重視物理科學(xué)探究過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與科學(xué)方法

付理才

《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》明確指出：“改變課程實(shí)施過(guò)于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)，死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與，樂(lè)于探究，勤于動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的能力以及交流與合作的能力。”要真正落實(shí)這些要求，必須深入開展課堂教學(xué)改革，開展以探究為核心的教學(xué)，使高中物理教學(xué)充分體現(xiàn)科學(xué)探究的思想。

一、科學(xué)探究的理解及其建構(gòu)主義理論基礎(chǔ)

建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)與教學(xué)理論的基本觀點(diǎn)認(rèn)為：知識(shí)不是通過(guò)教師傳授得到，而是學(xué)習(xí)者在一定情景即文化背景下，借助他人（包括教師和學(xué)習(xí)伙伴）的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過(guò)意義建構(gòu)的方式獲得。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、社會(huì)性和情境性，他們提出：

1.一方面要提供建構(gòu)理解所需的基礎(chǔ)，另一方面要給學(xué)生廣闊的建構(gòu)空間，讓他們針對(duì)具體情境采用適當(dāng)策略，尋求適合于高級(jí)學(xué)習(xí)的教學(xué)途徑。

2.在問(wèn)題解決中學(xué)習(xí)。應(yīng)該讓學(xué)生就學(xué)科內(nèi)容提出問(wèn)題，具有對(duì)知識(shí)的好奇，想知道“事情為什么是這樣的”，然后探索，尋找答案，解決自己認(rèn)識(shí)上的沖突，通過(guò)這種活動(dòng)使學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解。

3.情景性學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)應(yīng)著眼于解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，在具體情境中進(jìn)行，學(xué)習(xí)效果應(yīng)在情景中評(píng)估。

4.合作學(xué)習(xí)與交互式教學(xué)。

二、科學(xué)探究的意義與功能

1.科學(xué)探究與物理知識(shí)的建構(gòu)是統(tǒng)一的過(guò)程。

用科學(xué)探究的思想指導(dǎo)物理教學(xué)不是忽視物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，而是注重學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的自主建構(gòu)過(guò)程，科學(xué)探究與知識(shí)的建構(gòu)是在同一過(guò)程中發(fā)生的。國(guó)內(nèi)外物理教育的大量研究結(jié)果表明，學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的過(guò)程是在原有認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上自主建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程，學(xué)生的原有認(rèn)識(shí)和在探究過(guò)程中產(chǎn)生的認(rèn)知沖突在物理知識(shí)的建構(gòu)過(guò)程中有十分重要的作用。

2.科學(xué)探究是物理學(xué)的基本思想和基本方法。

高中物理課堂教學(xué)中的科學(xué)探究是要通過(guò)高中物理教材中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的過(guò)程分析，指導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)有關(guān)的問(wèn)題，并學(xué)習(xí)從物理學(xué)角度較明確地表述這些問(wèn)題，進(jìn)而設(shè)計(jì)方案研究這些問(wèn)題。從物理學(xué)的發(fā)展歷程看，伽利略開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)探究的先河，他對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)推理堪稱科學(xué)探究的典范。牛頓經(jīng)過(guò)對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)期思考和理論探究，最終發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，將地面上物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律統(tǒng)一起來(lái)，是科學(xué)探究里程中的一座不朽豐碑。電磁感應(yīng)現(xiàn)象是法拉第從十幾年的大量實(shí)驗(yàn)中探究出的19世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)，也是整個(gè)科學(xué)史上最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。麥克斯韋方程組則是理論思維的結(jié)晶。物理學(xué)革命的標(biāo)志——量子論和相對(duì)論的創(chuàng)立，都是科學(xué)探究的輝煌成就。因此，科學(xué)探究是物理學(xué)的基本思想和基本研究方法。

3.科學(xué)探究能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，使學(xué)生有效地學(xué)習(xí)物理。

