強化了學(xué)生在物理實驗中的綜合科學(xué)素養(yǎng)，如實驗探究設(shè)計中的邏輯線索、圖像分析問題的有效方法等等。

（4）在解題和運用中“理解”科學(xué)方法，形成“物理思想方法”。中學(xué)物理所運用的邏輯推理主要有三種：歸納法、演繹法、類比法。

就認(rèn)識論講，掌握知識和運用知識來解決實際問題是認(rèn)識的兩個過程。作為認(rèn)識的第一個過程，物理知識的學(xué)習(xí)、基本概念和規(guī)律的導(dǎo)出，大多采用歸納推理的方法，極少運用演繹和類比的方法。而作為認(rèn)識的第二個過程，即運用知識來解決實際問題，則較多采用演繹推理的方法。在知識的學(xué)習(xí)（概念和規(guī)律）中，一般采用歸納推理的方法，且由于教師采用啟發(fā)式講解，輔之以直觀的實驗和深入淺出的分析、歸納，易于學(xué)生接受。而運用知識來解決實際問題時，則較多采用演繹和類比推理的方法。學(xué)生遇到實際問題時，往往先要考慮問題的性質(zhì)，弄清物理過程的圖景，還原物理模型，分析所給的條件，再選用適當(dāng)?shù)囊?guī)律。這和歸納推理的邏輯思維方法完全不同，而且在這一步之前，也談不上什么“對稱法、補償法、微元法”等具體方法的運用。要完成這一步跨越，就要去掌握學(xué)習(xí)物理過程中所必須掌握的最基本也是最必要的科學(xué)方法，這就是要抓住實際問題中的主要矛盾方面，而忽略次要矛盾方面，實現(xiàn)具體事物具體過程的模型化，實現(xiàn)從具體到抽象的飛躍，學(xué)會建立理想的物理模型，學(xué)會運用概念去設(shè)計理想化實驗。

在具體的解題指導(dǎo)中，我強調(diào)物理過程的分析，強調(diào)物理條件的討論，注重分析、注重引導(dǎo)、注重討論、注重總結(jié)，用一系列最基本的思想方法去解決一般乃至于最困難的問題，形成一套行之有效的“物理思想方法”，從這個高度去看各種具體解題方法，不過是掌握了“物理思想方法”之后水到渠成的產(chǎn)物，這也正是科學(xué)方法教育的最終目的。

（作者單位：江蘇省昆山震川高級中學(xué)）

鏈接

高中物理教學(xué)中如何搞好實驗探究教學(xué)？高三教學(xué)中如何提高實驗復(fù)習(xí)的有效性？不妨從以下幾方面著手。

教學(xué)中注重物理思想的提煉，嘗試實驗?zāi)Ｐ偷臉?gòu)建。物理實驗是物理規(guī)律的重要來源，而許多中學(xué)物理實驗題則是物理規(guī)律的檢驗、運用，所以對實驗的教學(xué)，要以物理思想的提煉、物理模型的構(gòu)建、物理知識的綜合運用為前提。

教學(xué)中注重對比發(fā)散，嘗試細(xì)節(jié)的突破。高考實驗的考核往往起點較高，落點較低，考試的著眼點往往都在不經(jīng)意的某些細(xì)節(jié)上，許多學(xué)生的失分往往都在這些細(xì)節(jié)上，這些細(xì)節(jié)其實就體現(xiàn)在高一和高二日常的教學(xué)中。而對許多細(xì)節(jié)難點的突破，要注重采取實用、有效的教學(xué)方法，對比分析即是一種常用方法，比如相似的圖線彎曲（不同的原因）、不同的操作方法（相同的原理）等等。

教學(xué)中注重變化和拓展，嘗試“一法多形”“一物多用”“多物一用”。高考越來越重視實驗?zāi)芰Φ目己耍n本上的原型實驗已考得越來越少，從方法到器材到數(shù)據(jù)處理，都呈現(xiàn)出開放性、多解性、探究性。因此，平時的教學(xué)理念，也要適應(yīng)這個改變。注重實驗原理、方法的變化和拓展，嘗試“一法多形”；注重實驗器材的求異和拓展，嘗試“一物多用”和“多物一用”。

教學(xué)中注重“質(zhì)疑”能力的培養(yǎng)，嘗試改革或改進(jìn)課本實驗。近幾年的高考和模擬考中都出現(xiàn)了教材實驗裝置改進(jìn)的題型，這給了我們一種啟迪：課本并不神圣，教材也有升瑕疵；對現(xiàn)有實驗裝置的改革或創(chuàng)新，也是一種能力的體現(xiàn)，也是實驗?zāi)芰υu價的一個重要方向。我們平時的改進(jìn)可以著眼于三個角度，即從現(xiàn)有教材實驗裝置中原理、方法不盡合理的地方著手，從減小實驗器材帶來的系統(tǒng)誤差著手，從運用先進(jìn)手段，改善實驗條件的角度著手。

復(fù)習(xí)教學(xué)中注重分類和總結(jié)，嘗試模塊化整合。實驗復(fù)習(xí)提倡分類劃塊，高三復(fù)習(xí)時尤其應(yīng)該如此，它可以使學(xué)生頭腦中的實驗內(nèi)容模塊化、集成化，從而提高復(fù)習(xí)有效性。對力學(xué)實驗，可以嘗試按器材組合來分類，大概有以下三類：計時器材模塊（打點計時器、光電門計時器、頻閃照相等）、平拋類模塊、單擺類模塊。對電學(xué)實驗，可以嘗試按實驗方法來分類：伏安法模塊（包括所謂的伏伏法、安安法、伏阻法等變形）、半偏法模塊、等效法模塊，等等。

——摘自吳政《高中物理實驗復(fù)習(xí)教學(xué)策略研究》一書（蘇州大學(xué)出版社）