在探究過(guò)程中，學(xué)生要明確研究的問(wèn)題，自己收集和分析信息，做出假設(shè)或預(yù)測(cè)；要在老師的指導(dǎo)下，在共同討論證據(jù)、比較結(jié)論及把自己的結(jié)論和科學(xué)知識(shí)進(jìn)行比較和建立聯(lián)系的過(guò)程中，獲得新的觀點(diǎn)和新的思維方式，主動(dòng)地構(gòu)建、修正或放棄自己原有的認(rèn)識(shí)和解釋，從而擴(kuò)展對(duì)科學(xué)的理解和認(rèn)識(shí)。這個(gè)過(guò)程涉及深層次思維過(guò)程結(jié)構(gòu)的重組和元認(rèn)知意義上的建構(gòu)，可以提高學(xué)生質(zhì)疑、推理和批判性思考的能力，增強(qiáng)他們對(duì)自己學(xué)習(xí)的控制和責(zé)任感，從而更有效地學(xué)習(xí)物理。

三、從科學(xué)探究過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與科學(xué)方法的途徑

1.創(chuàng)設(shè)科學(xué)探究問(wèn)題情境。

教師通過(guò)挖掘教材，以問(wèn)題為契機(jī)，精心設(shè)計(jì)，釋疑解惑，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)探究知識(shí)目標(biāo)。教師可以對(duì)一些探究的物理問(wèn)題創(chuàng)設(shè)一些情境，或者創(chuàng)設(shè)一些任務(wù)，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中運(yùn)用科學(xué)思維，自己提煉出應(yīng)探究的科學(xué)問(wèn)題。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)的知識(shí)后，對(duì)電磁感應(yīng)中電能的來(lái)源產(chǎn)生疑惑。我就在《電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化》一節(jié)的教學(xué)中設(shè)計(jì)了這樣一些問(wèn)題：為什么線框在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的擺動(dòng)會(huì)很快減弱？能量又是如何轉(zhuǎn)化的呢？通過(guò)這些問(wèn)題的層層設(shè)問(wèn)和探究，不斷激發(fā)學(xué)生的思維火花，突出學(xué)生主體地位和教師主導(dǎo)地位。在探究式教學(xué)中教師要善于把教材中既定的物理觀點(diǎn)轉(zhuǎn)化為問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生真正成為意義的主動(dòng)建構(gòu)者。

2.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的潛能。

在探究過(guò)程中，學(xué)生要明確研究的問(wèn)題，自己收集和分析信息，做出假設(shè)或預(yù)測(cè)；要在老師的指導(dǎo)下，在共同討論證據(jù)，主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)。這個(gè)過(guò)程涉及深層次思維過(guò)程結(jié)構(gòu)的重組和元認(rèn)知意義上的建構(gòu)，可以提高學(xué)生質(zhì)疑、推理和批判性思考的能力。

3.讓學(xué)生學(xué)會(huì)疑問(wèn)。

如何確保高中物理探究性教學(xué)朝著既定目標(biāo)進(jìn)行？盡管教師精心設(shè)計(jì)的研究路徑具有一定的導(dǎo)向作用，但由于探究性問(wèn)題具有較大的思維空間和發(fā)散性，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生探究活動(dòng)的實(shí)際情況，運(yùn)用認(rèn)知策略，通過(guò)靈活而恰當(dāng)?shù)奶崾疽龑?dǎo)學(xué)生進(jìn)行疑問(wèn)式的反思，使探究性教學(xué)既是一個(gè)目標(biāo)導(dǎo)向的過(guò)程，又是一個(gè)自我調(diào)節(jié)與反思總結(jié)的過(guò)程。

總之，物理科學(xué)作為一種完備的知識(shí)體系，其本身就是科學(xué)探究活動(dòng)的結(jié)果。在物理課堂中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神就是把科學(xué)探究引入課堂，在教師的指導(dǎo)和啟發(fā)下，通過(guò)學(xué)生自主、獨(dú)立地探索活動(dòng)，有效感知和理解物理規(guī)律，獲得情感體驗(yàn)，掌握解決問(wèn)題的方法。學(xué)生在完成探究的過(guò)程中，要經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題、對(duì)問(wèn)題進(jìn)行猜想與假設(shè)、制訂計(jì)劃，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，搜集證據(jù)、分析證據(jù)，得出結(jié)論、反思結(jié)果等一系列的活動(dòng)，從中獲得失敗與痛苦、成功與喜悅的獨(dú)特感悟與體驗(yàn)，感受探索的魅力，促進(jìn)對(duì)物理知識(shí)的理解與掌握。從探究過(guò)程中學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)思考，學(xué)會(huì)合作，學(xué)會(huì)探究，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與科學(xué)方法，這正是現(xiàn)代教育的目標(biāo)。